專利名稱：一種用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧道施工設(shè)備，尤其是一種用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)外隧道施工過程中發(fā)生較多坍塌事故，造成較大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，發(fā)生這些事故的主要原因是隧道初期支護(hù)不當(dāng)和仰拱、二次襯砌等后繼工序未及時(shí)跟進(jìn)造成。為了保證鐵路隧道施工安全，鐵道部對仰拱與掌子面的距離要求越來越嚴(yán)格，《鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程》(TB10304-2009)規(guī)定111級圍巖中仰拱與掌子面的距離不得超過90m，IV級圍巖不得超過50m，V級及以上圍巖不得超過40m。鐵道部《關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知》(鐵建設(shè)[2010] 120號)對隧道開挖掌子面與仰拱、二襯之間的距離做出進(jìn)一步的強(qiáng)制性規(guī)定隧道開挖后初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)施作并封閉成環(huán)，IV、V、VI級圍巖仰拱封閉位置距離掌子面不得大于35m ；IV級圍巖二次襯砌與掌子面距離不大于90m ；V、VI級圍巖二襯與掌子面距離不大于70m。這些施工規(guī)定，提高了要求，對于隧道施工安全起到了非常重要的作用，卻給施工組織帶來了很大的困難。在當(dāng)前隧道施工中，常因沒有理想的配套設(shè)備和施工工藝，仰拱施工的質(zhì)量和進(jìn)度難以保障，成本也較高。進(jìn)而影響了防水系統(tǒng)、二襯等后繼工序的結(jié)構(gòu)銜接質(zhì)量和進(jìn)度，隧道仰拱成為隧道施工中控制性工序?，F(xiàn)有的隧道仰拱施工通常采用非整體設(shè)計(jì)的簡易支架配合小模板或整體模板組成仰拱模板，應(yīng)用效果對比分析如下
\ 對項(xiàng)目方案施工質(zhì)量進(jìn)度安全距離保證能力采用 率小模板差慢一次性小，但加固鋼筋用量大，總體使用成本高差較高^HM莫板一般模板安裝拆除需要控掘機(jī)等一般較低可見以上兩種常用的仰拱施工方案都存在著一些不足，如采用率較高的小模板方案的施工質(zhì)量難以保障，且要消耗大量的定位加固鋼筋；整體模板方案能較好地保障施工質(zhì)量，但因重量較重，現(xiàn)場安裝移動(dòng)需要挖掘機(jī)等吊裝機(jī)械配合，往往受吊裝機(jī)械作業(yè)時(shí)間的制約而窩工，使用工效相對較低?？傮w而言，當(dāng)前高速鐵路雙線隧道仰拱施工中，存在以下亟需解決的技術(shù)問題(1)仰拱施工效率低下，進(jìn)度滯后，進(jìn)而影響了防水系統(tǒng)、二襯等后繼工序的結(jié)構(gòu)銜接質(zhì)量和進(jìn)度，使得這些工序滯后于掌子面掘進(jìn)速度，工序安全步距難以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的要
3求，施工安全隱患加大，隧道仰拱成為影響隧道施工總體進(jìn)度的控制性工序。(2)模板工程機(jī)械化水平低，人力勞動(dòng)強(qiáng)度大。(3)施工附加成本偏高，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。當(dāng)前普遍使用的拼裝小模板施工法，每8 米需要320kg以上的鋼筋來加固和支撐，需要10個(gè)專業(yè)木工4小時(shí)以上的工作時(shí)間來完成安裝工作，仰拱模板的安裝費(fèi)用約為225元/米。(4)工程質(zhì)量難以保障?，F(xiàn)有的拼裝小模板施工方法存在著板縫多，錯(cuò)臺易超限， 線條不直等缺陷。大模板施工方法又存在移動(dòng)及加固困難，易整體跑模的問題。(5)隧道洞內(nèi)施工組織混亂、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和安全文明施工困難。為加快仰拱施工進(jìn)度，當(dāng)前一般采用多開仰拱施工作業(yè)面或加大仰拱一次施工長度的方法，造成洞內(nèi)交通阻塞、人員設(shè)備組織混亂、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)降低、安全隱患加大、文明施工差等諸多問題。(6)在隧道施工機(jī)械化配套課題中，仰拱施工進(jìn)度無法與掌子面掘進(jìn)進(jìn)度保持一致的問題成為實(shí)現(xiàn)隧道機(jī)械化快速掘進(jìn)的關(guān)鍵性問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于針對當(dāng)前高速鐵路雙線隧道仰拱施工中存在的問題，提供一種機(jī)械化水平高，施工效率高，工程質(zhì)量好，施工成本低，勞動(dòng)強(qiáng)度低，能夠在安全步距范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)仰拱施工進(jìn)度與隧道快速掘進(jìn)同步的鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，采用該仰拱施工設(shè)備，機(jī)械化程度高，施工成本低，工程質(zhì)量高。