隧道初衬模板台车及其施工方法.pdf

本发明公开了一种隧道初衬模板台车及其施工方法，隧道初衬模板台车包括模板机构和门架总成，当泵注混凝土时，模板机构在衬砌位置形成钢性拱架，且钢性拱架支撑在门架总成上；当泵注的混凝土处于养护期间时，泵注的混凝土支撑在钢性拱架上，且钢性拱架与门架总成分离。采用本发明，实现了在混凝土养护期间同时能进行开挖作业。

1.  一种隧道初衬模板台车，其特征在于：包括模板机构和门架总成，当泵注混凝土时，模板机构在衬砌位置形成钢性拱架，且钢性拱架支撑在门架总成上；当泵注的混凝土处于养护期间时，泵注的混凝土支撑在钢性拱架上，且钢性拱架与门架总成分离。

2.  根据权利要求1所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述模板机构包括基础模板（6）和拱架模板，基础模板（6）预先设置在待衬砌位置，拱架模板由门架总成运输至与基础模板（6）配合形成钢性拱架。

3.  根据权利要求2所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述拱架模板包括顶拱模板（1）和边拱模板（4），顶拱模板（1）两侧分别与边拱模板（4）连接，边拱模板（4）与基础模板（6）连接。

4.  根据权利要求3所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述门架总成包括门架、行走机构、顶升机构和平移机构，行走机构设置在门架上带动门架总成运动，顶升机构设置在门架上带动门架总成升降，平移机构设置在门架上带动门架总成对正隧道中线。

5.  根据权利要求4所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述门架包括门架横梁（8）、门架立柱（9）、门架联接梁（7）和门架纵梁（5），两根门架横梁（8）通过门架联接梁（7）固定连接，门架立柱（9）与门架横梁（8）固定连接，门架纵梁（5）与门架立柱（9）固定连接。

6.  根据权利要求5所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述行走机构包括行走轮（16）和由带动行走轮（16）运动的驱动装置，行走轮（16）和驱动装置均设置在门架纵梁（5）上。

7.  根据权利要求6所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述顶升机构包括顶升油缸座（14）、纵梁滑座和顶升油缸（15），顶升油缸座（14）设置在纵梁滑座中，顶升油缸（15）一端与顶升油缸座（14）联接，另一端与纵梁滑座联接，纵梁滑座固定设置在门架纵梁5上。

8.  根据权利要求7所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述平移机构包括台车底座（12）和平移油缸（13），平移油缸（13）一端与顶升油缸座（14）铰接，另一端与台车底座（12）铰接，顶升油缸座(14)滑动设置在台车底座（12）上。

9.  根据权利要求8所述的隧道初衬模板台车，其特征在于：所述门架立柱（9）上还设置有脱模装置，脱模装置一端与门架立柱（9）连接，另一端与边拱模板（4）连接。

10.  根据权利要求1所述一种隧道初衬模板台车的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、先在待衬砌位置两侧通过人工安放基础模板；
b、通过门架总成将拱架模板运送至衬砌位置；
c、顶升机构运动，将门架升至合适位置；
d、平移机构运动，使门架总成对正隧道中线；
e、脱模装置运动，撑开拱架模板对齐基础模板；
f、安装模板机构并锁紧，并安装支撑装置；
g、泵送混凝土至浇筑完毕，混凝土自稳后，拆除支撑装置和脱模装置，降下门架，留下模板机构支撑刚浇筑完的混凝土，并开走门架总成后进行开挖作业，开挖作业完成后再运送下一组模板机构重复上述工作。

