一种隧道仰拱栈桥的4组仰拱同步衬砌施工方法与流程

本发明属于隧道施工，具体涉及一种隧道仰拱栈桥的4组仰拱同步衬砌施工方法。

背景技术：

1、全断面硬岩隧道掘进机(tbm)施工是国内先进的隧道掘进技术，适用于硬岩隧道施工，掘进速度快。为此，要求其仰拱施工要快速高效，传统隧道仰拱栈桥多采用24米或者36米跨度，栈桥底部可进行一组仰拱填充混凝土施工，导致仰拱衬砌施工速度难以满足tbm掘进速度，施工效率低，现有的移动栈桥已不能满足需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是要解决现有技术存在的问题，提供一种隧道仰拱栈桥的4组仰拱同步衬砌施工方法，该栈桥上设置了两个可移动的仰拱模板，主栈桥部分的总长度≥48m，在主栈桥部分上形成有四个衬砌浇筑工位，每个工位是12m的施工区间，可满足4组仰拱同步衬砌施工，大幅度缩短工期，有效提升tbm施工中仰拱施工的作业效率。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种隧道仰拱栈桥的4组仰拱同步衬砌施工方法，隧道仰拱栈桥包括主栈桥部分、前引桥部分、后引桥部分、第一仰拱模板、第二仰拱模板、主驱动轮装置、从驱动轮装置、前部主支撑腿、后部主支撑腿、中部的6组可升降辅助支腿、以及中部可纵向平移的可升降辅助支撑轮、纵向平移油缸和模板提升及移动装置；

4、所述前引桥部分铰接安装主栈桥部分的前端，后引桥部分铰接安装在主栈桥部分的后端；

5、所述主栈桥部分，包括底梁和箱架，箱架横向滑动安装在底梁上，并且在底梁和箱架之间设置有横向平移油缸，通过横向平移油缸驱动箱架和底梁之间的横向相对平移；

6、在主栈桥部分的底梁上设置所述前部主支撑腿、后部主支撑腿以及中部的6组可升降辅助支腿；

7、在主栈桥部分的箱架上设置所述主驱动轮装置和从驱动轮装置，用于实现主栈桥部分的行走；

8、在主栈桥部分的箱架上设置所述中部可纵向平移的可升降辅助支撑轮和与其连接的纵向平移油缸；

9、在主栈桥部分的箱架的宽度方向两侧对称设置有侧翼支撑架，侧翼支撑架上设置有沿主栈桥部分长度方向设置的轨道，轨道上设置模板提升及移动装置，模板提升及移动装置通过钢丝绳吊装连接所述第一仰拱模板以及第二仰拱模板；

10、所述第一仰拱模板和第二仰拱模板的结构相同，其结构为：包括两条相互平行的横置梁、连接在两条横置梁两侧的纵置梁、连接在纵置梁上的两个侧部模板、连接在两条横置梁之间的中心梁和中心水沟模板，所述中心水沟模板包括左右两个，对称设置，在中心梁上设置有横向调节油缸，来调节中心水沟模板的横向位置；

11、施工方法包括以下步骤：

12、步骤一：根据施工要求tbm按照设计图纸掘出隧道断面轮廓及初期支护，仰拱段的工作面，中心水沟已经衬砌完毕；

13、步骤二：将隧道仰拱栈桥行走至目标施工位置，行走过程中，主驱动轮装置作为行走动力源，可升降辅助支撑轮对主栈桥部分中部进行轮子支撑，前引桥部分的前部前引桥滚轮沿中心水沟行走；

