全圆针梁台车衬砌定型组合钢端模施工装置

技术领域

本发明涉及水利水电工程隧洞混凝土施工技术领域，尤其涉及全圆针梁台车衬砌定型组合钢端模施工装置。

背景技术

目前隧道二次衬砌大多采用台车模筑法施工，为了提高衬砌的防水功能，基本上均采用了拱墙防水板(EVA等)及抗渗等级高的混凝土，为了防止每板二次衬砌施工缝处的渗漏，在二次衬砌端头设计安装了中埋式止水带。一般的二次台车的端头模板都是采用木板加工拼装而成，中埋式止水带利用钢筋弯卡固定，施工中难以保证中埋式止水带的安装质量。木模做挡头模板加工安装十分困难，首先要将木模板原材料及加工模板的工具运到现场，根据初期支护结构的轮廓加工合适长度的木条，从台车下部两侧一块一块拼装，同时将中埋式止水带先用钢筋卡固定成90°，然后再固定到小块模板上，中埋式止水带自身质量较大，固定成90°后刚度增加，操作十分不便，木模拼装后外侧还要支挡，整个模板安装至少要4个人且需要6h，严重费时费力，同时浪费周转材料，主要中埋式止水带的安装质量难以保证。因此中埋式止水带全部在模板内部，如果工人马虎或是责任心不强，技术较差，拆模后中埋式止水带经常会出现位置不正，埋深超标，中埋式止水带被压倒没有埋入混凝土中等问题，硬梁包水电站位于深厚覆盖层，地质结构、层次复杂，引水隧洞工程施工难度大，要求高。二次衬砌是引水隧洞工程的重要组成部分，其施工质量是硬梁包工程建设的关键。硬梁包水电站饮水隧洞工程衬砌采用钢筋混凝土形式，施工缝防水为环向中埋止水带施工。端头封堵施工时，已造成止水带不顺直、不居中，造成止水带因浇筑混凝土冲击后形成施工缝空腔，严重影响施工缝部位的施工质量。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供全圆针梁台车衬砌定型组合钢端模施工装置，通过设置该装置进行施工，能够精确定位中埋环向止水带，并对止水带起到固定作用，消除止水带因浇筑混凝土冲击后形成施工缝空腔质量通病，同时操作方便，提高了端模封闭效率，封堵模板可循环使用，故障率低，综合经济效益高，可有效控造价成本，模板封堵时间明显缩短，节约人工资源成本投入，提高施工效率。

为实现上述目的，本发明提供全圆针梁台车衬砌定型组合钢端模施工装置，包括针梁总成和针梁前端支撑，所述针梁总成外部套设有可相对移动的梁框总成；还包括模板总成，所述梁框总成与所述模板总成的底模之间通过竖向连接杆和水平连接杆连接，所述梁框总成与所述模板总成的顶模和侧模之间通过液压杆件相连接；所述模板总成由多组形钢模板沿台车顶部向台车两边依次相互贴合布设，每组弧形钢模板包括内弧形钢模板和外弧形钢模板，所述内弧形钢模板包括连接在台车腹板边缘上的内面板和垂直固定在内面板外侧边缘的内弧板，所述外弧形钢模板包括与内弧板连接的外弧板和垂直固定在外弧板外侧底部的外面板，内面板与外面板位于同一平面上，所述内面板与台车腹板铰接连接，所述内弧板与所述外弧板沿着台车前端的一端铰接连接，所述内弧板与所述外弧板形成一个用于夹持中埋式止水带的卡装槽。

作为具体的方案：所述模板总成的侧模设有支撑杆，所述支撑杆通过多段支撑横杆与模板总成连接，所述支撑杆设于顶模和侧模之间形成倾斜支撑结构，所述梁框总成的侧边液压杆件与支撑杆连接。