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，它包括包括棧橋、仰拱模架和端頭梁，所述端頭梁與仰拱模架連接形成一整體，所述端頭梁和/或仰拱模架連接于棧橋上，且端頭梁與仰拱模架在棧橋上自行移動(dòng)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在仰拱施工過程中，仰拱模架能使仰拱混凝土滿足一次性澆筑完成的要求，同時(shí)能夠快速的安裝和拆除，利于仰拱的施工質(zhì)量和進(jìn)度；端頭梁與仰拱模架連接組成一整體，端頭梁起到固定仰拱模架的作用，從而在施工過程中，便于安裝與定位仰拱模架。在仰拱隧底開挖出碴時(shí)，端頭梁作為棧橋的臨時(shí)支撐，滿足混凝土罐車上棧橋澆筑仰拱混凝土的作業(yè)要求，是移動(dòng)模架的核心部分。棧橋，滿足在仰拱填充施工中洞內(nèi)的交通要求，同時(shí)作為端頭梁、仰拱模架整體移動(dòng)的行走吊梁；端頭梁與仰拱模架可在棧橋上自行移動(dòng)，從而便于拆模后整體移動(dòng)至下一段仰拱施工位置。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述仰拱模架主要分為左右兩幅，沿隧道縱向位于端頭梁的同側(cè)，以隧道中線為對稱軸置于仰拱的兩側(cè)，并分別連接于端頭梁的兩端上。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，將仰拱模架分為左右兩幅，分別位于仰拱的兩側(cè)；利用仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設(shè)模板，混凝土通過自然攤鋪的方法從中間向兩邊澆筑，混凝土澆至仰拱模架下沿時(shí)，混凝土改由仰拱兩側(cè)的模板頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成；仰拱兩側(cè)部的仰拱模架分別連接于端頭梁的兩端上，使得端頭梁與仰拱模架連接形成一整體結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)和安裝就位。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，在端頭梁的中部連接有中心溝模架，所述中心溝模架位于兩仰拱模架之間的對稱軸上。
4[0020]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，端頭梁上連接的中心溝模架，與仰拱模板同步完成安裝就位，滿足仰拱填充施工中預(yù)留中心水溝的要求，在對仰拱填充進(jìn)行施工的過程中，減少仰拱等強(qiáng)、安裝中心水溝模板的施工步驟，節(jié)約了施工用時(shí)，加快了施工進(jìn)度。且端頭梁固定仰拱模架和中心水溝模架，使之成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，滿足在仰拱填充施工中洞內(nèi)的交通要求， 端頭梁、中心溝模架與仰拱模架作為一個(gè)整體可在棧橋上自行移動(dòng)，從而便于拆模后整體移動(dòng)至下一段仰拱施工位置，使得本實(shí)用新型的仰拱施工設(shè)備，安裝定位準(zhǔn)確，保證了仰拱施工的質(zhì)量。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述仰拱模架與中心溝模架的靠近端頭梁的一端均連接到端頭梁上，所述仰拱模架與中心溝模架的遠(yuǎn)離端頭梁的一端上設(shè)置有滾動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，仰拱模架靠近端頭梁的一端與中心溝模架靠近端頭梁的一端均連接到端頭梁上，并通過端頭梁進(jìn)行支撐和定位，仰拱模架與中心溝模架的另一端在已施作仰拱(填充)混凝土上進(jìn)行支撐和定位，通過在混凝土上設(shè)置錨固鋼筋來固定模架端頭。且仰拱模架的遠(yuǎn)離端頭梁的一端與中心溝模架的遠(yuǎn)離端頭梁的一端上均設(shè)置有滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，在整體移動(dòng)仰拱模架、中心溝模架與端頭梁時(shí)，該端的滾動(dòng)裝置在已經(jīng)完工的仰拱填充表面滾動(dòng)，而另一端由端頭梁支承運(yùn)載，并可以在棧橋上移動(dòng)，使得施工設(shè)備的移動(dòng)十分的方便快捷，加快了施工進(jìn)度，避免了模板系統(tǒng)對吊裝設(shè)備的依賴。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述仰拱模架上設(shè)置有行走裝置，所述行走裝置連接于棧橋上，所述行走裝置可驅(qū)動(dòng)仰拱模架、端頭梁和中心溝模架在棧橋上自由移動(dòng)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在仰拱模架上設(shè)置行走裝置，且行走裝置連接于棧橋上，同時(shí)由于仰拱模架與中心溝模架在遠(yuǎn)離端頭梁的一端上設(shè)置有滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，該滾動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠在已經(jīng)完工的前一仰拱填充表面上滑動(dòng)，當(dāng)需要對本實(shí)用新型的施工設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，可以通過控制行走裝置，驅(qū)動(dòng)仰拱模架沿棧橋方向移動(dòng)。由于仰拱模架與端頭梁、中心溝模架連接為一整體，本實(shí)用新型的仰拱施工設(shè)備隨仰拱模架的移動(dòng)而整體移動(dòng)，而滾動(dòng)機(jī)構(gòu)隨施工設(shè)備的移動(dòng)，在已經(jīng)完工的前一仰拱填充表面上滑動(dòng)，從而完成整個(gè)施工設(shè)備的移動(dòng)。