一种同步衬砌托梁装置及其施工方法

摘要

本发明公开了一种同步衬砌托梁装置及其施工方法，解决了现有技术中衬砌施工效率低的问题。本发明包括拖车，所述拖车的两侧设有工作平台，工作平台上沿施工前进方向依次设有凿毛工位、植筋机构和衬砌机构，拖车上设有吊机装置，吊机装置分别与凿毛工位、植筋机构和衬砌机构相对应。本发明可在盾构或TBM施工成大直径隧洞后，进行后期隧洞内的同步衬砌托梁作业，通过各机构有序配合，可实现快速地、有效地凿毛、植筋、衬砌混泥土成型施工作业，为后期隧洞内的同步内衬施工完成必要托梁衬砌作业，提高施工效率和施工安全系数。

权利要求

1.一种同步衬砌托梁装置，包括拖车（1），其特征在于：所述拖车（1）的两侧设有工作平台（12），工作平台（12）上沿施工前进方向依次设有凿毛工位、植筋机构（6）和衬砌机构（7），拖车（1）上设有吊机装置，吊机装置分别与凿毛工位、植筋机构（6）和衬砌机构（7）相对应；

所述工作平台（12）包括上平台（121）和下平台（122），上平台（121）上设有支撑架（14），吊机装置设置在支撑架（14）上和上平台（121）底部；

所述衬砌机构（7）包括衬砌模架（701），衬砌模架（701）与工作平台（12）滑动连接且通过伸缩驱动件（702）与拖车（1）相连接；所述衬砌模架（701）与钢笼（8）相匹配。

2.根据权利要求1所述的同步衬砌托梁装置，其特征在于：所述拖车（1）为门型架，门型架的下部设有行走轮（9）和/或斜向轮（13），所述行走轮（9）与设置在管片（100）底部的钢轨（10）相配合，且与设置在拖车（1）上的驱动单元（4）相连接。

3.根据权利要求1所述的同步衬砌托梁装置，其特征在于：所述吊机装置包括吊机梁（2）和钢笼吊机（3），吊机梁（2）固定在支撑架（14）上和上平台（121）底部，钢笼吊机（3）滑动设置在吊机梁（2）上。

4.根据权利要求1或2或3所述的同步衬砌托梁装置，其特征在于：所述植筋机构（6）包括运输小车（601）和锚杆钻机（602），运输小车（601）活动设置在工作平台（12）上，锚杆钻机（602）固定设置在工作平台（12）上。

5.根据权利要求4所述的同步衬砌托梁装置，其特征在于：所述运输小车（601）包括车架，车架上设有与钢笼（8）相配合的托架。

6.根据权利要求1或5所述的同步衬砌托梁装置，其特征在于：所述工作平台（12）上设有水平滑轨（703），衬砌模架（701）与水平滑轨（703）滑动配合，所述伸缩驱动件（702）为伸缩油缸或花篮螺栓件。

7.一种掘进机，其特征在于：包括如权利要求6所述的同步衬砌托梁装置。

8.一种如权利要求6所述的同步衬砌托梁装置的施工方法，其特征在于：步骤如下：S1：将位于拖车顶部的吊机装置设为第一吊机装置，将拖车两侧的吊机装置分别设为第二吊机装置和第三吊机装置；第一吊机装置与工作平台（12）的上平台（121）相对应，第二吊机装置和第三吊机装置与下平台（122）相对应；

S2：作业人员位于上平台（121）和下平台（122）的凿毛工位，采用凿毛机对管片内壁相应区域进行凿毛处理；

S3：作业人员利用第二吊机装置和第三吊机将位于拖车底部的钢笼（8）运送至下平台（122）上，并将钢笼（8）安装运送至管片内壁上预先规划好的安装位置，进行下部钢笼的安装；然后，作业人员使用锚杆钻机（602）在管片的相应位置进行钻锚作业，然后将钢笼与锚杆进行紧固，完成下部钢笼的固定；

S4：作业人员利用第一吊机装置，将钢笼（8）运送到拖车顶部的上平台（121）上；然后，作业人员将位于上平台（121）上的钢笼吊运到运输小车（601）上后，再利用运输小车（601）将钢笼运送至管片内壁上预先规划好的安装位置，进行上部钢笼的安装；然后，作业人员使用锚杆钻机（602）在管片的相应位置进行钻锚作业，然后将钢笼与锚杆进行紧固，完成上部钢笼的固定；

