用于置换隧道管片的移动台车及置换隧道管片的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道管片置换技术领域，尤其涉及一种用于置换隧道管片的移动台车及置换隧道管片的施工方法。

背景技术

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，在城市轨道交通工程中得到了广泛的应用。由于工程地质、盾构机械、施工操作等多方面的原因，有时会出现盾构管片拼装位置严重偏离设计轴线，不满足区间隧道的要求，形成缺陷盾构隧道，影响隧道使用，须对缺陷盾构隧道管片进行置换处理。在置换管片的过程中，需考虑如何确保相邻管片的安全，以及最大限度的减小工程费用和节约工期。

一种处理方法是采用明挖法处理，即从地面施做围护结构，开挖基坑，在基坑内破除需要置换的盾构隧道管片，再施做衬砌结构后覆土回填。但是该方法施工周期长，工程费用高，对地面交通、管线影响较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于此，本发明提出了一种用于置换隧道管片的移动台车及置换隧道管片的施工方法，该用于置换隧道管片的移动台车及置换隧道管片的施工方法旨在解决现有技术中置换管片的过程中工程周期长、费用高、对地面交通、管线影响较大的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于置换隧道管片的移动台车，其中，包括纵向连系梁和多个支撑桁架，所述多个支撑桁架沿隧道的延伸方向间隔设置，所述纵向连系梁的长度方向沿隧道的延伸方向，所述支撑桁架包括桁架主体结构以及设置在所述桁架主体结构的上部的上伸缩支撑装置和设置在所述桁架主体结构的下部的下伸缩支撑装置，所述移动台车沿隧道的延伸方向的中部的相邻2个支撑桁架之间设置施工平台。

优选地，所述上伸缩支撑装置为可调节丝杆。

优选地，所述下伸缩支撑装置为设置在所述桁架主体结构的下部的两侧的液压千斤顶式可调节支腿。

优选地，所述施工平台的下方设置有升降吊装设备。

优选地，所述桁架主体结构包括沿竖直方向延伸的2个立柱和连接所述2个立柱的横梁，所述横梁沿水平方向延伸。

优选地，所述纵向连系梁的数量为2，2个纵向连系梁分别对应贯穿连接每个桁架主体结构中的2个立柱，且2个纵向连系梁还分别贯穿连接每个桁架主体结构中的横梁。

优选地，所述桁架主体结构的下方设置有台车轮轨组件。

此外，本发明提供一种置换隧道管片的施工方法，其中，采用根据上述的用于置换隧道管片的移动台车进行，所述施工方法包括步骤：

a、确定需置换的缺陷盾构隧道管片的位置；

b、使移动台车的施工平台的位置与需置换的管片的位置对应；

c、在固定环管片内铺设钢垫板，调节下伸缩支撑装置的伸缩长度，桁架主体结构的下方的台车轮轨组件中的滑轮上抬，调节上伸缩支撑装置，使上伸缩支撑装置与固定环管片接触顶紧，所述固定环管片为沿隧道的延伸方向位于需置换的管片两侧的环管片；

d、破除需置换的管片；

e、在破除的需置换的管片的位置对缺陷隧道进行处理，利用预制衬砌或复合式衬砌置换原衬砌。

优选地，有多处需置换的缺陷盾构隧道管片时，所述施工方法包括在步骤e之后的步骤：

f、依次按照步骤b、c、d、e依次置换后续需置换的管片。

优选地，在所述步骤b中，使移动台车的施工平台的位置与需置换的管片的位置对应包括使移动台车的施工平台的中心与需置换的管片中心重合，此时各支撑桁架位于管片纵向的中点，所述管片纵向为隧道的延伸方向。

(三)有益效果

本发明与现有技术对比，本发明用于置换隧道管片的移动台车及置换隧道管片的施工方法的有益效果包括：

由于上伸缩支撑装置和下伸缩支撑装置可分别向上、向下伸出接触压靠隧道管片，对移动台车形成稳固的支撑、定位，从而方便置换隧道管片的精确操作，确保相邻管片的安全，以及最大限度的减小工程费用和节约工期，需强调的是本发明可实现洞内暗挖流水化破除缺陷管片，克服了明挖法施工周期长、工程费用高的缺点，且不影响地面交通和地下管线。移动台车可重复利用，且可实现流水化作业，可减少工期，大大节省工程投资。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施方式的用于置换隧道管片的移动台车在隧道内的平面布置示意简图；

图2为沿图1中A-A线的剖面示意图；

图3为沿图1中B-B线的剖面示意图。

附图标记说明：

1-下伸缩支撑装置，2-上伸缩支撑装置，3-钢垫板，4-立柱，5-横梁，6-升降吊装设备，7-滑轮，8-固定环管片，9-斜支撑梁，10-纵向连系梁，11-施工平台，12-需置换的管片，13-管片环缝，14-第一榀支撑桁架，15-第二榀支撑桁架，16-第三榀支撑桁架，17-第四榀支撑桁架，18-第五榀支撑桁架，19-第六榀支撑桁架。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是2个元件内部的连通，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图3，本发明提供一种用于置换隧道管片的移动台车，尤其适用于软岩地层置换缺陷盾构隧道管片，但本发明不限于此，其中，移动台车包括纵向连系梁10和多个支撑桁架，多个支撑桁架沿隧道的延伸方向间隔设置，纵向连系梁10的长度方向沿隧道的延伸方向，支撑桁架包括桁架主体结构以及设置在桁架主体结构的上部的上伸缩支撑装置2和设置在桁架主体结构的下部的下伸缩支撑装置1，移动台车沿隧道的延伸方向的中部的相邻2个支撑桁架之间设置施工平台11，上伸缩支撑装置2和下伸缩支撑装置1可分别向上、向下伸出接触压靠隧道管片，对移动台车形成稳固的支撑、定位，从而方便置换隧道管片的精确操作，确保相邻管片的安全，以及最大限度的减小工程费用和节约工期。