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，提高了機(jī)械化水平，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，且移動(dòng)就位快捷，提高了效率。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述端頭梁的底部為弧形結(jié)構(gòu)，所述弧形結(jié)構(gòu)與隧道仰拱中埋式止水帶位置相對應(yīng)，且端頭梁上設(shè)置有用于支撐端頭梁的伸縮支柱。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，端頭梁的梁底為弧形，該弧形與仰拱中埋式止水帶位置一致，便于安設(shè)和固定中埋式止水帶；梁上邊緣與填充混凝土面標(biāo)高一致，可控制填充混凝土澆筑標(biāo)高；為適應(yīng)隧底開挖清理后的地形情況，在端頭梁上設(shè)置有8根用于支撐端頭梁的伸縮支柱，該伸縮支柱可以在一定范圍內(nèi)自由伸縮，且可調(diào)，起到支撐并固定端頭梁的作用，當(dāng)需要移動(dòng)本實(shí)用新型的施工設(shè)備時(shí)，可以調(diào)節(jié)并收縮該伸縮支柱，便于移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)就位后，需要調(diào)節(jié)并伸長該伸縮支柱，支撐并定位端頭梁，操作簡便快捷，而且可以根據(jù)地形的實(shí)際情況，調(diào)整伸縮支柱的高度，以滿足不同地形的定位要求，施工效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
5[0027]本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述端頭梁的兩端上設(shè)置有仰拱滾動(dòng)裝置，所述仰拱模架通過仰拱滾動(dòng)裝置與端頭梁連接，且仰拱滾動(dòng)裝置可控制仰拱模架在端頭梁上移動(dòng)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際的地形情況，通過控制仰拱滾動(dòng)裝置，使仰拱模架在端頭梁上移動(dòng)，控制仰拱模架的位置，從而控制仰拱模架的邊部與隧道邊部的距離， 從而控制仰拱的施工厚度，使施工后的仰拱達(dá)到技術(shù)要求，且保證施工后的仰拱質(zhì)量高。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述仰拱模架包括骨架和模板，所述模板由至少兩個(gè)鋼?；顒?dòng)連接而成，其中位于仰拱模架側(cè)上端的鋼模固定連接于骨架上，形成可折疊的仰拱模架，所述骨架與端頭梁連接。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，仰拱模架設(shè)計(jì)為左右兩幅，分別由骨架和模板組成，其中骨架設(shè)置在仰拱外露部分(不被填充掩埋的部份)，并與端頭梁連接，主要作用是固定、存放和移動(dòng)模板，以及安設(shè)走行設(shè)備絞車，傳遞動(dòng)力。模板由至少兩個(gè)大塊組合鋼?；顒?dòng)連接而成，其中邊部的鋼模固定連接在骨架上，由于骨架為固定的，因此填充混凝土以上的部分設(shè)計(jì)為固定部分，每塊鋼模間用樞紐連接，填充混凝土面以下的仰拱模板以翻折方式安裝和拆除，使得整個(gè)仰拱模架為可折疊的結(jié)構(gòu)。在施工過程中，因模板設(shè)置了加強(qiáng)肋，剛度大，只需通過銷釘固定模板兩端就可完成模板固定，簡化了模板加固措施，在填充混凝土施工時(shí)， 固定部分不拆除，只需把填充混凝土面以下的仰拱模板轉(zhuǎn)起來就可以澆筑填充，使得施工十分的方便簡潔。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，采用整體模板，端頭梁定位固定，模架剛度好，有效地解決了小模板和大模板在施工過程中存在的問題，在施工過程中，混凝土首先通過自然攤鋪的方法從中間向兩邊澆筑，混凝土澆至仰拱的模板下沿時(shí)，混凝土改由仰拱兩側(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成，滿足一次性整體澆筑完成仰拱的要求，使仰拱混凝土達(dá)到了內(nèi)實(shí)外美的效果，且施工效率高，施工成本低。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述仰拱模架的骨架上設(shè)置有行走裝置，所述行走裝置連接于棧橋上，所述行走裝置可驅(qū)動(dòng)仰拱模架與端頭梁在棧橋上自由移動(dòng)，所述端頭梁的底部為弧形結(jié)構(gòu)，且端頭梁上設(shè)置有用于支撐端頭梁的伸縮支柱。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在仰拱模架的骨架上設(shè)置行走裝置，且行走裝置連接于棧橋上，同時(shí)由于仰拱模架的骨架與中心溝模架在遠(yuǎn)離端頭梁的一端上設(shè)置有滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，該滾動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠在已經(jīng)完工的前一仰拱上隨意滑動(dòng)，當(dāng)需要對本實(shí)用新型的施工設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，可以通過控制行走裝置，驅(qū)動(dòng)仰拱模架沿棧橋方向移動(dòng)，由于仰拱模架與端頭梁、中心溝模架連接為一整體，本實(shí)用新型的施工設(shè)備隨仰拱模架的移動(dòng)而整體移動(dòng)，而滾動(dòng)機(jī)構(gòu)隨施工設(shè)備的移動(dòng)，在已經(jīng)完工的前一仰拱上滑動(dòng)，從而完成整個(gè)施工設(shè)備的移動(dòng)。