S5：作业人员将衬砌机构（7）的衬砌模架（701）推到已固定的钢笼处，利用伸缩驱动件（702）将衬砌模架（701）完全压紧钢笼，并保证衬砌模架（701）与管片间形成良好密封混凝土的效果；

S6：将混凝土泵送入衬砌机构（7）的衬砌模架（701）内，待混凝土凝固后，进行脱模处理后，取下衬砌模架（701）完成衬砌工作；

S7：重复步骤S2 S6，直至完成整个隧洞衬砌作业。

~

说明书

一种同步衬砌托梁装置及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧洞施工技术领域，特别是指一种同步衬砌托梁装置及其施工方法。

背景技术

[0002] 目前，隧道建设越来越多，尤其大直径隧洞的建设成为一种趋势，通常此类隧洞会运用盾构或TBM完成隧洞掘进成洞。隧洞掘进后盾构或TBM施工会使用管片为支护，这样隧
道建设的初步工作就完成了。隧道建设通常是按照其规划的设计进行施工，根据其规划可
能会进行其他后期隧洞铺设等的工作，如烟道板、箱涵件、底部平台板等。但在进行这些施
工工序之前，需要先在管片内部衬砌托梁，托梁主要由钢筋、锚杆、混凝土组成，在管片内侧
形成一个可以管片为生根的钢筋混凝土支撑机构。此类托梁可作为支撑如烟道板、底部平
台板的支撑结构，因此如何便利地衬砌此类托梁是迫切需要解决的问题之一。

[0003] 现有的施工方法中，需作业人工在起升车或脚手架的辅助下完成衬砌托梁的作业，施工效率较低且人员安全得不到有效的保障。

发明内容

[0004] 针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种同步衬砌托梁装置及其施工方法，解决了现有技术中衬砌施工效率低的问题。

[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：一种同步衬砌托梁装置，包括拖车，所述拖车的两侧设有工作平台，工作平台上沿施工前进方向依次设有凿毛工位、植筋机构和衬砌机构，
拖车上设有吊机装置，吊机装置分别与凿毛工位、植筋机构和衬砌机构相对应。

[0006] 所述拖车为门型架，门型架的下部设有行走轮和/或斜向轮，所述行走轮与设置在管片底部的钢轨相配合，且与设置在拖车上的驱动单元相连接。

[0007] 所述工作平台包括上平台和下平台，上平台上设有支撑架，吊机装置设置在支撑架上和上平台底部。

[0008] 所述吊机装置包括吊机梁和钢笼吊机，吊机梁固定在支撑架上和上平台底部，钢笼吊机滑动设置在吊机梁上。

[0009] 所述植筋机构包括运输小车和锚杆钻机，运输小车活动设置在工作平台上，锚杆钻机固定设置在工作平台上。

[0010] 所述运输小车包括车架，车架上设有与钢笼相配合的托架。

[0011] 所述衬砌机构包括衬砌模架，衬砌模架与工作平台滑动连接且通过伸缩驱动件与拖车相连接；所述衬砌模架与钢笼相匹配。

[0012] 所述工作平台上设有水平滑轨，衬砌模架与水平滑轨滑动配合，所述伸缩驱动件为伸缩油缸或花篮螺栓件。

[0013] 一种掘进机，包括所述的同步衬砌托梁装置。

[0014] 一种同步衬砌托梁装置的施工方法，其特征在于：步骤如下：

[0015] S1：将位于拖车顶部的吊机装置设为第一吊机装置，将拖车两侧的吊机装置分别设为第二吊机装置和第三吊机装置；第一吊机装置与工作平台的上平台相对应，第二吊机
装置和第三吊机装置与下平台相对应；

[0016] S2：作业人员位于上平台和下平台的凿毛工位，采用凿毛机对管片内壁相应区域进行凿毛处理；

[0017] S3：作业人员利用第二吊机装置和第三吊机将位于拖车底部的钢笼运送至下平台上，并将钢笼安装运送至管片内壁上预先规划好的安装位置，进行下部钢笼的安装；然后，
作业人员使用锚杆钻机在管片的相应位置进行钻锚作业，然后将钢笼与锚杆进行紧固，完
成下部钢笼的固定；

