一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置

技术领域

本申请涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置。

背景技术

目前，在隧道施工过程中，对隧道顶部的施工工艺为先做初期支护，然后布设防水板，最后进行二次衬砌。

常见的隧道拱顶浇筑方法都普遍采用自下而上的多孔浇筑方法。但在实际应用中，由于是从下往上多孔浇筑，隧道存在坡度，混凝土浇筑的过程中会形成封闭的腔体，使得拱顶的空气不能及时排出，使得拱顶形成的空洞，拱顶的脱空，以及混凝土在拱顶的饱和度不够等质量方面的问题，严重影响了隧道拱顶的质量问题。

发明内容

为了改善从下往上多孔浇筑时出现的拱顶脱空的问题，本申请提供一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置。

本申请提供的一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置采用如下的技术方案：

一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置，包括沿隧道长度方向往复运动的布料车，所述布料车上连通有软管，所述隧道拱顶内预埋有用于引导架设所述软管的浇筑轨道，所述浇筑轨道位于所述隧道拱顶内中部偏上的位置，且所述浇筑轨道的长度方向与所述隧道的长度方向一致，所述软管自所述隧道端部插接至所述浇筑轨道内，所述隧道的一端设置有用于驱使所述软管在所述浇筑轨道内沿所述浇筑轨道长度方向滑移的传输组件。

通过采用上述技术方案，在进行隧道拱顶的浇筑时，先进行模板搭建，然后将浇筑轨道预埋固定在隧道拱顶上，接着将软管的一端与布料车连接、另一端从隧道端部插入隧道拱顶内，并使得软管滑移放置在浇筑轨道中。启动传输组件，传输组件驱使软管伸入到隧道拱顶最里端，然后布料车通过软管向隧道拱顶内浇筑混凝土，混凝土从隧道拱顶的最里端开始进行填充。由于混凝土具有一定的粘度，而浇筑轨道位于隧道拱顶内中部偏上的位置处，使得随着混凝土的逐步浇筑，混凝土在重力作用下缓慢下滑，使得隧道拱顶最里端容易被快速填充满混凝土，同时混凝土靠近软管的一侧呈斜坡面设置，且斜坡面朝向隧道拱顶外端方向倾斜。当混凝土的斜坡面将软管端部掩盖后，启动传输组件，传输组件驱使软管向远离隧道拱顶最里端方向运动，使得软管从混凝土内拔出；此时软管可继续朝向混凝土斜坡面上浇灌混凝土，使得隧道拱顶内的混凝土自最里端逐步向外端浇筑填充。由于隧道拱顶的高度远小于隧道拱顶的长度，使得采用对隧道拱顶进行逐步的纵向连续浇筑方法，可有助于隧道拱顶内的空气被快速地向隧道拱顶外端方向挤压排放，从而有效避免拱顶内形成空洞和拱顶脱空，保障了混凝土在拱顶的饱和度，提高隧道拱顶的浇筑质量。

可选的，所述软管端部连通安装有喷头，所述喷头倾斜向上设置。

通过采用上述技术方案，由于浇筑轨道位于隧道拱顶内中部偏上的位置处，故喷头倾斜向上设置，使得经由喷头喷出的混凝土可附着在隧道拱顶的内顶壁上；尽可能避免在对隧道拱顶进行纵向连续浇筑时，因混凝土无法到达隧道拱顶的内顶壁上，从而导致隧道拱顶的顶部饱和度不足的问题。

可选的，所述喷头与所述软管之间通过管接头可拆连接，所述管接头两端口所在的中轴线不平行设置。

通过采用上述技术方案，管接头将喷头可拆安装在软管上，使得施工人员可根据混凝土浇筑的泵压情况以及浇筑轨道距离隧道拱顶内顶壁之间的距离，选择合适倾斜夹角的管接头用于喷头与软管的连接，确保经由喷头喷出的混凝土能够到达隧道拱顶的内顶壁上，保障混凝土在拱顶的饱和度，提高隧道拱顶的浇筑质量。