端頭梁的梁底為弧形，與仰拱中埋式止水帶位置一致，便于固定端頭模板和中埋式止水帶；梁上邊緣與填充混凝土面標(biāo)高一致，可控制填充混凝土澆筑標(biāo)高；為適應(yīng)隧底開挖清理后的地形情況，在端頭梁上設(shè)置有8根用于支撐端頭梁的伸縮支柱，該伸縮支柱可以自由伸縮，且可調(diào)，起到支撐并固定端頭梁的作用，當(dāng)需要移動(dòng)本實(shí)用新型的施工設(shè)備時(shí)，可以調(diào)節(jié)并收縮該伸縮支柱，便于移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)就位后，需要調(diào)節(jié)并伸長該伸縮支柱，支撐并定位端頭梁， 操作簡便快捷，而且可以根據(jù)地形的實(shí)際情況，調(diào)整伸縮支柱的高度，以滿足不同地形的定位要求，施工效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
6[0033]本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，所述端頭梁的兩端上設(shè)置有仰拱滾動(dòng)裝置，所述仰拱模架的骨架通過仰拱滾動(dòng)裝置與端頭梁連接，且仰拱滾動(dòng)裝置可控制仰拱模架的骨架在端頭梁上移動(dòng)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際的地形情況的需要，可以通過控制仰拱模架的滾動(dòng)裝置，控制仰拱模架的骨架在端頭梁上移動(dòng)，仰拱模架的骨架帶動(dòng)模板在端頭梁上移動(dòng)， 從而使仰拱模架位置就位，使仰拱施工質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是1.本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，定位準(zhǔn)確，移動(dòng)就位快捷，機(jī)械化水平高，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工成本低；2.本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，能夠一次性整體澆筑完成仰拱，施工效率高，工程質(zhì)量好，且能夠?yàn)樗淼揽焖倬蜻M(jìn)在安全步距的范圍內(nèi)進(jìn)行提供保障；3.本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，優(yōu)化洞內(nèi)施工組織和工序分區(qū)，利于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和安全文明施工；4.本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，施工操作簡單、方便，突破了傳統(tǒng)仰拱施工技術(shù)，保證了仰拱施工的質(zhì)量，利于推廣應(yīng)用。

本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是圖1的俯視圖；圖4是本實(shí)用新型中的端頭梁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是本實(shí)用新型中仰拱模架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的俯視圖。圖中標(biāo)記1-端頭梁、2-棧橋、3-中心溝模架、4-行走裝置、5-仰拱模架、5a_骨架、5b-模板、6-伸縮支柱、7-滾動(dòng)機(jī)構(gòu)、8-仰拱滾動(dòng)裝置。
具體實(shí)施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。如圖1至圖7所示，本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，包括棧橋2、仰拱模架5和端頭梁1，其中端頭梁1的底部為弧形結(jié)構(gòu)，適合于仰拱形狀，便于施工，且端頭梁1上設(shè)置8根有用于支撐端頭梁1的伸縮支柱6，用于支撐起整個(gè)仰拱施工設(shè)備，其中伸縮支柱6為可調(diào)式結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要移動(dòng)仰拱施工設(shè)備時(shí)，可以收攏伸縮支柱6，便于移動(dòng)；當(dāng)移動(dòng)到設(shè)計(jì)位置時(shí)，可以伸出伸縮支柱6，定位端頭梁1便于后續(xù)仰拱施工操作的進(jìn)行。其中仰拱施工設(shè)備的移動(dòng)需要以棧橋2作為移動(dòng)的軌道，且在進(jìn)行仰拱的施工過程中，人員或者車輛可以從棧橋2上方通行，不會(huì)影響到其它工序的施工，從而加快了施工進(jìn)度。在端頭梁1上連接有仰拱模架5，因隧道中仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設(shè)模板，因此可以將仰拱模架5主要分為左右兩幅，分別位于仰拱的兩側(cè)邊上，所述仰拱模架5位于端頭梁1的同側(cè)，且分別連接于端頭梁1的兩端上，所述仰拱模架5包括骨架fe 和模板恥，所述模板恥由至少兩個(gè)鋼?；顒?dòng)連接而成，本實(shí)施例中采用三個(gè)鋼?