14、步骤三：隧道仰拱栈桥到达目标施工位置后，主栈桥部分的前部主支撑腿和后部主支撑腿为支撑状态，将主栈桥部分由后至前每隔12m区间依次定义为：第一工位、第二工位、第三工位和第四工位；将6组可升降辅助支腿沿主栈桥部分的长度方向由前至后依次定义为：第一可升降辅助支腿、第二可升降辅助支腿、第三可升降辅助支腿、第四可升降辅助支腿、第五可升降辅助支腿和第六可升降辅助支腿；初始状态时，第一仰拱模板和第二仰拱模板分别位于第一工位和第三工位，并且，此状态时，第一仰拱模板的前部的横置梁位于第一可升降辅助支腿和第二可升降辅助支腿之间，第一仰拱模板的后部的横置梁位于第三可升降辅助支腿和第四可升降辅助支腿之间，第二仰拱模板的前部的横置梁位于第五可升降辅助支腿和第六可升降辅助支腿之间；并且，此状态时，第一可升降辅助支腿为支撑状态、第二可升降辅助支腿为抬起状态、第三可升降辅助支腿为抬起状态、第四可升降辅助支腿为支撑状态、第五可升降辅助支腿为支撑状态、第六可升降辅助支腿为抬起状态；可升降辅助支撑轮处于其滑道的后端位置，并且位于第一仰拱模板的后部的横置梁的后侧位置；

15、步骤四：将第一仰拱模板和第二仰拱模板下降至施工高度，然后通过调节横向平移油缸使第一仰拱模板和第二仰拱模板调节至适合的横向施工位置，将第一仰拱模板和第二仰拱模板分别与隧道侧壁的固定基础固定；然后通过调节横向调节油缸，使第一仰拱模板和第二仰拱模板的中心水沟模板调节至中心水沟的上缘目标位置；然后，在第一工位和第三工位同步进行混凝土浇筑；并且，在第一工位和第三工位进行混凝土浇筑过程中，工人同步在第二工位和第四工位进行绑扎钢筋；

16、步骤五：第一工位和第三工位完成混凝土浇筑并凝固后，通过控制电动葫芦，将第一仰拱模板和第二仰拱模板提升，完成脱模；然后，控制第一可升降辅助支腿抬升，第二可升降辅助支腿下降，第五可升降辅助支腿抬升，第六可升降辅助支腿下降；然后，控制电动葫芦带动第一仰拱模板和第二仰拱模板向前平移8m；

17、步骤六：第一仰拱模板和第二仰拱模板向前平移8m到位后，控制可升降辅助支撑轮抬起，并利用纵向油缸驱动可升降辅助支撑轮向前平移2700mm，并且控制第三可升降辅助支腿下降，第四可升降辅助支腿上升；

18、步骤七：控制第一可升降辅助支腿下降，第二可升降辅助支腿抬升，第五可升降辅助支腿下降，第六可升降辅助支腿抬升；然后控制电动葫芦带动第一仰拱模板和第二仰拱模板向前平移4m，平移至第二、第四工位；

19、步骤八：第一仰拱模板和第二仰拱模板平移至第二、第四工位后，第一可升降辅助支腿抬升，第二可升降辅助支腿下降，第五可升降辅助支腿抬升，第六可升降辅助支腿下降；然后通过控制电动葫芦，将第一仰拱模板和第二仰拱模板下降至施工高度，然后通过调节横向平移油缸使第一仰拱模板和第二仰拱模板调节至适合的横向施工位置，将第一仰拱模板和第二仰拱模板分别与隧道侧壁的固定基础固定；然后通过调节横向调节油缸，使第一仰拱模板和第二仰拱模板的中心水沟模板调节至中心水沟的上缘目标位置；然后，在第二工位和第四工位同步进行混凝土浇筑；并且，在第二工位和第四工位进行混凝土浇筑过程中，工人同步在第一工位和第三工位进行已浇筑混凝土的浇水养护工作；

20、步骤九：第二工位和第四工位完成混凝土浇筑并凝固后，通过控制电动葫芦，将第一仰拱模板和第二仰拱模板提升，完成脱模；然后，控制第二可升降辅助支腿抬升，第六可升降辅助支腿抬升，再控制第一仰拱模板和第二仰拱模板向后平移2m，进而使可升降辅助支撑轮向后平移2m；然后控制可升降辅助支撑轮下降支撑，第三可升降辅助支腿抬升，主驱动轮装置和从驱动轮装置均下降，将栈桥切换至轮子支撑状态；此状态下，主栈桥部分由前部的主驱动轮装置、中部的可升降辅助支撑轮以及后部的从驱动轮装置共同进行轮子支撑，保证对大跨度栈桥的有效支撑；