作为具体的方案：所述梁框总成靠近侧模的两侧均设有多个用于施工人员站立的站立框体，所述站立框体沿梁框总成的侧边自上而下分布。

作为具体的方案：还包括多个沿隧道的断面径向从顶部向两边依次布设木板条，所述木板条一端固定在外面板上，另一端与初期支护结构贴合。

作为优选的方案：所述内面板与所述内弧板之间沿所述弧形钢模板的长度方向依次设置有内筋板，所述外面板与所述外弧板之间沿所述弧形钢模板的长度方向依次设置有外筋板。

作为优选的方案：所述木板条与所述外面板通过角钢固定连接。

作为优选的方案：内筋板和外筋板采用厚度至少为6mm的钢板，角钢采用63*6角钢。

作为具体的方案：所述卡装槽的宽度不大于所述中埋式止水带的厚度。

作为具体的方案：所述卡装槽的长度大于所述中埋式止水带宽度的1/2。

作为具体的方案：所述的梁框总成顶部两端设置有抗浮收缩液压杆件。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的全圆针梁台车衬砌定型组合钢端模施工装置，包括针梁总成和针梁前端支撑，针梁总成外部套设有可相对移动的梁框总成；还包括模板总成，梁框总成与模板总成的底模之间通过竖向连接杆和水平连接杆连接，梁框总成与模板总成的顶模和侧模之间通过液压杆件相连接；模板总成由多组形钢模板沿台车顶部向台车两边依次相互贴合布设，每组弧形钢模板包括内弧形钢模板和外弧形钢模板，内弧形钢模板包括连接在台车腹板边缘上的内面板和垂直固定在内面板外侧边缘的内弧板，外弧形钢模板包括与内弧板连接的外弧板和垂直固定在外弧板外侧底部的外面板，内面板与外面板位于同一平面上，内面板与台车腹板铰接连接，内弧板与外弧板沿着台车前端的一端铰接连接，内弧板与外弧板形成一个用于夹持中埋式止水带的卡装槽；通过设置该装置进行施工，能够精确定位中埋环向止水带，并对止水带起到固定作用，消除止水带因浇筑混凝土冲击后形成施工缝空腔质量通病，同时操作方便，提高了端模封闭效率，封堵模板可循环使用，故障率低，综合经济效益高，可有效控造价成本，模板封堵时间明显缩短，节约人工资源成本投入，提高施工效率。

附图说明

图1为本发明的装置平面示意图；

图2为本发明的弧形钢模板示意图；

图3为本发明的弧形钢模板安装示意图。

主要元件符号说明如下：

1.模板总成；11.角钢；12.外弧板；13.内弧板；15.木板条；16.中埋式止水带；17.内面板；

2.支撑杆；3.支撑横杆；4.液压杆件；5.梁框总成；6.针梁总成；7.水平连接杆；8.竖向连接杆；9.站立框体。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

为了更清楚地表述本发明，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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，而不是全部的施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对已知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理的最广范围相一致。

目前隧道二次衬砌大多采用台车模筑法施工，为了提高衬砌的防水功能，基本上均采用了拱墙防水板(EVA等)及抗渗等级高的混凝土，为了防止每板二次衬砌施工缝处的渗漏，在二次衬砌端头设计安装了中埋式止水带。一般的二次台车的端头模板都是采用木板加工拼装而成，中埋式止水带利用钢筋弯卡固定，施工中难以保证中埋式止水带的安装质量。木模做挡头模板加工安装十分困难，首先要将木模板原材料及加工模板的工具运到现场，根据初期支护结构的轮廓加工合适长度的木条，从台车下部两侧一块一块拼装，同时将中埋式止水带先用钢筋卡固定成90°，然后再固定到小块模板上，中埋式止水带自身质量较大，固定成90°后刚度增加，操作十分不便，木模拼装后外侧还要支挡，整个模板安装至少要4个人且需要6h，严重费时费力，同时浪费周转材料，主要中埋式止水带的安装质量难以保证。因此中埋式止水带全部在模板内部，如果工人马虎或是责任心不强，技术较差，拆模后中埋式止水带经常会出现位置不正，埋深超标，中埋式止水带被压倒没有埋入混凝土中等问题，硬梁包水电站位于深厚覆盖层，地质结构、层次复杂，引水隧洞工程施工难度大，要求高。二次衬砌是引水隧洞工程的重要组成部分，其施工质量是硬梁包工程建设的关键。硬梁包水电站饮水隧洞工程衬砌采用钢筋混凝土形式，施工缝防水为环向中埋止水带施工。端头封堵施工时，已造成止水带不顺直、不居中，造成止水带因浇筑混凝土冲击后形成施工缝空腔，严重影响施工缝部位的施工质量。

为了解决现有技术中的缺陷和不足，本发明具体的提供全圆针梁台车衬砌定型组合钢端模施工装置，请参阅图1-图3，包括针梁总成6和针梁前端支撑，所述针梁总成6外部套设有可相对移动的梁框总成5；还包括模板总成1，所述梁框总成5与所述模板总成1的底模之间通过竖向连接杆8和水平连接杆7连接，所述梁框总成5与所述模板总成1的顶模和侧模之间通过液压杆件4相连接；所述模板总成1由多组弧形钢模板沿台车顶部向台车两边依次相互贴合布设，每组弧形钢模板包括内弧形钢模板和外弧形钢模板，所述内弧形钢模板包括连接在台车腹板边缘上的内面板17和垂直固定在内面板17外侧边缘的内弧板13，所述外弧形钢模板包括与内弧板13连接的外弧板12和垂直固定在外弧板12外侧底部的外面板，内面板17与外面板位于同一平面上，所述内面板17与台车腹板铰接连接，所述内弧板13与所述外弧板12沿着台车前端的一端铰接连接，所述内弧板13与所述外弧板12形成一个用于夹持中埋式止水带16的卡装槽；本申请的模板总成1，结合从钢端模板连接形式、钢筋卡具尺寸、配套的施工方式等方面入手，有效解决了施工缝混凝土及止水带的施工问题，实际使用时，为多段的弧形钢模板，能够适配原先开好的台车顶部；木板条15的厚度不小于钢端模外边缘与初期支护结构之间的距离，木板条15要保证连接的可靠性，两者之间要具备一定的大姐长度，搭接的长度优选的选用25mm-50mm，在一个已经实施的实施例中选用48mm；该方案提高了端模封闭效率，精确定位中埋环向止水带，使中埋止水带环向居中，线性顺直，定位牢固，为环向施工缝质量提供了保障。采用环向止水带钢筋夹具，对止水带起到固定作用，可以准确固定止水带位置，消除止水带因浇筑混凝土冲击后形成施工缝空腔质量通病。