；顒?dòng)連接而成，其中位于邊部的鋼模固定連接于骨架fe上，形成可折疊的仰拱模架5，在施工的過程中，當(dāng)澆灌的在仰拱上的混泥土達(dá)脫模強(qiáng)度時(shí)，能夠很輕易地脫模，便于仰拱施工設(shè)備運(yùn)輸以及移動(dòng)，所述骨架如與端頭梁1連接，使得整個(gè)仰拱模架5均連接到端頭梁1上，同時(shí)在端頭梁1的兩端上設(shè)置有仰拱滾動(dòng)裝置8，所述仰拱模架5通過仰拱滾動(dòng)裝置8與端頭梁 1連接，即骨架如與仰拱滾動(dòng)裝置8連接，使得仰拱滾動(dòng)裝置8可控制仰拱模架5的骨架 5在端頭梁1上移動(dòng)，通過移動(dòng)骨架5a，得以控制模板恥空間位置，從而實(shí)現(xiàn)模板的定位。 在端頭梁1的中部連接有中心溝模架3，所述中心溝模架3位于兩塊仰拱模架5之間，便于填充混凝土的及時(shí)施工，縮短了工序銜接時(shí)間。端頭梁1、中心溝模架3以及仰拱模架5連接形成一個(gè)整體，便于對仰拱施工模板系統(tǒng)的整體式移動(dòng)。仰拱模架5的骨架如通過行走裝置4連接到棧橋2上，可以通過控制行走裝置4驅(qū)動(dòng)整個(gè)仰拱施工設(shè)備的移動(dòng)。所述仰拱模架5與中心溝模架3的靠近端頭梁1的一端均連接到端頭梁1上，所述仰拱模架5與中心溝模架3的遠(yuǎn)離端頭梁1的一端上設(shè)置有滾動(dòng)機(jī)構(gòu)7，可以在整個(gè)仰拱施工設(shè)備移動(dòng)時(shí)，該滾動(dòng)機(jī)構(gòu)7在前一填充的混凝土表面上滾動(dòng)，從而便于整個(gè)仰拱施工設(shè)備的移動(dòng)，且在端頭梁1定位時(shí)，可以通過滾動(dòng)機(jī)構(gòu)7起到支撐和定位作用。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，在模板恥上設(shè)置定位卡，便于將模板恥定位，便于將在施工的時(shí)候，將模板恥固定好，對仰拱的施工起到支撐作用。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，主要由五部分組成仰拱模架5、中心溝模架3、端頭梁1、棧橋2和行走裝置4。以端頭梁1為界，把仰拱作業(yè)面分為兩個(gè)工作區(qū)，即隧底開挖、出碴、清底為第一工作區(qū)，仰拱模架5安裝、拆除和混凝土澆筑為第二工作區(qū)，二者平行施工，形成流水作業(yè)。根據(jù)高速鐵路雙線隧道工程正常施工進(jìn)度要求，每個(gè)工作區(qū)設(shè)計(jì)為6 7米，可滿足月進(jìn)尺180 240米的進(jìn)度要求。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備中，仰拱模架5可以滿足仰拱混凝土一次性整體澆筑完成的要求；中心溝模架3可以滿足填充施工中預(yù)留中心水溝的要求；端頭梁1可以滿足定位并固定仰拱模架5、中心溝模架3，安設(shè)仰拱填充端頭模板和中埋式止水帶。同時(shí)，在隧底開挖出碴時(shí)，作為棧橋2的臨時(shí)支撐，滿足混凝土罐車上棧橋澆筑仰拱混凝土的作業(yè)要求，是移動(dòng)模架的核心部分。棧橋2可以滿足在仰拱填充施工中洞內(nèi)的交通要求，同時(shí)作為仰拱模架5、中心溝模架3、端頭梁1整體移動(dòng)的行走吊梁。行走裝置4 自制與棧橋2配套的軌道吊車，配備2臺絞車為動(dòng)力，以棧橋2為軌道吊梁，使模架系統(tǒng)向前移動(dòng)。本實(shí)用新型中各部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下(1)仰拱模架5 因仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設(shè)模板，混凝土通過自然攤鋪的方法從中間向兩邊澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時(shí)，混凝土改由仰拱兩側(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)證明混凝土坍落度在120 140mm的情況下，從仰拱與二襯邊墻設(shè)計(jì)施工縫處向下設(shè)置3. 0米長的弧形模板，即可很好的滿足仰拱混凝土的施工要求。仰拱模架5設(shè)計(jì)為左右兩幅，分別由剛性骨架fe和模板恥組成。剛性骨架fe設(shè)置在仰拱外露部分(不被填充掩埋的部份)，主要作用是固定、存放和移動(dòng)模板5b，以及安設(shè)行走裝置4，傳遞動(dòng)力。模板恥采用大塊組合鋼模，每幅3塊，填充混凝土以上的部分設(shè)計(jì)為固定部分。每塊模板恥間用樞紐連接，填充混凝土面以下的仰拱模板以翻折方式安裝和拆除。模板每塊長6m，寬0.8 l.aii，用IOcm槽鋼做加強(qiáng)肋，使模板具有足夠的剛度，僅通過銷釘固定模板兩端就可完成模板固定，以簡化模板加固措施。在填充混凝土施工時(shí)，固定部分不拆除，只需把填充混凝土面以下的仰拱模板轉(zhuǎn)起來就可以澆筑填充。(2)中心溝模架3 中心溝模架3采用模架、模板一體式設(shè)計(jì)，即用20cm工字鋼為模架，在模架上有6mm鋼板作面板和底板。(3)端頭梁1 根據(jù)仰拱和填充混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)端頭梁，以滿足端頭就位后，仰拱模架5、中心溝模架3跟著就位的要求。梁底為弧形，與仰拱中埋式止水帶位置一致，便于固定中埋式止水帶。梁上邊緣與填充混凝土面標(biāo)高一致，可控制填充混凝土澆筑標(biāo)高。在端頭梁兩端設(shè)立仰拱模架靠柱，定位仰拱模架5。為適應(yīng)隧底開挖清理后的地形情況，共設(shè)置8根可自由伸縮的伸縮支柱6，梁部采用20cm工字鋼制作，設(shè)計(jì)承載60t。