可选的，所述喷头上安装有用于探测所述喷头与所述隧道拱顶内混凝土液面之间距离的探测装置，所述探测装置与所述传输组件电连接。

通过采用上述技术方案，探测装置可对喷头与隧道拱顶内混凝土斜坡面之间的距离进行探测，当探测装置探测到混凝土的斜坡面将软管端部掩盖后，探测装置驱使传输组件启动，传输组件驱使软管向远离隧道拱顶最里端方向运动，使得软管从混凝土内拔出，并控制软管端部靠近混凝土斜坡面，确保后续浇筑时，被喷射出的混凝土能够到达之前浇筑混凝土所形成的斜坡面上，尽可能避免连续浇灌过程中出现的空洞，保障了混凝土在拱顶的饱和度，提高隧道拱顶的浇筑质量。

可选的，所述隧道的一端安装有台架，所述传输组件位于所述台架上，所述台架上设置有用于引导所述软管对准并伸入所述浇筑轨道内的引导组件。

通过采用上述技术方案，台架将传输组件稳定架设在隧道的外端，同时引导组件可引导软管顺利伸入到浇筑轨道内，确保对隧道拱顶的快速浇筑。

可选的，所述引导组件包括安装在所述台架上的立板、用于将所述软管扣设在所述立板顶部的扣件和位于所述台架上的引导座，所述引导座位于所述立板靠近所述浇筑轨道的一侧，且所述引导座与所述浇筑轨道等高设置。

通过采用上述技术方案，由于软管质地柔软，当软管内被泵压有混凝土时，软管会产生偏摆，故通过扣件将软管扣设在立板上，使得软管被稳定引导至引导座处，从而经由引导座的传递下稳定且快速地进入到浇筑轨道内。

可选的，所述软管上固定有多个托架单元，相邻两个所述托架单元之间相互铰接，所述托架单元背离所述软管的表面上开设有齿槽，所述传输组件包括与所述齿槽咬合适配的传动齿轮和驱使所述传动齿轮转动的驱动件，所述传动齿轮转动安装在所述立板侧壁上，所述立板上设置有用于驱使所述传动齿轮与所述齿槽稳定咬合的限位组件。

通过采用上述技术方案，软管上固定多个托架单元，且多个托架单元依次铰接，使得软管可带动多个托架单元进行换向传输。当需要对软管进行传输时，只需要启动驱动件，驱动件驱使传动齿轮转动，转动的传动齿轮通过齿槽驱使托架单元带动软管传输。限位组件驱使传动齿轮与齿槽稳定咬合，使得传动齿轮可快速驱使软管在浇筑轨道内滑移，从而逐步完成对隧道拱顶的纵向连续浇筑。

可选的，所述限位组件包括两组，两组所述限位组件分别位于所述传动齿轮旋转轴的两侧。

通过采用上述技术方案，两组限位组件可对位于传动齿轮两侧的软管部分和托架单元的偏摆进行限制，使得传动齿轮稳定地与齿槽咬合，从而保障了传动齿轮对软管的传输效率。

可选的，所述扣件上贯穿开设有通槽，所述限位组件包括转动安装在所述通槽内的压紧轮和转动安装在所述立板侧壁上的支撑轮，所述压紧轮和所述支撑轮分别与所述托架单元的上下表面滚动抵接。

通过采用上述技术方案，压紧轮和支撑轮分别与托架单元的上下表面滚动抵接，限制了托架单元和软管的偏摆，使得传动齿轮稳定地与齿槽咬合，从而保障了传动齿轮对软管的传输效率。

