(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108316946 A(43)申请公布日 2018.07.24
(21)申请号 201710031329.8(22)申请日 2017.01.17
(71)申请人 中国葛洲坝集团第五工程有限公司
地址 443002 湖北省宜昌市夜明珠路35号(72)发明人 周厚贵 夏云 陈必振 (74)专利代理机构 宜昌市三峡专利事务所
42103
代理人 黎泽洲(51)Int.Cl.
E21D 11/10(2006.01)E21D 9/11(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
(54)发明名称
敞开式TBM同步衬砌方法及装置(57)摘要
本发明提供一种敞开式TBM同步衬砌方法及装置，包括以下步骤：一、在全断面隧道掘进机设置先浇块衬砌拖车和后浇块衬砌拖车，先浇块衬砌拖车与后浇块衬砌拖车之间间隔一段距离；二、钢筋预制块采用拼接结构，现场拼装；三、在隧洞内部安装钢筋预制块，分别对应先浇块和后浇块，先浇块与后浇块沿着隧道交错布置；四、以先浇块衬砌拖车浇筑先浇块；五、以后浇块衬砌拖车浇筑后浇块；通过以上步骤和装置实现TBM同步衬砌。通过采用在TBM范围内的不同位置设置先浇块衬砌拖车和后浇块衬砌拖车，以分段交替施工的方式浇筑混凝土浇筑，以实现分区段的钢筋安装、混凝土浇筑和混凝土等强施工，从而使各个区段的衬砌工作互不干扰，实现同步衬砌。
CN 108316946 ACN 108316946 A
权 利 要 求 书
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1.一种敞开式TBM同步衬砌方法，其特征是包括以下步骤：一、在全断面隧道掘进机（1）之后设置先浇块衬砌拖车（11）和后浇块衬砌拖车（12），先浇块衬砌拖车（11）与后浇块衬砌拖车（12）之间间隔一段距离；
二、钢筋预制块（2）采用拼接结构，现场拼装；三、在隧洞内部安装钢筋预制块（2），分别对应先浇块和后浇块，先浇块与后浇块沿着隧道交错布置；
四、以先浇块衬砌拖车（11）浇筑先浇块；五、以后浇块衬砌拖车（12）浇筑后浇块；通过以上步骤实现TBM同步衬砌。
2.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM同步衬砌方法，其特征是：先浇块衬砌拖车（11）和后浇块衬砌拖车（12）的范围内依次设置钢筋安装区（A）、混凝土浇筑区（B）和混凝土等强区（C）。
3.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM同步衬砌方法，其特征是：先浇块衬砌拖车（11）的范围内依次设有钢筋安装台车（105）、堵头模板台车（103）、钢模台车（104）和堵头模板台车；
后浇块衬砌拖车（12）的范围内依次设有钢筋安装台车（105）和钢模台车（104）。4.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM同步衬砌方法，其特征是：所述的钢筋预制块（2）为弧形分段结构，在钢筋预制块（2）的端头设有用于互相连接的预制块连接板（21）。
5.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM同步衬砌方法，其特征是：钢筋预制块（2）随TBM掘进同步安装，位于后浇块两端的钢筋预制块（2）暂不安装。
6.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM同步衬砌方法，其特征是：先浇块混凝土浇筑完成并达到一定强度后先拆除堵头模板，将一端的堵头模板移动到下一仓位做准备工作，另一端的堵头模板在钢模台车（104）脱模后跟随钢模台车一同前移。
7.一种用于权利要求1~6任一项所述的敞开式TBM同步衬砌方法的同步衬砌装置，其特征是：在全断面隧道掘进机（1）设置先浇块衬砌拖车（11）和后浇块衬砌拖车（12），先浇块衬砌拖车（11）与后浇块衬砌拖车（12）之间间隔一段距离；
先浇块衬砌拖车（11）的范围内依次设有钢筋安装台车（105）、堵头模板台车（103）、钢模台车（104）和堵头模板台车；
后浇块衬砌拖车（12）的范围内依次设有钢筋安装台车（105）和钢模台车（104）。8.根据权利要求7所述的一种敞开式TBM同步衬砌装置，其特征是：钢模台车（104）活动地跨在沿隧洞轴向的衬砌拖车大梁（102）上，钢模台车（104）通过轮箱安装在TBM轨道（106）上，衬砌拖车大梁（102）通过轮箱安装在TBM轨道（106）上，并沿TBM轨道（106）行走；
堵头模板台车（103）和钢筋安装台车（105）活动安装在衬砌拖车大梁（102）上，并可沿衬砌拖车大梁（102）行走。
9.根据权利要求8所述的一种敞开式TBM同步衬砌装置，其特征是：所述的衬砌拖车大梁（102）同时作为通风通道。
10.根据权利要求8所述的一种敞开式TBM同步衬砌装置，其特征是：所述的衬砌拖车大梁（102）为两根，位于钢模台车（104）内门架的两侧，后配套皮带通道（101）位于两根衬砌拖车大梁（102）之间。
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说 明 书
敞开式TBM同步衬砌方法及装置
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技术领域[0001]本发明涉及TBM（全断面隧道掘进机）法掘进施工领域，特别是一种敞开式TBM同步衬砌方法及装置。