端頭梁1上設(shè)置模板系統(tǒng)的定位卡，使模板系統(tǒng)定位快速便捷。通過端頭梁1把仰拱模架5和中心水溝模架3系統(tǒng)聯(lián)系成一體后，利用與棧橋2配套的軌道吊車在絞車的牽引下整體移動(dòng)至下一工作區(qū)。(4)棧橋2 考慮洞內(nèi)施工中設(shè)備配套情況，每幅棧橋2采用兩片分離式，每片重約 10t，使一臺挖掘機(jī)可完成棧橋2的移動(dòng)。由4片梁組成兩幅棧橋2形成雙車道，保證在仰拱施工時(shí)洞內(nèi)交通暢通。棧橋2長20m，單片寬1.加。在仰拱施工中，兩端支撐長度共7m，有效工作長度約 13m。其中，端頭梁寬度lm，有效工作面長約12m，平均分為兩個(gè)仰拱工作區(qū)。棧橋2設(shè)計(jì)為雙層結(jié)構(gòu)，上層主要采用20cm工字鋼，加工成弧形，使橋面成為拱橋面；下層用36cm工字鋼制作，上下兩層之間每隔Im左右設(shè)一道聯(lián)系橫梁，使下層主梁受力荷載符合均布荷載模型，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和承載能力。(5)行走裝置4 為使棧橋2能夠做為快速施工設(shè)備的吊梁，利用棧橋2每片梁兩邊工字鋼翼板作為軌道；配備一個(gè)軌道吊車，使之吊起端頭梁；在絞車的拉動(dòng)下，端頭梁1、 仰拱模架5、中心溝模架3整體移動(dòng)到下一工作面。軌道吊車采用20cm槽鋼作為梁，每側(cè)各設(shè)兩個(gè)滑輪與棧橋2的底層工字鋼翼板咬合，確保走行順暢。軌道吊車的吊運(yùn)和卸貨定位。吊運(yùn)端頭梁有可以伸縮的支柱，把端頭梁用拉桿與吊車連接，收縮端頭梁1的伸縮支柱6，就可起吊。仰拱模架5、中心溝模架3—端在已施工的填充面上，安設(shè)滾動(dòng)機(jī)構(gòu)7可滑行。另一端與端頭梁連接，在絞車的拉動(dòng)下整體向前移動(dòng)。卸載定位模架移動(dòng)到設(shè)計(jì)里程后，需要上下調(diào)整標(biāo)高，左右調(diào)整平面位置。利用棧橋 2上掛設(shè)的手動(dòng)葫蘆提升端頭梁，松動(dòng)軌道車?yán)瓧U即可卸載。利用手動(dòng)葫蘆先上下調(diào)整端頭梁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再用千斤頂橫向左右調(diào)整端頭梁至設(shè)計(jì)平面位置，然后放下端頭梁的支柱完成定位。
9[0063]本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工工藝，其操作步驟如下(1)隧底開挖、出碴、清底(此步驟為第一工作區(qū)作業(yè)內(nèi)容，可在后續(xù)第二工作區(qū)作業(yè)時(shí)同時(shí)進(jìn)行)；(2)測量放樣，確定端頭梁1位置；(3)棧橋2就位，使棧橋2與隧道中線平行；(4)用拉桿把端頭梁1與兩邊棧橋2吊車連接拉緊后，收起端頭梁1的支柱，使模架系統(tǒng)處于懸吊狀態(tài)；(5)啟動(dòng)電動(dòng)絞車，拉動(dòng)模架系統(tǒng)向前移動(dòng)6m ；(6)利用掛在棧橋2上的兩個(gè)手動(dòng)葫蘆起吊端頭梁1兩端，軌道吊車卸載；(7)松開軌道吊車與端梁之間的拉桿，用手動(dòng)葫蘆上下調(diào)整端頭梁1標(biāo)高至設(shè)計(jì)位置；(8)用千斤頂橫向調(diào)整端頭梁1至設(shè)計(jì)平面位置；(9)放下端頭梁1上的伸縮支柱6，端頭梁1固定就位；( 10)仰拱排架一端靠緊端頭梁1的端頭立柱，另一端利用仰拱接茬鋼筋和絞車自重固定；(11)用絞車?yán)》鄣难龉澳０澹斯づ浜戏畔卵龉澳０逯令A(yù)先布設(shè)銷釘上，固定模板；(12)撐開中心溝模架，一端在端頭梁1上定位，另一端在已施作仰拱(填充)混凝土上定位；( 13)安設(shè)仰拱填充端頭木板和止水帶等防排水系統(tǒng)；(14)澆筑仰拱混凝土 中部無模板部分混凝土通過自然攤鋪的方式，從仰拱中部開始縱向攤鋪，再向左右兩邊同時(shí)澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時(shí)，混凝土改由仰拱兩側(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土不留施工縫，一次澆筑完成；( 15)仰拱模板拆除利用絞車和滑輪拉起模板翻折到模架上；(16)澆筑填充混凝土；(17)仰拱側(cè)模脫模、中心溝脫模，模架系統(tǒng)整體移到下一作業(yè)區(qū)。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其有益效果和優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面一、施工效率顯著提高本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，把一個(gè)仰拱作業(yè)面分為兩個(gè)工作區(qū)以平行作業(yè)方式施工，大大縮短了仰拱分段施工的循環(huán)時(shí)間。(1)仰拱快速施工設(shè)備在填充混凝土的強(qiáng)度達(dá)到脫模強(qiáng)度后，就可移動(dòng)至下一作業(yè)區(qū)，而不是放行強(qiáng)度(新澆筑混凝土結(jié)構(gòu)物允許承受交通荷載的強(qiáng)度)時(shí)間，可節(jié)省16小時(shí)；(2)仰拱混凝土澆筑采用了 3. 5m長弧形模板，可一次快速完成澆筑，避免因模板弧長過短而導(dǎo)致快速澆筑混凝土?xí)r，混凝土從模板下沿冒出的問題；(3)因使用了中心溝模架，節(jié)省中心水溝的模板安裝等強(qiáng)時(shí)間約4小時(shí)；(4)采用兩個(gè)工作區(qū)平行作業(yè)，第一工作區(qū)的循環(huán)時(shí)間少于平行作業(yè)的第二工作區(qū)，工序占用時(shí)間僅計(jì)第二工作區(qū)19小時(shí)的循環(huán)時(shí)間，較現(xiàn)有工法節(jié)省18小時(shí)工序占用時(shí)