可选的，所述台架上转动安装有导向轮，所述导向轮位于所述立板远离所述引导座的一侧。

通过采用上述技术方案，导向轮的设置可改变软管的布设方向，使得较长的软管仍可被紧密布设在隧道内。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.由于隧道拱顶的高度远小于隧道拱顶的长度，使得采用对隧道拱顶进行逐步的纵向连续浇筑方法，可有助于隧道拱顶内的空气被快速地向隧道拱顶外端方向挤压排放，从而有效避免拱顶内形成空洞和拱顶脱空，保障了混凝土在拱顶的饱和度，提高隧道拱顶的浇筑质量；

2.探测装置可对喷头与隧道拱顶内混凝土斜坡面之间的距离进行探测，当探测装置探测到混凝土的斜坡面将软管端部掩盖后，探测装置驱使传输组件启动，传输组件驱使软管向远离隧道拱顶最里端方向运动，使得软管从混凝土内拔出，并控制软管端部靠近混凝土斜坡面，确保后续浇筑时，被喷射出的混凝土能够到达之前浇筑混凝土所形成的斜坡面上，尽可能避免连续浇灌过程中出现的空洞，保障了混凝土在拱顶的饱和度，提高隧道拱顶的浇筑质量；

3.管接头将喷头可拆安装在软管上，使得施工人员可根据混凝土浇筑的泵压情况以及浇筑轨道距离隧道拱顶内顶壁之间的距离，选择合适倾斜夹角的管接头用于喷头与软管的连接，确保经由喷头喷出的混凝土能够到达隧道拱顶的内顶壁上，保障混凝土在拱顶的饱和度，提高隧道拱顶的浇筑质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中布料车、软管、传输组件和引导组件的结构示意图。

图3是本申请实施例中软管、喷头、管接头和探测装置的结构示意图。

图4是本申请实施例中立板、扣件、引导座和导向轮的结构示意图。

图5是本申请实施例中立板、扣件、传动齿轮、驱动件、压紧轮和支撑轮的结构示意图。

图6是图2中A部分的放大示意图。

附图标记：1、布料车；2、软管；3、浇筑轨道；4、传输组件；41、传动齿轮；42、驱动件；5、喷头；6、管接头；7、探测装置；8、台架；9、引导组件；91、立板；911、底座；912、中心板；913、立柱；92、扣件；93、引导座；10、托架单元；11、齿槽；12、限位组件；121、压紧轮；122、支撑轮；13、通槽；14、导向轮；15、隧道；16、铰接座；17、台座；18、横梁；19、U形槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

本申请实施例公开一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置。参照图1和图2，一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置包括布料车1和软管2，隧道15内架设有台座17，布料车1沿隧道15长度方向往返滑移设置在台座17顶部，布料车1的进料口通过伸缩式的进料管与混凝土存储罐连通，布料车1的出料口与软管2连通。隧道15拱顶内预埋有浇筑轨道3，浇筑轨道3由多个箍筋和多个横向钢筋焊接而成，浇筑轨道3沿隧道15长度方向分布在隧道15正上方，且位于隧道15拱顶中部偏上的位置。

参照图2和图3，软管2的端部安装有管接头6，管接头6的一端与软管2可拆连接，管接头6的另一端可拆连接有喷头5。喷头5与管接头6、软管2与管接头6的连接方式可以为法兰连接、也可以为螺纹套接。由于管接头6两端口所在的中轴线不平行设置，使得喷头5在管接头6的连接作用下与软管2呈夹角设置。软管2带动喷头5的一端自隧道15端部插接至浇筑轨道3内，此时喷头5倾斜向上设置；喷头5上表面安装有用于探测喷头5与隧道15拱顶内混凝土液面之间距离的探测装置7，探测装置7包括安装在喷头5上的激光测距传感器和用于收集激光测距传感器测量信号的信号处理器；隧道15的一端设置有用于驱使软管2在浇筑轨道3内沿浇筑轨道3长度方向滑移的传输组件4，信号处理器与传输组件4电连接。

