長大縱坡二襯砼施工設備及施工方法與流程
2023-10-09 13:27:59 1
本發明涉及二襯砼施工設備及施工方法，具體涉及長大縱坡二襯砼施工設備及施工方法。
背景技術：
隧道的二襯一般指在隧道的初期支護裡在做一環混凝土襯砌，「二襯」是坑道施工中的一個術語。在坑道開挖時沿著掌子面向前開進，而其後已挖成的坑道四面則需要加固。「二襯」即是指經加固後的坑道四周仍需繼續二次加固來做的工作。
目前，一般隧道二襯採用由洞外向掌子面方向推進的方式施工，二襯施工方向與掌子面開挖方向相同，即順作法施工，而大縱坡下坡斜井，採用順坡混凝土澆築時容易出現新老二襯接頭頂部混凝土澆築不密實等情況。
在使用順作法施工二襯時，由於斜井坡度較大，二襯混凝土受自重作用易向下坡方向流動，出現與上版二襯接頭頂部混凝土澆築不密實情況，形成施工裂縫，對二襯混凝土強度及隧道整體穩定性造成影響。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種長大縱坡二襯砼施工設備及施工方法，解決大縱坡斜井二次襯砌施工時，由於受到較大縱坡坡度影響，二襯臺車受自身重力等作用易出現臺車下溜的問題，同時也解決了傳統使用順作法施工二襯時，由於斜井坡度較大，二襯混凝土受自重作用易向下坡方向流動，出現與上版二襯接頭頂部混凝土澆築不密實情況，形成施工裂縫，對二襯混凝土強度及隧道整體穩定性造成影響的問題。
為解決上述的技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種長大縱坡二襯砼施工設備，包括鋼軌、軌輪、鋼模臺車、牽引繩和卷揚機，鋼模臺車通過軌輪在鋼軌上移動，卷揚機通過牽引繩拉動鋼模臺車，軌輪的兩側分別設置有外輪體和內輪體，其中外輪體位於鋼軌的外側，內輪體位於鋼軌的內側；
外輪體上開有第一螺釘孔，內輪體上開有第二螺釘孔，且第一螺釘孔與第二螺釘孔相互對齊設置，在鋼軌的本體上以相同的長度間隔均勻開設有能分別與第一螺釘孔和第二螺釘孔對齊連通的連接通孔，其中有固定螺栓依次穿過第一螺釘孔、連接通孔和第二螺釘孔將鋼模臺車固定在鋼軌上。
長大縱坡二襯砼施工方法，施工方法包括施工準備、施工測量、鋼模臺車就位、混凝土澆築、拆模、隧道襯砌養護和襯砌背後壓漿；
其中所述施工設備包括準備施工設備，所述施工設備包括鋼軌、軌輪、鋼模臺車、牽引繩和卷揚機，鋼模臺車通過軌輪在鋼軌上移動，卷揚機通過牽引繩拉動鋼模臺車，軌輪的兩側分別設置有外輪體和內輪體，其中外輪體位於鋼軌的外側，內輪體位於鋼軌的內側；
外輪體上開有第一螺釘孔，內輪體上開有第二螺釘孔，且第一螺釘孔與第二螺釘孔相互對齊設置，在鋼軌的本體上以相同的長度間隔均勻開設有能分別與第一螺釘孔和第二螺釘孔對齊連通的連接通孔，其中有固定螺栓依次穿過第一螺釘孔、連接通孔和第二螺釘孔（9）將鋼模臺車固定在鋼軌上；
混凝土澆築的方法是：由隧道內掌子面方向的仰拱處開始，電機驅動軌輪帶動鋼模臺車在鋼軌上沿上坡方向移動，從而反向澆築二襯混凝土，在澆注時卷揚機通過牽引繩控制鋼模臺車，防止鋼模臺車下溜，當二襯混凝土反向澆築到與前段澆注完畢的二襯混凝土相接時，再順推鋼模臺車到掌子面方向的仰拱處倒打二襯，進行下一循環段二襯施工。
更進一步的技術方案是，上述的施工準備包括鋪設防水板、鋪設環縱向盲溝、中線水平放樣和鋪設鋼軌。