21、步骤十：主驱动轮装置驱动整个栈桥向前行走，当可升降辅助支撑轮需要下台阶时，控制第四可升降辅助支腿下降，对主栈桥部分中部形成支撑，然后再控制可升降辅助支撑轮抬升，向前平移2m迈过台阶，再控制可升降辅助支撑轮下降进行轮子支撑，然后再将第四可升降辅助支腿抬升；之后继续驱动整个栈桥向前行走，达到至下一个衬砌工作位置。

22、在上述技术方案中，所述前引桥部分包括前引桥主体、前引桥油缸、前引桥滚轮和前引桥固定支撑，前引桥固定支撑固定在前引桥主体底部，用于固定支撑前引桥主体，前引桥油缸竖向设置，前引桥油缸的一端固定安装在前引桥主体上，另一端固定连接前引桥滚轮，当前引桥油缸伸出时，前引桥滚轮支撑接触地面，将前引桥固定支撑提高脱离地面，此时前引桥部分可以行走。

23、在上述技术方案中，所述底梁的数量为多个，沿箱架的长度方向间隔布置。

24、在上述技术方案中，所述主驱动轮装置和从驱动轮装置均为油缸驱动的可升降结构，其中，所述主驱动轮装置设置在箱架的前部，主驱动轮装置由主驱动电机驱动，从驱动轮装置设置在箱架的后部，从驱动轮装置为从动行走，不设置驱动电机。

25、在上述技术方案中，在箱架设置有沿其长度方向设置的滑道，可升降辅助支撑轮滑动安装在该滑道上；所述纵向平移油缸沿箱架的长度方向设置，其一端固定安装在箱架上，另一端连接可升降辅助支撑轮，进而通过纵向平移油缸实现驱动所述可升降辅助支撑轮进行纵向平移。

26、在上述技术方案中，所述可升降辅助支撑轮，包括竖向油缸、顶部滑动安装架和底部轮架，竖向油缸顶部连接所述顶部滑动安装架，顶部滑动安装架滑动安装在箱架上的滑道上，竖向油缸底部连接底部轮架，底部轮架上设置轮子。

27、在上述技术方案中，所述模板提升及移动装置采用电动葫芦。

28、在上述技术方案中，在中心梁底部设置有横轴，在中心水沟模板顶端设置有对应的轴孔，将中心水沟模板滑动安装在中心梁底部的横轴上，并且横向调节油缸的动作端通过连接件与中心水沟模板连接，进而通过横向调节油缸驱动中心水沟模板在横轴上移动，来调节中心水沟模板的横向位置。

29、在上述技术方案中，所述主栈桥部分的总长度≥48m，第一仰拱模板和第二仰拱模板长度均为12m，在主栈桥部分上形成有四个衬砌浇筑工位，每个工位是12m的施工区间。

30、本发明的优点和有益效果为：

31、本发明在主栈桥部分上设置了两个可移动的仰拱模板，每个仰拱模板的长度为12m，主栈桥部分的总长度≥48m，在主栈桥上形成有四个衬砌浇筑工位，每个工位是12m的施工区间。施工时，两个仰拱模板首先在一、三工位同时进行混凝土浇筑施工，待脱模后，通过切换中部的6组可升降辅助支腿的升降状态，能够使两个仰拱模板在模板提升及移动装置的驱动下，到达第二、四工位，然后进行二、四工位的混凝土浇筑施工；待四个工位全部浇筑完毕后，栈桥整体向前行走至下一个循环的施工位置，并且在栈桥向前行走过程中，通过调节本发明在主栈桥中部位置设置的可纵向平移的可升降辅助支撑轮以及上述的可升降辅助支腿，可实现栈桥迈台阶功能，以保证栈桥整体能够稳定的向前行走。