在施工过程中，可先根据隧道15拱顶的高度以及浇筑轨道3距离隧道15拱顶内顶壁之间的距离，选择合适夹角大小的管接头6将喷头5与软管2连通，确保经由喷头5喷出的混凝土能够到达隧道15拱顶的内顶壁上。接着将软管2滑移放置在浇筑轨道3中，并启动传输组件4和探测装置7，传输组件4驱使软管2伸入到隧道15拱顶最里端，然后布料车1通过软管2向隧道15拱顶内浇筑混凝土，混凝土从隧道15拱顶的最里端开始进行填充。由于混凝土具有一定的粘度，而浇筑轨道3位于隧道15拱顶内中部偏上的位置处，喷头5倾斜向上喷射混凝土，使得随着混凝土的逐步浇筑，混凝土在重力作用下缓慢下滑，使得隧道15拱顶最里端容易被快速填充满混凝土，同时混凝土靠近软管2的一侧呈斜坡面设置，且斜坡面朝向隧道15拱顶外端方向倾斜。当探测装置7检测到混凝土的斜坡面将喷头5端部掩盖后，探测装置7驱使传输组件4启动，传输组件4驱使软管2向远离隧道15拱顶最里端方向运动，布料小车同步运动，使得软管2从混凝土内拔出，并运动至混凝土斜坡面10厘米左右的位置；此时喷头5可继续朝向混凝土斜坡面上浇灌混凝土，使得隧道15拱顶内的混凝土自最里端逐步向外端浇筑填充。

由于软管2长度较长，为实现对空间的充分利用，参照图2、图4和图5，台座17上安装有两个台架8，两个台架8间隔设置在台座17上，台架8位于隧道15外端，传输组件4位于台架8上；两个台架8之间转动安装有导向轮14，软管2从两个台架8之间的间隙穿过，绕设在导向轮14上，经由导向轮14进行换向并指向浇筑轨道3方向，传输组件4驱使软管2滑移插接在浇筑轨道3内。

为实现将软管2快速对准浇筑轨道3，参照图4和图5，台架8上设置有用于引导软管2对准并伸入浇筑轨道3内的引导组件9，引导组件9包括安装在台架8上的立板91、用于将软管2扣设在立板91顶部的扣件92和位于台架8上的引导座93。立板91包括两个底座911、安装在两个底座911之间的中心板912和位于中心板912两侧的两组立柱913；两个底座911通过螺钉间隔固定在两个台架8的顶部，中心板912垂直焊接在两个底座911上，中心板912的顶部开设有凹槽，同组的立柱913设置有两个，且同组的两个立柱913分别垂直焊接在两个底座911上；同组的两个立柱913上通过铆钉水平安装有横梁18，两个横梁18分别水平架设在中心板912两侧上方，中心板912与横梁18之间留有间隙。扣件92设置有两个，两个扣件92分别通过铆钉固定扣设在横梁18的两端，且扣件92位于中心板912的正上方，软管2通过扣件92被稳定扣设在中心板912顶部的凹槽内。引导座93通过螺钉固定在台架8上，引导座93位于立板91靠近浇筑轨道3的一侧，引导座93顶部也开设有凹槽，引导座93顶部的凹槽与浇筑轨道3等高设置，使得软管2从扣件92与中心板912之间穿过后经由引导座93稳定导向至浇筑轨道3内。

参照图4、图5和图6，软管2上固定有多个托架单元10，托架单元10呈直线板状结构，多个托架单元10沿软管2长度方向间隔布设，托架单元10与软管2之间可以通过抱箍绑扎固定、也可以通过在托架单元10上开设卡槽，通过卡槽与软管2卡接固定。相邻两个托架单元10之间通过铰接座16相互铰接，使得托架单元10可适应软管2的换向弯曲。托架单元10两侧边缘向背离软管2的一侧弯曲形成U形槽19，U形槽19的内底壁上开设有多个齿槽11，多个齿槽11沿U形槽19的长度方向间隔设置。