隧道初衬模板台车及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种隧道衬砌模板台车，尤其涉及一种隧道初衬模板台车及其施工方法，用于隧道上坑道初期衬砌。
背景技术
黄土隧道施工中因围岩自承力差，不能长进尺开挖，一般每次开挖不超过3延米便需立即对隧道进行初期支护。初期支护一般有两种，一种为挂钢筋网进行喷锚施工，另一种为进行模筑混凝土施工。
在进行模筑混凝土施工中，需预留核心土，施工空间小。目前采用的是人工架设钢拱架，及组合模板后进行混凝土浇筑。此种施工方式存在人工劳动强度大的缺点。同时由于钢拱架需人工架设因而采用较轻的型钢制作，机械强度低，在顶拱部分不能采用浇筑压力大的泵送混凝土方式浇筑混凝土，因而顶拱混凝土欠浇，形成大面积空洞，施工质量极差。
现有技术中，用于隧道衬砌的模板台车较多，例如，中国专利号“201410596838.1”公开的一种隧道衬砌台车，公开日为2015-02-18；再如中国专利号“200520120695.3”公开的一种新型门架式隧道衬砌模板台车，公开日为2007-02-14；又如中国专利号“201320088500.6”公开的一种连续作业翻模对接式隧道衬砌模板台车，公开日为2013-09-25。这些模板台车均是用于隧道二次衬砌混凝土浇筑施工作业，由于在混凝土养护期间同时不能影响开挖，如果采用现有模板台车进行隧道初衬，则在凝土养护期间不能进行开挖作业，因而现有模板台车无法用于隧道初衬。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种隧道初衬模板台车及其施工方法。采用本发明，实现了在混凝土养护期间同时能进行开挖作业。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种隧道初衬模板台车，其特征在于：包括模板机构和门架总成，当泵注混凝土时，模板机构在衬砌位置形成钢性拱架，且钢性拱架支撑在门架总成上；当泵注的混凝土处于养护期间时，泵注的混凝土支撑在钢性拱架上，且钢性拱架与门架总成分离。
所述模板机构包括基础模板和拱架模板，基础模板预先设置在待衬砌位置，拱架模板由门架总成运输至与基础模板配合形成钢性拱架。
所述拱架模板包括顶拱模板和边拱模板，顶拱模板两侧分别与边拱模板铰接，边拱模板与基础模板螺栓连接。
所述门架总成包括门架、行走机构、顶升机构和平移机构，行走机构设置在门架上带动门架总成运动，顶升机构设置在门架上带动门架总成升降，平移机构设置在门架上带动门架总成对正隧道中线。
所述门架包括门架横梁、门架立柱、门架联接梁和门架纵梁，两根门架横梁通过门架联接梁固定连接，门架立柱与门架横梁固定连接，门架纵梁与门架立柱固定连接。
所述行走机构包括行走轮和由带动行走轮运动的驱动装置，行走轮和驱动装置均设置在门架纵梁上。
所述顶升机构包括顶升油缸座、纵梁滑座和顶升油缸，顶升油缸座设置在纵梁滑座中，顶升油缸一端与顶升油缸座联接，另一端与纵梁滑座联接，纵梁滑座固定设置在门架纵梁上。
所述平移机构包括台车底座和平移油缸，平移油缸一端与顶升油缸座铰接，另一端与台车底座铰接，顶升油缸座滑动设置在台车底座上。
所述门架立柱上还设置有脱模装置，脱模装置一端与门架立柱连接，另一端与边拱模板连接。所述脱模装置为脱模油缸。
所述门架立柱上还设置有支撑装置，支撑装置一端与门架立柱连接，另一端与基础模板连接。所述支撑装置为支撑千斤。
一种隧道初衬模板台车的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、先在待衬砌位置两侧通过人工安放基础模板；
b、通过门架总成将拱架模板运送至衬砌位置；
c、顶升机构运动，将门架升至合适位置；
d、平移机构运动，使门架总成对正隧道中线；
e、脱模装置运动，撑开拱架模板对齐基础模板；
f、安装模板机构并锁紧，并安装支撑装置；