根据本发明的具体实施方式，上伸缩支撑装置2为可调节丝杆。下伸缩支撑装置1为设置在桁架主体结构的下部的两侧的液压千斤顶式可调节支腿，可斜向下布置，当然本发明并不限于此，可调节丝杆和液压千斤顶式可调节支腿完全可以采用其他合适的替换装置。

根据本发明的优选实施方式，施工平台11的下方设置有升降吊装设备6，升降吊装设备6具体可以为手动葫芦，以方便施工材料的运输，当然采用其他类似的装置替换手动葫芦，也将落入本发明的保护范围。

根据本发明的具体实施方式，桁架主体结构包括沿竖直方向延伸的2个立柱4(例如型钢立柱)和连接2个立柱4的横梁5(例如型钢横梁)，横梁5沿水平方向延伸，具体有多个可调节丝杆以竖直方向为伸缩方向安装在横梁5上，还有2个可调节丝杆以水平方向为伸缩方向安装在横梁5两侧，同一桁架主体结构中的横梁5和立柱4之间可以连接斜支撑梁9，增加整体结构稳固性，纵向连系梁10的数量为2，2个纵向连系梁10分别对应贯穿连接每个桁架主体结构中的2个立柱4，且2个纵向连系梁10还分别贯穿连接每个桁架主体结构中的横梁5，当然，具体布置方案并不限于此。

此外，桁架主体结构的下方设置有台车轮轨组件，方便移动台车移动。

更为具体的实施方式为：

多个支撑桁架沿隧道延伸方向依次包括第一榀支撑桁架14、第二榀支撑桁架15、第三榀支撑桁架16、第四榀支撑桁架17、第五榀支撑桁架18、第六榀支撑桁架19，第一榀支撑桁架14与第二榀支撑桁架15的间距为1.5m，第二榀支撑桁架15与第三榀支撑桁架16的间距为1.5m，第三榀支撑桁架16与第四榀支撑桁架17的间距为4.5m，施工平台11设置在第三榀支撑桁架16与第四榀支撑桁架17之间，第四榀支撑桁架17与第五榀支撑桁架18的间距为1.5m，第五榀支撑桁架18与第六榀支撑桁架19的间距为1.5m，当然，该具体实施方式中的具体设置(包括具体结构设置、尺寸参数等)仅用于更好地示例，并不用于限制本发明的保护范围，也即使说，即使调整具体结构设置、尺寸参数等，也将落入本发明的保护范围。

此外，本发明还提供一种置换隧道管片的施工方法，采用根据权利要求7的用于置换隧道管片的移动台车进行，施工方法包括步骤：

a、确定需置换的缺陷盾构隧道管片的位置；

b、使移动台车的施工平台11的位置与需置换的管片12(例如图1中有2环管片)的位置对应，具体地，使移动台车的施工平台11的位置与需置换的管片12的位置对应包括使移动台车的施工平台11的中心与需置换的管片12中心重合，此时各支撑桁架位于管片纵向的中点，管片纵向为隧道的延伸方向，各榀桁架中心线与隧道中心线重合，且误差不大于5cm；

c、在固定环管片8内铺设钢垫板3(或其他合适材质的垫板)，调节下伸缩支撑装置1的伸缩长度，桁架主体结构的下方的台车轮轨组件中的滑轮7上抬，调节上伸缩支撑装置2，使上伸缩支撑装置2与固定环管片8接触顶紧，固定环管片8为沿隧道的延伸方向位于需置换的管片12两侧的环管片；

d、破除需置换的管片12；

e、在破除的需置换的管片12的位置对缺陷隧道进行处理，利用预制衬砌或复合式衬砌置换原衬砌。

当有多处需置换的缺陷盾构隧道管片时，施工方法包括在步骤e之后的步骤：

f、依次按照步骤b、c、d、e依次置换后续需置换的管片12。

更为具体的实施方式为：

某盾构区间，平面设两组曲线，曲线半径均为1000m，线间距为13m～17m。线路轨面埋深13.1m～31.7m，隧道覆土8.3m～26.9m。由于多方面原因，第223～247片环管片拼装后，水平方向偏离设计轴线100mm～232mm，竖直方向偏离设计轴线100mm～1036mm；须对223～247片环管片进行处理，才能满足运营要求。采用如下施工工序对其进行置换处理：

a、确定需置换的缺陷盾构隧道管片的位置，即第223～247片环管片，相邻环管片之间具有管片环缝13；

具体地，使移动台车的施工平台11的位置与需置换的管片12的位置对应包括使移动台车的施工平台11的中心与需置换的管片12中心重合，此时移动台车的第一榀支撑桁架14、第二榀支撑桁架15、第三榀支撑桁架16分别位于第220、221、222片环管片纵向的中点，移动台车的第四榀支撑桁架17、第五榀支撑桁架18、第六榀支撑桁架19分别位于第225、226、227片环管片纵向的中点；

c、在第220、221、222、225、226、227片环管片内铺设钢垫板3，调节液压千斤顶式可调节支腿的长度，使支撑桁架立柱4下的轮轨组件中的滑轮7上抬，调节横梁5上的多个可调节丝杆的长度，使各丝杆与各环管片顶紧；

d、破除需置换的管片12，即破除第223、224片环管片；

e、对223、224片环管片的缺陷隧道进行处理，利用预制衬砌或复合式衬砌对其进行置换；

f、依次按照步骤b、c、d、e依次置换后续第225～247片环管片。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。