参照图4、图5和图6，传输组件4设置有两组，两组传输组件4分别位于中心板912的两侧，传输组件4包括与齿槽11咬合适配的传动齿轮41和驱使传动齿轮41转动的驱动件42，传动齿轮41通过转轴转动连接在中心板912的侧壁上，传动齿轮41位于横梁18与中心板912之间，且传动齿轮41位于两个扣件92之间。驱动件42包括与传动齿轮41啮合适配的主动齿轮和驱使主动齿轮转动的电机，电机安装在台架8上，主动齿轮转动安装在中心板912的侧壁上。当托架单元10带动软管2依次穿设两个扣件92时，托架单元10上的U形槽19扣设在传动齿轮41上，且传动齿轮41与U形槽19上的齿槽11咬合。电机驱使主动齿轮转动，主动齿轮驱使传动齿轮41转动，传动齿轮41通过齿槽11驱使托架单元10带动软管2在扣件92内滑移运动，从而调整软管2插入浇筑轨道3的深度。

为使得传动齿轮41与齿槽11稳定咬合，参照图5和图6，立板91上设置有限位组件12，限位组件12包括两组，两组限位组件12分别位于两个扣件92处，扣件92的两侧均贯穿开设有两个通槽13，限位组件12包括转动安装在四个通槽13内的压紧轮121和转动安装在中心板912两侧壁上的支撑轮122，支撑轮122位于同侧的两个压紧轮121之间；当托架单元10带动软管2依次穿设两个扣件92时，支撑轮122插接在U形槽19内，压紧轮121将托架单元10抵紧在支撑轮122上，使得在支撑轮122和压紧轮121的共同作用下，传动齿轮41与U形槽19内的齿槽11稳定咬合。

本申请实施例一种隧道拱顶纵向连续浇筑装置的实施原理为：在施工过程中，先将多个托架单元10与软管2连接，再根据隧道15拱顶的高度以及浇筑轨道3距离隧道15拱顶内顶壁之间的距离，选择合适夹角大小的管接头6将喷头5与软管2连通。然后将软管2穿过两个台架8之间的间隙并绕设在导向轮14上，使得软管2指向浇筑轨道3。接着将软管2依次穿设两个扣件92，使得软管2从隧道15拱顶一端插入到浇筑轨道3内。

完成软管2的安装后，启动传输组件4和探测装置7，电机通过主动齿轮驱使传动齿轮41转动，传动齿轮41通过齿槽11驱使托架单元10带动软管2在扣件92内滑移运动，使得软管2伸入到隧道15拱顶最里端。接着布料车1通过软管2向隧道15拱顶内浇筑混凝土，混凝土从隧道15拱顶的最里端开始进行填充。由于混凝土具有一定的粘度，而浇筑轨道3位于隧道15拱顶内中部偏上的位置处，喷头5倾斜向上喷射混凝土，使得随着混凝土的逐步浇筑，混凝土在重力作用下缓慢下滑，使得隧道15拱顶最里端容易被快速填充满混凝土，同时混凝土靠近软管2的一侧呈斜坡面设置，且斜坡面朝向隧道15拱顶外端方向倾斜。

当探测装置7检测到混凝土的斜坡面将喷头5端部掩盖后，探测装置7驱使传输组件4启动，传输组件4驱使软管2向远离隧道15拱顶最里端方向运动，布料小车同步运动，使得软管2从混凝土内拔出，并运动至混凝土斜坡面10厘米左右的位置；此时喷头5可继续朝向混凝土斜坡面上浇灌混凝土，使得隧道15拱顶内的混凝土自最里端逐步向外端浇筑填充，直至将隧道15拱顶内填充满混凝土为止。

由于隧道15拱顶的高度远小于隧道15拱顶的长度，使得采用对隧道15拱顶进行逐步的纵向连续浇筑方法，可有助于隧道15拱顶内的空气被快速地向隧道15拱顶外端方向挤压排放，从而有效避免拱顶内形成空洞和拱顶脱空，保障了混凝土在拱顶的饱和度，提高隧道15拱顶的浇筑质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。