10間；仰拱填充施工工序時(shí)間對照表，如下
項(xiàng)目現(xiàn)有模式采用快速施工設(shè)備備注隧底開挖(小時(shí))12與混凝土工序平行作業(yè)隧底出碴(小時(shí))2與混凝土工序平行作業(yè)虛碴清理(小時(shí))4與混凝土工序平行作業(yè)仰拱模版安裝(小時(shí))43仰拱混凝土澆筑(小時(shí))63等強(qiáng)時(shí)間(小時(shí))42中心溝模版安裝1與仰拱模板同時(shí)完成填充混凝土澆筑11等強(qiáng)移動(dòng)棧橋施工下一模2410合計(jì)(小時(shí))5819 綜上所述，采用本實(shí)用新型的隧道仰拱的施工工藝，所需工序循環(huán)時(shí)間只有現(xiàn)有工法循環(huán)時(shí)間的1/3。 二、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)械化水平(1)把仰拱模板設(shè)計(jì)為固定部分和活動(dòng)部分，利用鉸接組合，使仰拱模板安裝、拆除能夠簡單快速地完成。(2)采用端頭梁來固定仰拱模架和中心水溝模架，使模板系統(tǒng)形成為一個(gè)整體，定位準(zhǔn)確。(3)以端頭梁為依托，利用棧橋2為吊梁，在自帶電動(dòng)設(shè)備移動(dòng)端頭梁的同時(shí)運(yùn)載模板系統(tǒng)，移動(dòng)就位快捷。(4)分體式簡易棧橋2體積小，移動(dòng)方便，減少對了開挖區(qū)的覆蓋面積，便于機(jī)械裝渣作業(yè)，減少了人工清渣的工作量。三、施工成本大幅降低前期使用的拼裝小模板，每8延米需要320kg以上的鋼筋來加固和支撐，需要10 個(gè)專業(yè)木工4小時(shí)以上的工作時(shí)間來完成安裝工作，仰拱模板的安裝費(fèi)用約為225元/米。 快速施工法僅需不足IOkg的鋼筋，5個(gè)人3小時(shí)完成模板安裝，費(fèi)用不足80元/米。采用快速施工法，每延米節(jié)約成本約145元。四、工程質(zhì)量明顯提高現(xiàn)有的仰拱小模板施工方法存在著板縫多，錯(cuò)臺易超限，線條不直等缺陷。大模板施工方法又存在移動(dòng)及加固困難，易整體跑模的問題?？焖偈┕しú捎谜w模板，端頭梁定位固定，模架剛度好，有效地解決了上述問題，使仰拱混凝土達(dá)到了內(nèi)實(shí)外美的效果。五、為隧道快速掘進(jìn)提供了保障現(xiàn)有仰拱施工工法的一個(gè)作業(yè)循環(huán)需要3天時(shí)間，平均每天進(jìn)度不足: ；若要保證進(jìn)度，則需增加仰拱施工作業(yè)面，必然會(huì)加大掌子面與襯砌間的距離，造成隧道工序安全步距超過相關(guān)規(guī)范和規(guī)定的要求，使得隧道施工進(jìn)度與工序安全步距之間的矛盾 (主要是仰拱、二襯等后繼工序進(jìn)度趕不上掌子面開挖進(jìn)度之間的矛盾)一直未能得到很好的解決。采用CRECGG-I型高速鐵路雙線隧道仰拱快速施工設(shè)備，可滿足每月235米 (6mXM+19X31=235m)的施工進(jìn)度要求。若將本例棧橋2長度由18米加長到22米，則可滿足每月313米(8mXM+19X31=313m)的施工進(jìn)度要求。以此類推，快速施工法可在保證隧道掌子面快速掘進(jìn)的同時(shí)，輕易地滿足隧道施工各工序安全步距的要求。六、優(yōu)化洞內(nèi)施工組織和工序分區(qū)、利于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和安全文明施工(1)模架法施工工藝只需保留一個(gè)仰拱作業(yè)面，減小了掌子面與二襯之間的作業(yè)面數(shù)量和總長度，減少了隧道施工安全危險(xiǎn)源，減少了工序分區(qū)間的相互干擾，利于二襯等后繼工序及時(shí)跟進(jìn)，文明施工和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平顯著提高；(2)采用雙車道分離式簡易棧橋2，移動(dòng)方便，保證了仰拱混凝土施工中的洞內(nèi)交通暢通，保障了隧道施工安全；(3)快速施工法的仰拱模板安裝不需要吊裝設(shè)備配合，移動(dòng)自成體系，有效地避免了配套機(jī)械設(shè)備不足的干擾。本實(shí)用新型的隧道仰拱的施工工藝，率先在中鐵二局股份有限公司承建的貴廣鐵路油竹山隧道應(yīng)用。現(xiàn)場檢驗(yàn)表明，該工藝的應(yīng)用使得隧道各工序施工變得更有節(jié)奏，作業(yè)面整潔、生產(chǎn)成品結(jié)構(gòu)美觀，從質(zhì)量、工期、成本、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、人性化管理、文明施工等方面均取得了良好效果，解決了隧道快速施工機(jī)械化配套課題中仰拱施工進(jìn)度無法與掌子面掘進(jìn)進(jìn)度保持一致的關(guān)鍵性問題。本實(shí)用新型的隧道仰拱的施工工藝，在業(yè)界得到廣泛贊譽(yù)， 相信隨著其應(yīng)用效益的進(jìn)一步展現(xiàn)和系統(tǒng)功能的進(jìn)一步開發(fā)，其應(yīng)用價(jià)值和推廣前景將更為寬廣。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，不僅能運(yùn)用于高速鐵路雙線隧道，還可以廣泛地運(yùn)用到鐵路雙線隧道、多車道公路隧道及其它類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的隧道施工。本實(shí)用新型并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求1.一種用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于它包括棧橋(2)、仰拱模架(5)和端頭梁(1)，所述端頭梁(1)與仰拱模架(5)連接形成一整體，所述端頭梁(1)和/ 或仰拱模架(5)連接于棧橋(2)上，且端頭梁(1)與仰拱模架(5)在棧橋(2)上自行移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于所述仰拱模架(5)主要分為左右兩幅，沿隧道縱向位于端頭梁(1)的同側(cè)，以隧道中線為對稱軸置于仰拱的兩側(cè)，并分別連接于端頭梁(1)的兩端上。