更進一步的技術方案是，上述的施工測量是指鋼模臺車就位前，放樣隧道中心線和襯砌臺車鋼軌線，使鋼模臺車就位誤差小於10mm，並在小邊牆上定出鋼模臺車就位標高及就位邊線，用紅油漆標識，以便鋼模臺車按照標高和邊線就位。
更進一步的技術方案是，上述的混凝土澆築包括混凝土的灌注和混凝土的振搗，其中混凝土通過混凝土輸送泵進行灌注，而在進行拱頂部分的混凝土灌注時，使用高流動性混凝土，並以向上灌注的方式進行灌注；
混凝土的振搗採用附著式振搗器和人工插入式振搗棒相配合，鋼模臺車加工時在起拱線以下、起拱線、起拱線以上留出搗固窗口，混凝土施工時搗固人員在窗口用插入式振搗器搗固，將混凝土搗固密實。
更進一步的技術方案是，上述的在所述混凝土灌注前，要清除鋼模臺車上的模板內有損混凝土品質的雜物體。
更進一步的技術方案是，上述的拆模是指當澆筑後的混凝土達到設計強度的70%以上時，拆除鋼模臺車上的模板；
隧道襯砌養護是指採用高壓水衝洗溼潤的方法，保持混凝土的表面溼潤，其中保養期限為8～12天。
更進一步的技術方案是，上述的襯砌背後壓漿是指隧道襯砌施工完成並使襯砌後混凝土的強度大於80%後，進行襯砌砼背後回填注漿。
更進一步的技術方案是，上述的當斜井掌子面掘進過快，二襯混凝土澆築跟進不上，導致隧道安全步距的長度超過標準時，則採用二襯混凝土跳襯法在掌子面安全步距的範圍內，先進行分段澆注二襯混凝土，等跟進上斜井掌子面掘進進程時，再使用二襯混凝土逆作法將之前分段澆注的二襯混凝土連接起來。
在本技術方案中，隧道安全步距是指隧道仰拱到掌子面的距離，或隧道二次襯砌到掌子面的距離，其中ⅳ級圍巖、ⅴ級圍巖、ⅵ級圍巖的仰拱距掌子面不大於35m，ⅲ級圍巖的仰拱距掌子面距離不超過90m；二次襯砌距掌子面距離：ⅰ級圍巖和ⅱ級圍巖不超過200m，ⅲ級圍巖不超過120m，ⅳ級圍巖不超過90m，ⅴ級圍巖和ⅵ級圍巖不超過70米，這樣能保證施工安全，並便於施工。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本發明通過逆作法施工二襯，混凝土澆築時混凝土受自重作用向下坡方向流動，可增加二襯接頭處混凝土密實度，保證混凝土澆築質量，同時通過逆作法施工時，舊澆注完的二襯在新澆注完的二襯下坡方向，可對模板臺車起到支撐作用，防止臺車下溜，保證二襯施工安全。
2、本發明通過各裝置能有效解決大縱坡斜井臺車下溜問題。
附圖說明
圖1為本發明長大縱坡二襯砼施工方法的步驟示意圖。
圖2為本發明鋼模臺車、軌道行進裝置和牽引裝置的結構示意圖。
圖3為本發明軌輪與鋼軌的結構示意剖面圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1
如圖2和3所示，一種長大縱坡二襯砼施工用設備，包括鋼軌1、軌輪2、鋼模臺車3、牽引繩4和卷揚機5，鋼模臺車3通過軌輪2在鋼軌1上移動，卷揚機5通過牽引繩4拉動鋼模臺車3，軌輪2的兩側分別設置有外輪體6和內輪體7，其中外輪體6位於鋼軌1的外側，內輪體7位於鋼軌1的內側；外輪體6上開有第一螺釘孔8，內輪體7上開有第二螺釘孔9，且第一螺釘孔8與第二螺釘孔9相互對齊設置，在鋼軌1的本體上以相同的長度間隔均勻開設有能分別與第一螺釘孔8和第二螺釘孔9對齊連通的連接通孔10，其中有