在本发明的一个具体的实施例中提及：所述模板总成1的侧模设有支撑杆2，所述支撑杆2通过多段支撑横杆3与模板总成1连接，所述支撑杆2设于顶模和侧模之间形成倾斜支撑结构，所述梁框总成5的侧边液压杆件4与支撑杆2连接；支撑杆2对侧模和顶模之间形成连接结构，使得顶模和侧模之间的连接更为稳固，能狗增强对梁框总成5的稳固连接。

在本发明的一个具体的实施例中提及：所述梁框总成5靠近侧模的两侧均设有多个用于施工人员站立的站立框体9，所述站立框体9沿梁框总成5的侧边自上而下分布；站立框体9能够支撑一个成年人的重量，设置站立框体9能够方便施工人员在该位置进行观察或者作业，区别于现有的不带有站立框体9的结构更具有施工的优势，同时设立多个能够满足多个施工人员的站立和支撑作用。

在本发明的一个具体的实施例中提及：还包括多个沿隧道的断面径向从顶部向两边依次布设木板条15，所述木板条15一端固定在外面板上，另一端与初期支护结构贴合；在一个已经实施的实例中，由于弧形钢模板下边缘与所述台车腹板的边缘对齐安装，优选的，弧形钢模板下边缘搭接长度为230mm，且密封层与钢端模中的外面板固定连接有一定的搭接长度，因此要保证有木板条15与初期支护结构相贴合，台车钢端模与所述密封层沿隧道的断面径向的总厚度大于所施工隧道二次衬砌的厚度时才能够保证形成所施工隧道二次衬砌的密封模板，防止混凝土浇筑时的溢出。

在本发明的一个优选的实施例中提及：所述内面板17与所述内弧板13之间沿所述弧形钢模板的长度方向依次设置有内筋板，所述外面板与所述外弧板12之间沿所述弧形钢模板的长度方向依次设置有外筋板；如此设置的目的是增强弧形钢模板的整体刚度。

在本发明的一个优选的实施例中提及：所述木板条15与所述外面板通过角钢11固定连接；优选的，角钢11的一端与外面板焊接连接，角钢11的另一端与所述木板条15通过第二螺栓固定连接。

在本发明的一个优选的实施例中提及：内筋板和外筋板采用厚度至少为6mm的钢板，角钢11采用63*6角钢11。

在本发明的一个具体的实施例中提及：所述卡装槽的宽度不大于所述中埋式止水带16的厚度；这样能够使中埋式止水带定位的精准度提升，从而保证了中埋式止水带16的安装质量，确保了所施工隧道拱墙的防排水效果；如果卡装槽的宽度大于中埋式止水带16的厚度，在混凝土浇筑时，混凝土会进入内弧板与外弧板12之间的间隔内，不利于后期的拆模，且造成混凝土的浪费。

在本发明的一个具体的实施例中提及：所述卡装槽的长度大于所述中埋式止水带16宽度的1/2；精确定位中埋环向止水带，使中埋止水带环向居中，线性顺直，定位牢固，为环向施工缝质量提供了保障。采用环向止水带钢筋夹具，对止水带起到固定作用，可以准确固定止水带位置，消除止水带因浇筑混凝土冲击后形成施工缝空腔质量通病。

在本发明的一个优选的实施例中提及：所述的梁框总成5顶部两端设置有抗浮收缩液压杆件4；抗浮收缩液压杆件4防止浇筑混凝土时梁框总成5和模板总成1上浮，针梁总成6由前后两段长度为8m的针梁通过螺纹紧固连接件固定连接构成。模板总成1由前后两部分模板组成，每一部分模板均由底模、侧模和顶模铰接组成。

本发明的优势在于：

1.精确定位中埋环向止水带，并对止水带起到固定作用，消除止水带因浇筑混凝土冲击后形成施工缝空腔质量通病；

2.操作方便，提高了端模封闭效率，封堵模板可循环使用，故障率低，综合经济效益高，可有效控造价成本；

3.模板封堵时间明显缩短，节约人工资源成本投入，提高施工效率。

4.该设备通用性强，效益显著，通过硬梁包工程的经验总结，可进一步完善该工艺方法，可供其他工程进行借鉴参考，具有较高的推广应用价值。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。