g、泵送混凝土至浇筑完毕，混凝土自稳后，拆除支撑装置和脱模装置，降下门架，留下模板机构支撑刚浇筑完的混凝土，并开走门架总成后进行开挖作业，开挖作业完成后再运送下一组模板机构重复上述工作。
采用本发明的优点在于：
一、本发明包括模板机构和门架总成，当泵注混凝土时，模板机构在衬砌位置形成钢性拱架，且钢性拱架支撑在门架总成上；当泵注的混凝土处于养护期间时，泵注的混凝土支撑在钢性拱架上，且钢性拱架与门架总成分离；采用此结构，与现有二次衬砌台车相比，本发明模板机构和门架总成为分体式结构，实现了在混凝土养护期间同时能进行开挖作业。
二、本发明中，所述模板机构包括基础模板和拱架模板，基础模板预先设置在待衬砌位置，拱架模板由门架总成运输至与基础模板配合形成钢性拱架；采用此结构，采用自行式门架架设模板，机械化程度高，安全性高、劳动强度低、施工进度也得以大幅提升。
三、本发明中，所述拱架模板包括顶拱模板和边拱模板，顶拱模板两侧分别与边拱模板铰接，边拱模板与基础模板螺栓连接；采用此结构的组合式拱架模板，不仅便于运输和安装，并且还易于更换。
四、本发明中，所述门架总成包括门架、行走机构、顶升机构和平移机构，行走机构设置在门架上带动门架总成运动，顶升机构设置在门架上带动门架总成升降，平移机构设置在门架上带动门架总成对正隧道中线，此结构，实现了台车在隧道内前、后、左、右、上和下的运动，可上下及左右调整台车，在台车走偏时还可纠正台车方向，提高了施工效率。
五、本发明中，所述门架包括门架横梁、门架立柱、门架联接梁和门架纵梁，两根门架横梁通过门架联接梁固定连接，门架立柱与门架横梁固定连接，门架纵梁与门架立柱固定连接，采用此结构，实现了组合式门架结构，便于根据隧道大小对门架进行调整。
六、本发明中，所述行走机构包括行走轮和由带动行走轮运动的驱动装置，行走轮和驱动装置均设置在门架纵梁上，采用此结构，实现了台车的机械化移动，便于运送模板。
七、本发明中，所述顶升机构包括顶升油缸座、纵梁滑座和顶升油缸，顶升油缸座设置在纵梁滑座中，顶升油缸一端与顶升油缸座联接，另一端与纵梁滑座联接，纵梁滑座固定设置在门架纵梁上，采用此结构，通过油缸伸缩带动门架升降，便于灵活调整门架高度，从而提高了模板的安装连接效率。
八、本发明中，所述平移机构包括台车底座和平移油缸，平移油缸一端与顶升油缸座铰接，另一端与台车底座铰接，顶升油缸座滑动设置在台车底座上，采用此结构，通过平移油缸伸缩带动门架相对于台车底座横向滑动，便于调整门架对正隧道中线。
九、本发明中，所述门架立柱上还设置有脱模装置，脱模装置一端与门架立柱连接，另一端与边拱模板连接，采用此结构，脱模同样实现了机械化操作，不需要人工，减小了工作强度。
十、本发明中，所述门架立柱上还设置有支撑装置，支撑装置一端与门架立柱连接，另一端与基础模板连接，采用此结构，增加了钢性拱架的稳定性，混凝土入仓采用泵送方式，因浇筑速度快混凝土侧压力巨大，此结构可避免模板跑模。
综上，采用本发明后，可以采用大刚性、大强度的大模板进行衬砌施工，采用泵送混凝土浇筑混凝土，使混凝土更密实，质量得到大幅度飞跃。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图
图2为本发明侧视结构示意图
图3为本发明工作示意图
图4为本发明门架总成与模板机构脱离状态示意图
图5为本发明混凝土养护状态示意图
    图中标记为：1、顶拱模板，2、模板销，3、模板锁定螺栓，4、边拱模板，5、门架纵梁，6、基础模板，7、门架联接梁，8、门架横梁，9、门架立柱，10、脱模油缸，11、支撑千斤，12、台车底座，13、平移油缸，14、顶升油缸座，15、顶升油缸，16、行走轮。
具体实施方式
实施例1
一种隧道初衬模板台车，包括模板机构和门架总成，当泵注混凝土时，模板机构在衬砌位置形成钢性拱架，且钢性拱架支撑在门架总成上；当泵注的混凝土处于养护期间时，泵注的混凝土支撑在钢性拱架上，且钢性拱架与门架总成分离。