固定螺栓依次穿過第一螺釘孔8、連接通孔10和第二螺釘孔9將鋼模臺車3固定在鋼軌1上，在本實施例中，由於鋼模臺車3位於長大縱坡，雖然通過卷揚機5的鋼索進行拉拽，但在運行過程中依舊存在不穩定的因素，通過在軌輪2兩側設置外輪體6和內輪體7，在鋼模臺車3運行過程中也能通過外輪體6和內輪體7與鋼軌1的間隙距離判斷臺車運行的偏移程度，同時當鋼模臺車3固定後通過第一螺釘孔8和第二螺釘孔9與鋼軌1上的連接通孔10對齊，並通過固定螺栓固定連接，這樣不僅穩固的臺車，減小了卷揚機5的壓力，也使得在澆築時，鋼模臺車3更穩定的安裝在鋼軌1上。
實施例2
如圖1和2所示，長大縱坡二襯砼施工方法，其步驟包括如下：
步驟1、施工準備：在二次混凝土襯砌前，必須進行如下工作，
（1）將隧道初期支護時侵入二次襯砌設計範圍內的錨桿頭、小導管頭等影響防水板鋪設的雜物清除乾淨，並噴射混凝土找平；
（2）安裝施工設備，並將鋼模臺車3拼裝完成，檢查好模板的剛度、液壓系統、模板表面平整度、模板接縫錯臺情況處理等各項指標，並刷好脫模劑；
（3）做好預埋件和預埋孔洞的裡程位置的詳細圖，加工好預埋孔洞的模板，保證預埋位置準確；
（4）澆築混凝土前將基底表面的積水、巖屑、泥漿等鬆散物清除乾淨；
（5）在二次襯砌施工前先施作隧道仰拱混凝土及回填，再鋪設枕木和鋼軌1，檢查鋼軌1標高和鋼軌1距中線的距離保證臺車就位準確和接頭的平整度，從而保證每組襯砌接頭的平整度；
（6）施工環向排水管、排水盲溝、掛好土工布和防水板，然後進行檢驗。
步驟2、施工測量：鋼模臺車3就位前，放樣隧道中心線和鋼模臺車3鋼軌1線，使鋼模臺車3就位誤差小於8mm，並在小邊牆上定出鋼模臺車3就位標高及就位邊線，用紅油漆標識，以便鋼模臺車3按照標高和邊線就位。
步驟3、鋼模臺車3就位：二次襯砌採用整體式液壓鋼模板鋼模臺車3，鋼模臺車3兩端頭擋頭模板採用木模，鋼筋混凝土襯砌段擋頭木模上鑽孔穿設襯砌縱向連接有鋼筋，以利於下板襯砌縱向鋼筋連接。
步驟4、混凝土澆築：混凝土澆築包括混凝土的灌注和混凝土的振搗，其中混凝土通過混凝土輸送泵進行灌注，而在進行拱頂部分的混凝土灌注時，使用高流動性混凝土，並以向上灌注的方式進行灌注，混凝土的振搗採用附著式振搗器和人工插入式振搗棒相配合，鋼模臺車3加工時在起拱線以下、起拱線、起拱線以上留出搗固窗口，混凝土施工時搗固人員在窗口用插入式振搗器搗固，將混凝土搗固密實；
同時在混凝土澆築時，由隧道內掌子面方向的仰拱處開始，沿上坡方向推進鋼模臺車3並澆築二襯混凝土，當二襯混凝土反向澆築到與前段澆注完畢的二襯混凝土相接時，再順推臺車到掌子面方向的仰拱處倒打二襯，進行下一循環段二襯施工，依次類推實現整個隧道的二襯混凝土澆注。
步驟5、拆模：當澆筑後的混凝土達到設計強度的70%以上時，拆除模板。
步驟6、隧道襯砌養護：採用高壓水衝洗溼潤的方法，保持混凝土的表面溼潤，其中保養期限為12天。
步驟7、襯砌背後壓漿：隧道襯砌施工完成並使襯砌後混凝土的強度大於80%後，進行襯砌砼背後回填注漿，其中，在注漿時，縱向注漿管的孔徑φ20，採用聚乙烯管，其設於拱頂模築襯砌外緣、防水板內側，而在防水板敷設完成後，採用膠粘於防水板內側，結合施工縫布置，注漿管每3m設一處，兩端分別與預設的φ20鍍鋅鋼管注漿口連接，鍍鋅鋼管注漿口應突出襯砌內緣3～5cm，以便於連接，注漿材料採用1：1水泥漿，回填注漿壓力採用0.05～0.1mpa,終壓0.2mpa，襯砌後用探地雷達等手段檢測出的局部空洞部位，鑽注漿孔，進行個別壓漿。