[0018] S4：作业人员利用第一吊机装置，将钢笼运送到拖车顶部的上平台上；然后，作业人员将位于上平台上的钢笼吊运到运输小车上后，再利用运输小车将钢笼运送至管片内壁
上预先规划好的安装位置，进行上部钢笼的安装；然后，作业人员使用锚杆钻机在管片的相
应位置进行钻锚作业，然后将钢笼与锚杆进行紧固，完成上部钢笼的固定；

[0019] S5：作业人员将衬砌机构的衬砌模架推到已固定的钢笼处，利用伸缩驱动件将衬砌模架完全压紧钢笼，并保证衬砌模架与管片间形成良好密封混凝土的效果；

[0020] S6：将混凝土泵送入衬砌机构的衬砌模架内，待混凝土凝固后，进行脱模处理后，取下衬砌模架完成衬砌工作；

[0021] S7：重复步骤S2 S6，直至完成整个隧洞衬砌作业。~

[0022] 本发明可在盾构或TBM施工成大直径隧洞后，进行后期隧洞内的同步衬砌托梁作业，通过各机构有序配合，可实现快速地、有效地凿毛、植筋、衬砌混凝土成型施工作业，为
后期隧洞内的同步内衬施工完成必要托梁衬砌作业。尤其是在一些大直径隧洞的设计规划
中，规划的烟道板、底部平台板需要此类托梁作为必要的支撑结构，提高施工效率和施工安
全系数。本发明将人工操作复杂且繁琐的施工作业转变为机械化施工作业，既可节省人力
资源和提高施工效率，又能保证施工人员的施工安全。此外，由于本发明的拖车部件都可拆
分，且其他附属设备均占体积较小，因此本发明拥有快速组装、快速施工、快速拆卸并转运
的优点，是隧道衬砌施工的一大创新，具有较高的实用性和推广价值。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技
术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0024] 图1为本发明整体结构侧视示意图。

[0025] 图2为图1中A‑A向视图。

[0026] 图3为图1中B‑B向视图。

[0027] 图4为植筋机构工作状态示意图。

[0028] 图5为衬砌机构工作状态示意图。

[0029] 图6为图1中C‑C向视图。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 如图1所示，实施例1，一种同步衬砌托梁装置，包括拖车1，拖车1主要由钢结构组成，所述拖车1的两侧设有工作平台12，按工作区域分可分为前部工作平台、中部工作平台
和尾部行走平台，尾部平台可使人员直接从隧洞底部通过爬梯直接进入本发明装置的底部
平台后，人员可在非工作区域的通道及上下步梯抵达各个工作位置。工作平台12上沿施工
前进方向依次设有凿毛工位、植筋机构6和衬砌机构7，拖车1上设有吊机装置，吊机装置分
别与凿毛工位、植筋机构6和衬砌机构7相对应。在前部工作平台可进行凿毛作业，在中部工
作平台可进行植筋、衬砌混凝土的施工作业，尾部行走平台可给工作人员提供便利的通行
空间，如图6所示。

[0032] 进一步，所述拖车1为门型架，拖车可为人员工作和人员通行提供操作空间和平台。门型架的下部设有行走轮9，所述行走轮9与设置在管片底部的钢轨10相配合，且与设置
在拖车1上的驱动单元4相连接。即拖车前后设置2个驱动单元4，使轮子转动从而为拖车1提
供移动动力，使拖车1能够在已铺设的钢轨10上移动。门型架的下部还可设置斜向轮13（包
胶轮）使拖车直接在管片上行走。

[0033] 进一步，所述工作平台12包括上平台121和下平台122，上平台121和下平台122上下平行设置且对称设置在拖车的两侧。上平台121上设有支撑架14，吊机装置设置在支撑架
14上和上平台121底部。即拖车上至少设有3个吊机装置，且分别固定连接在中部上平台12
的支撑架上、中部上平台的底部、中部上平台的底部。此3个吊机装置可将位于编组列车11
上的钢笼8吊起并分别转运到中部顶层左平台、中部顶层右平台、中部底层左平台、中部底
层左平台工作区域。