3.如權(quán)利要求2所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于在端頭梁(1)的中部連接有中心溝模架(3)，所述中心溝模架(3)位于兩仰拱模架(5)之間的對稱軸上。
4.如權(quán)利要求3所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于所述仰拱模架(5)與中心溝模架(3)的靠近端頭梁(1)的一端均連接到端頭梁(1)上，所述仰拱模架(5)與中心溝模架(3)的遠(yuǎn)離端頭梁(1)的一端上設(shè)置有滾動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于所述仰拱模架(5 )上設(shè)置有行走裝置(4 )，所述行走裝置(4 )連接于棧橋(2 )上，所述行走裝置(4)可驅(qū)動(dòng)仰拱模架(5)、端頭梁(1)和中心溝模架(3)在棧橋(2)上自由移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求2或3或4所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于 所述端頭梁(1)的底部為弧形結(jié)構(gòu)，所述弧形結(jié)構(gòu)與隧道仰拱中埋式止水帶位置相對應(yīng)，且端頭梁(1)上設(shè)置有用于支撐端頭梁(1)的伸縮支柱(6 )。
7.如權(quán)利要求2或3或4所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于 所述端頭梁(1)的兩端上設(shè)置有仰拱滾動(dòng)裝置(8)，所述仰拱模架(5)通過仰拱滾動(dòng)裝置 (8)與端頭梁(1)連接，且仰拱滾動(dòng)裝置(8)可控制仰拱模架(5)在端頭梁(1)上移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求2或3或4所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于 所述仰拱模架(5)包括骨架(5a)和模板(5b)，所述模板(5b)由至少兩個(gè)鋼模活動(dòng)連接而成，其中位于仰拱模架(5)側(cè)上端的鋼模固定連接于骨架(5a)上，形成可折疊的仰拱模架(5),所述骨架(5a)與端頭梁(1)連接。
9.如權(quán)利要求8所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于所述仰拱模架(5)的骨架(5a)上設(shè)置有行走裝置(4)，所述行走裝置(4)連接于棧橋(2)上，所述行走裝置(4)可驅(qū)動(dòng)仰拱模架(5)與端頭梁(1)在棧橋(2)上自由移動(dòng)，所述端頭梁(1)的底部為弧形結(jié)構(gòu)，且端頭梁(1)上設(shè)置有用于支撐端頭梁(1)的伸縮支柱(6)。
10.如權(quán)利要求9所述的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，其特征在于所述端頭梁(1)的兩端上設(shè)置有仰拱滾動(dòng)裝置(8 )，所述仰拱模架(5 )的骨架(5a)通過仰拱滾動(dòng)裝置(8)與端頭梁(1)連接，且仰拱滾動(dòng)裝置(8)可控制仰拱模架(5)的骨架(5a)在端頭梁 (1)上移動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，屬于隧道施工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，包括棧橋、仰拱模架和端頭梁，所述端頭梁與仰拱模架連接形成一整體，所述端頭梁和/或仰拱模架連接于棧橋上，且端頭梁與仰拱模架在棧橋上自行移動(dòng)。本實(shí)用新型的用于高速鐵路雙線隧道仰拱的施工設(shè)備，定位準(zhǔn)確，移動(dòng)就位快捷，機(jī)械化水平高，人力勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工成本低；能夠一次性整體澆筑完成仰拱，施工效率高，工程質(zhì)量高，且能夠?yàn)樗淼揽焖倬蜻M(jìn)提供保障；優(yōu)化洞內(nèi)施工組織和工序分區(qū)，利于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和安全文明施工；施工操作方便快捷，突破傳統(tǒng)仰拱施工技術(shù)，保證了仰拱連續(xù)施工的質(zhì)量，利于推廣應(yīng)用。
文檔編號E21D11/10GK202017493SQ20112006179
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者蘭文峰, 劉仁智, 張軍偉, 張勇, 張金柱, 文志勇, 梅志榮, 王云波, 王洪濤, 王磊, 胡守斌, 陳仁超, 陳時(shí)剛, 馬輝, 馬雷 申請人:中鐵二局股份有限公司, 中鐵二局集團(tuán)有限公司