實施例3
如圖1和2所示，長大縱坡二襯砼施工方法，其步驟包括如下：
步驟1、施工準備：在二次混凝土襯砌前，必須進行如下工作，
（1）將隧道初期支護時侵入二次襯砌設計範圍內的錨桿頭、小導管頭等影響防水板鋪設的雜物清除乾淨，並噴射混凝土找平；
（2）安裝施工設備，並將鋼模臺車3拼裝完成，檢查好模板的剛度、液壓系統、模板表面平整度、模板接縫錯臺情況處理等各項指標，並刷好脫模劑；
（3）做好預埋件和預埋孔洞的裡程位置的詳細圖，加工好預埋孔洞的模板，保證預埋位置準確；
（4）澆築混凝土前將基底表面的積水、巖屑、泥漿等鬆散物清除乾淨；
（5）在二次襯砌施工前先施作隧道仰拱混凝土及回填，再鋪設枕木和鋼軌1，檢查鋼軌1標高和鋼軌1距中線的距離保證臺車就位準確和接頭的平整度，從而保證每組襯砌接頭的平整度；
（6）施工環向排水管、排水盲溝、掛好土工布和防水板，然後進行檢驗。
步驟2、施工測量：鋼模臺車3就位前，放樣隧道中心線和鋼模臺車3鋼軌1線，使鋼模臺車3就位誤差小於10mm，並在小邊牆上定出鋼模臺車3就位標高及就位邊線，用紅油漆標識，以便鋼模臺車3按照標高和邊線就位。
步驟3、鋼模臺車3就位：二次襯砌採用整體式液壓鋼模板鋼模臺車3，鋼模臺車3兩端頭擋頭模板採用木模，鋼筋混凝土襯砌段擋頭木模上鑽孔穿設襯砌縱向連接有鋼筋，以利於下板襯砌縱向鋼筋連接。
步驟4、混凝土澆築：混凝土澆築包括混凝土的灌注和混凝土的振搗，其中混凝土通過混凝土輸送泵進行灌注，而在進行拱頂部分的混凝土灌注時，使用高流動性混凝土，並以向上灌注的方式進行灌注，混凝土的振搗採用附著式振搗器和人工插入式振搗棒相配合，鋼模臺車3加工時在起拱線以下、起拱線、起拱線以上留出搗固窗口，混凝土施工時搗固人員在窗口用插入式振搗器搗固，將混凝土搗固密實；
同時在混凝土澆築時，由隧道內掌子面方向的仰拱處開始，沿上坡方向推進鋼模臺車3並澆築二襯混凝土，當二襯混凝土反向澆築到與前段澆注完畢的二襯混凝土相接時，再順推臺車到掌子面方向的仰拱處倒打二襯，進行下一循環段二襯施工，依次類推實現整個隧道的二襯混凝土澆注。
步驟5、拆模：當澆筑後的混凝土達到設計強度的70%以上時，拆除模板。
步驟6、隧道襯砌養護：採用高壓水衝洗溼潤的方法，保持混凝土的表面溼潤，其中保養期限為10天。
步驟7、襯砌背後壓漿：隧道襯砌施工完成並使襯砌後混凝土的強度大於80%後，進行襯砌砼背後回填注漿，其中，在注漿時，縱向注漿管的孔徑φ20，採用聚乙烯管，其設於拱頂模築襯砌外緣、防水板內側，而在防水板敷設完成後，採用膠粘於防水板內側，結合施工縫布置，注漿管每3m設一處，兩端分別與預設的φ20鍍鋅鋼管注漿口連接，鍍鋅鋼管注漿口應突出襯砌內緣3～5cm，以便於連接，注漿材料採用1：1水泥漿，回填注漿壓力採用0.05～0.1mpa,終壓0.2mpa，襯砌後用探地雷達等手段檢測出的局部空洞部位，鑽注漿孔，進行個別壓漿。
實施例4
如圖1和2所示，長大縱坡二襯砼施工方法，其步驟包括如下：
步驟1、施工準備：在二次混凝土襯砌前，必須進行如下工作，