[0034] 如图2所示，实施例2，一种同步衬砌托梁装置，所述吊机装置包括吊机梁2和钢笼吊机3，吊机梁2固定在支撑架14上和上平台底部，钢笼吊机3滑动设置在吊机梁2上，钢笼吊
机能沿吊机梁远动，实现钢笼的吊运、转运工作。

[0035] 进一步，如图3所示，所述植筋机构6包括运输小车601和锚杆钻机60202，运输小车601活动设置在工作平台12上，即在人力作用下能在工作平台上自由运动。锚杆钻机固定设
置在工作平台12上。由于位于中部工作平台顶部的钢笼吊机3受空间尺寸的限制，无法将钢
笼8直接运送到顶部区域预设位置，因此需要人员使用运输小车601进行钢笼8在顶部工作
平台的转运，可使钢笼8运送到预设位置处。所述运输小车601包括车架，车架下部设有行走
轮，车架上设有与钢笼8相配合的托架，托架用于稳固钢笼，防止在运送过程中钢笼出现滑
动或晃动。

[0036] 进一步，如图4、5所示，所述衬砌机构7包括衬砌模架701，衬砌模架701与工作平台12滑动连接且通过伸缩驱动件702与拖车1相连接；所述衬砌模架701与钢笼8相匹配，用于
全面压紧钢笼，便于泥浆的注入。所述工作平台12上设有水平滑轨，衬砌模架701与水平滑
轨滑动703配合，所述伸缩驱动件702为伸缩油缸或花篮螺栓件。在伸缩驱动件的作用下衬
砌模架沿水平滑轨向着管片内壁（或远离管片内壁）的方向运动，同时能调节衬砌模架对相
应钢笼的顶紧力，使注入钢笼8内的混凝土入模子后无溢流，可使混凝土在衬砌模架701内
进行凝固。

[0037] 实施例3：一种掘进机，包括实施例2所述的同步衬砌托梁装置；除以上描述的部件外，还需根据实际情况配置相应的供电系统、照明系统、液压泵站等辅助系统单元，保证掘
进机的顺利掘进。

[0038] 实施例4：一种同步衬砌托梁装置的施工方法，其特征在于：步骤如下：

[0039] S1：将位于拖车1顶部的吊机装置设为第一吊机装置，将拖车两侧的吊机装置分别设为第二吊机装置和第三吊机装置；第一吊机装置与工作平台12的上平台121相对应，第二
吊机装置和第三吊机装置与下平台122相对应；

[0040] S2：作业人员位于上平台和下平台的凿毛工位，采用凿毛机对管片内壁相应区域进行凿毛处理，为后续作业工序提供前提；

[0041] S3：作业人员利用第二吊机装置和第三吊机将位于拖车底部的钢笼8运送至下平台上，并将钢笼8安装运送至管片内壁上预先规划好的安装位置，进行下部钢笼的安装；然
后，作业人员使用锚杆钻机602在管片的相应位置进行钻锚作业，然后使用钢筋或钢丝绳将
钢笼与锚杆进行紧固，完成下部钢笼的固定；如图2、3所示。

[0042] S4：作业人员利用第一吊机装置，将钢笼8运送到拖车顶部的上平台上；然后，作业人员将位于上平台上的钢笼吊运到运输小车上后，再利用运输小车将钢笼运送至管片内壁
上预先规划好的安装位置，进行上部钢笼的安装；然后，作业人员使用锚杆钻机602在管片
的相应位置进行钻锚作业，然后使用钢筋或钢丝绳将钢笼与锚杆进行紧固，完成上部钢笼
的固定；

[0043] S5：作业人员将衬砌机构7的衬砌模架701推到已固定的钢笼处，利用伸缩驱动件702将衬砌模架701完全压紧钢笼，并保证衬砌模架701与管片间形成良好密封混凝土的效
果；如图5所示。

[0044] S6：将混凝土泵送入衬砌机构7的衬砌模架701内，待混凝土凝固后，进行脱模处理后，取下衬砌模架701完成衬砌工作；

[0045] S7：重复步骤S2 S6，直至完成整个隧洞衬砌作业。~

[0046] 其他结构与实施例2或3相同。

[0047] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。