所述模板机构包括基础模板6和拱架模板，基础模板6预先设置在待衬砌位置，拱架模板由门架总成运输至与基础模板6配合形成钢性拱架。
所述拱架模板包括顶拱模板1和边拱模板4，顶拱模板1两侧分别与边拱模板4铰接，边拱模板4与基础模板6螺栓连接。
所述门架总成包括门架、行走机构、顶升机构和平移机构，行走机构设置在门架上带动门架总成运动，顶升机构设置在门架上带动门架总成升降，平移机构设置在门架上带动门架总成对正隧道中线。
所述门架包括门架横梁8、门架立柱9、门架联接梁7和门架纵梁5，两根门架横梁8通过门架联接梁7固定连接，门架立柱9与门架横梁8固定连接，门架纵梁5与门架立柱9固定连接。
所述行走机构包括行走轮16和由带动行走轮16运动的驱动装置，行走轮16和驱动装置均设置在门架纵梁5上。
所述顶升机构包括顶升油缸座14、纵梁滑座和顶升油缸15，顶升油缸座14设置在纵梁滑座中，顶升油缸15一端与顶升油缸座14联接，另一端与纵梁滑座联接，纵梁滑座固定设置在门架纵梁5上。
所述平移机构包括台车底座12和平移油缸13，平移油缸13一端与顶升油缸座14铰接，另一端与台车底座12铰接，顶升油缸座14滑动设置在台车底座12上。
所述门架立柱9上还设置有脱模装置，脱模装置一端与门架立柱9连接，另一端与边拱模板4连接。优选地，所述脱模装置为脱模油缸10。
所述门架立柱9上还设置有支撑装置，支撑装置一端与门架立柱9连接，另一端与基础模板6连接。优选地，所述支撑装置为支撑千斤11。
一种隧道初衬模板台车的施工方法，包括如下步骤：
a、先在待衬砌位置两侧通过人工安放基础模板；
b、通过门架总成将拱架模板运送至衬砌位置；
c、顶升机构运动，将门架升至合适位置；
d、平移机构运动，使门架总成对正隧道中线；
e、脱模装置运动，撑开拱架模板对齐基础模板；
f、安装模板机构并锁紧，并安装支撑装置；
g、泵送混凝土至浇筑完毕，混凝土自稳后，拆除支撑装置和脱模装置，降下门架，留下模板机构支撑刚浇筑完的混凝土，并开走门架总成后进行开挖作业，开挖作业完成后再运送下一组模板机构重复上述工作。
实施例2
    本发明设计用于隧道上坑道初期衬砌，可配多套模板使用。如图1所示，本发明处于混凝土浇注状态。台车单组模板长度3米，可配多组模板施工。台车门架移动及就位，模板在混凝土浇注结束3小时后开走，自承式模板独自承受混凝土载荷。模板就位时先安放基础模板6并固定，然后安放边拱模板4及顶拱模板1，调整到位后用模板锁定螺栓3锁紧。
本发明设计有顶升机构和平移机构，可上下及左右调整台车，在台车走偏时还可纠正台车方向。
混凝土入仓采用泵送方式，因浇筑速度快混凝土侧压力巨大，为避免模板跑模，尽量采用低坍落度加早强剂的混凝土配方,浇注速度不大于：2米（高度）/小时。
本发明两侧基础模板6人工安装，人工整平。台车采用轮胎式自动行走机构。
实施例3
本发明顶升油缸座14安装于纵梁滑座中，顶升油缸15一端与顶升油缸座14联接，另一端与纵梁滑座联接，油缸伸缩带动门架升降。
顶升油缸座14同时滑动安装在台车底座12上，平移油缸13一端与顶升油缸座14铰接，另一端与台车底座12铰接。平移油缸13伸缩带动门架相对于台车底座12横向滑动。轮胎及驱动机构安装于门架纵梁5上。
顶拱模板1两侧分别与两侧边拱模板4铰接，同时还可通过螺栓固定连接，或者通过模板销2连接。顶拱模板1、边拱模板4、基础模板6联接后，形成一个钢性拱架。
本发明施工方法如下：
先在衬砌位置两侧通过人工安放基础模板；
通过门架总成背负一组3米长模板，启动驱动机构至衬砌位置；
操作顶升油缸升起门架至合适位置；
操作平移油缸对正中线；
操作脱模油缸撑开模板对齐基础模板；
安装模板上联接螺栓并锁紧；
安装支撑千斤；
开始泵送混凝土至浇筑完毕，等混凝土自稳后，拆除支撑千斤、脱模油缸，降下门架，留下模板支撑刚浇筑完的混凝土，并开走台车后进行开挖作业，开挖作业完成后再背负下一组模板重复上述工作。