（1）將隧道初期支護時侵入二次襯砌設計範圍內的錨桿頭、小導管頭等影響防水板鋪設的雜物清除乾淨，並噴射混凝土找平；
（2）安裝施工設備，並將鋼模臺車3拼裝完成，檢查好模板的剛度、液壓系統、模板表面平整度、模板接縫錯臺情況處理等各項指標，並刷好脫模劑；
（3）做好預埋件和預埋孔洞的裡程位置的詳細圖，加工好預埋孔洞的模板，保證預埋位置準確；
（4）澆築混凝土前將基底表面的積水、巖屑、泥漿等鬆散物清除乾淨；
（5）在二次襯砌施工前先施作隧道仰拱混凝土及回填，再鋪設枕木和鋼軌1，檢查鋼軌1標高和鋼軌1距中線的距離保證臺車就位準確和接頭的平整度，從而保證每組襯砌接頭的平整度；
（6）施工環向排水管、排水盲溝、掛好土工布和防水板，然後進行檢驗。
步驟2、施工測量：鋼模臺車3就位前，放樣隧道中心線和鋼模臺車3鋼軌1線，使鋼模臺車3就位誤差小於10mm，並在小邊牆上定出鋼模臺車3就位標高及就位邊線，用紅油漆標識，以便鋼模臺車3按照標高和邊線就位。
步驟3、鋼模臺車3就位：二次襯砌採用整體式液壓鋼模板鋼模臺車3，鋼模臺車3兩端頭擋頭模板採用木模，鋼筋混凝土襯砌段擋頭木模上鑽孔穿設襯砌縱向連接有鋼筋，以利於下板襯砌縱向鋼筋連接。
步驟4、混凝土澆築：混凝土澆築包括混凝土的灌注和混凝土的振搗，其中混凝土通過混凝土輸送泵進行灌注，而在進行拱頂部分的混凝土灌注時，使用高流動性混凝土，並以向上灌注的方式進行灌注，混凝土的振搗採用附著式振搗器和人工插入式振搗棒相配合，鋼模臺車3加工時在起拱線以下、起拱線、起拱線以上留出搗固窗口，混凝土施工時搗固人員在窗口用插入式振搗器搗固，將混凝土搗固密實；
同時在混凝土澆築時，由隧道內掌子面方向的仰拱處開始，沿上坡方向推進鋼模臺車3並澆築二襯混凝土，當二襯混凝土反向澆築到與前段澆注完畢的二襯混凝土相接時，再順推臺車到掌子面方向的仰拱處倒打二襯，進行下一循環段二襯施工，依次類推實現整個隧道的二襯混凝土澆注。
步驟5、拆模：當澆筑後的混凝土達到設計強度的70%以上時，拆除模板。
步驟6、隧道襯砌養護：採用高壓水衝洗溼潤的方法，保持混凝土的表面溼潤，其中保養期限為8天。
步驟7、襯砌背後壓漿：隧道襯砌施工完成並使襯砌後混凝土的強度大於80%後，進行襯砌砼背後回填注漿，其中，在注漿時，縱向注漿管的孔徑φ20，採用聚乙烯管，其設於拱頂模築襯砌外緣、防水板內側，而在防水板敷設完成後，採用膠粘於防水板內側，結合施工縫布置，注漿管每3m設一處，兩端分別與預設的φ20鍍鋅鋼管注漿口連接，鍍鋅鋼管注漿口應突出襯砌內緣3～5cm，以便於連接，注漿材料採用1：1水泥漿，回填注漿壓力採用0.05～0.1mpa,終壓0.2mpa，襯砌後用探地雷達等手段檢測出的局部空洞部位，鑽注漿孔，進行個別壓漿。
儘管這裡參照本發明的多個解釋性實施例對本發明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則範圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開和權利要求的範圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變形和改進外，對於本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。