背景技术[0002]对于隧洞TBM（全断面隧道掘进机）法掘进施工常规的方法是先掘进贯通后再实施衬砌，其特点是各工序间干扰小，掘进作业和衬砌作业为紧前紧后关系，单工序的作业效率较高。其缺点是工期较长，包括了掘进工期+衬砌工期。也有部分工程采用同步衬砌法，其方法是在TBM已掘进洞段布置衬砌系统，其特点是在对TBM掘进干扰较小的前提下实现了TBM掘进和衬砌并行作业。其缺点是，TBM掘进施工对衬砌作业干扰非常大，衬砌台车要穿越风筒、隧洞连续皮带、高压电缆等设施，这些设施的支撑结构在衬砌台车前要全部或部分的拆除，在衬砌台车通过后又要重新安装，结构钢筋的安装效率也会降低，也存在较高的安全风险。由于衬砌效率的降低，该方法也没有实现真正意义上的同步，隧洞贯通后仍需要一定的工期进行剩余未衬砌洞段的施工。而且增大了劳动强度。发明内容[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种敞开式TBM同步衬砌方法及装置，能够充分利用TBM机电一体化的优势，实现混凝土衬砌快速施工，使衬砌进度和掘进进度最大限度匹配，实现TBM同步衬砌，优选的方案中，能够有效避免连续皮带、风筒等辅助设施对衬砌施工的干扰，克服现有技术中的缺陷。[0004]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种敞开式TBM同步衬砌方法，包括以下步骤：
一、在全断面隧道掘进机之后设置先浇块衬砌拖车和后浇块衬砌拖车，先浇块衬砌拖车与后浇块衬砌拖车之间间隔一段距离；
二、钢筋预制块采用拼接结构，现场拼装；三、在隧洞内部安装钢筋预制块，分别对应先浇块和后浇块，先浇块与后浇块沿着隧道交错布置；
四、以先浇块衬砌拖车浇筑先浇块；五、以后浇块衬砌拖车浇筑后浇块；通过以上步骤实现TBM同步衬砌。[0005]优选的方案中，先浇块衬砌拖车和后浇块衬砌拖车的范围内依次设置钢筋安装区、混凝土浇筑区和混凝土等强区。[0006]优选的方案中，先浇块衬砌拖车的范围内依次设有钢筋安装台车、堵头模板台车、钢模台车和堵头模板台车；
后浇块衬砌拖车的范围内依次设有钢筋安装台车和钢模台车。[0007]优选的方案中，所述的钢筋预制块为弧形分段结构，在钢筋预制块的端头设有用
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于互相连接的预制块连接板。[0008]优选的方案中，钢筋预制块随TBM掘进同步安装，位于后浇块两端的钢筋预制块暂不安装。[0009]优选的方案中，先浇块混凝土浇筑完成并达到一定强度后先拆除堵头模板，将一端的堵头模板移动到下一仓位做准备工作，另一端的堵头模板在钢模台车脱模后跟随钢模台车一同前移。[0010]一种用于上述的敞开式TBM同步衬砌方法的同步衬砌装置，在全断面隧道掘进机设置先浇块衬砌拖车和后浇块衬砌拖车，先浇块衬砌拖车与后浇块衬砌拖车之间间隔一段距离；
先浇块衬砌拖车的范围内依次设有钢筋安装台车、堵头模板台车、钢模台车和堵头模板台车；
后浇块衬砌拖车的范围内依次设有钢筋安装台车和钢模台车。[0011]优选的方案中，钢模台车活动地跨在沿隧洞轴向的衬砌拖车大梁上，钢模台车通过轮箱安装在TBM轨道上，衬砌拖车大梁通过轮箱安装在TBM轨道上，并沿TBM轨道行走；
堵头模板台车和钢筋安装台车活动安装在衬砌拖车大梁上，并可沿衬砌拖车大梁行走。[0012]优选的方案中，所述的衬砌拖车大梁同时作为通风通道。[0013]优选的方案中，所述的衬砌拖车大梁为两根，位于钢模台车内门架的两侧，后配套皮带通道位于两根衬砌拖车大梁之间。[0014]本发明提供的一种敞开式TBM同步衬砌方法及装置，通过采用在全断面隧道掘进机范围内的不同位置设置先浇块衬砌拖车和后浇块衬砌拖车，以分段交替施工的方式浇筑混凝土浇筑，以实现分区段的钢筋安装、混凝土浇筑和混凝土等强施工，从而使各个区段的衬砌工作互不干扰，实现同步衬砌。优选的方案中，采用特制的衬砌台车结构，以衬砌拖车大梁同时作为通风通道，并在衬砌拖车大梁之间设置的后配套皮带通道，从而克服了风筒、隧洞连续皮带等设施对衬砌台车的干扰，提高了施工效率。附图说明[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的整体结构示意图，为便于观察图1采用了分段绘制的方法，各段之间以细实线连接，表示各段之间为一个整体。[0016]图2为本发明中先浇块衬砌拖车的立体图，图中的右上方为前方。[0017]图3为本发明中先浇块衬砌拖车浇筑时的立体图，图中的右上方为前方。[0018]图4为本发明中钢筋预制块的立体图。[0019]图5为本发明中同步衬砌施工的立体结构示意图。[0020]图中：全断面隧道掘进机1，先浇块衬砌拖车11，后浇块衬砌拖车12，后配套皮带通道101，衬砌拖车大梁102，堵头模板台车103，钢模台车104，钢筋安装台车105，TBM轨道106，钢筋预制块2，预制块连接板21，火车轨道3，仰拱预制块4，后浇块部分安装钢筋5，先浇块已安装钢筋6，后浇块部分安装钢筋5，先浇块已衬砌混凝土7，钢筋安装区A，混凝土浇筑区B，混凝土等强区C。
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具体实施方式[0021]实施例1：
一种敞开式TBM同步衬砌方法，包括以下步骤：
仰拱预制块4的生产在预制工厂内采用流水线作业方式进行。仰拱块由专用平板车由火车轨道3运至设备桥下部,用仰拱吊机运至预定安装位置。仰拱预制块安装利用TBM配备的仰拱块吊机起吊,仰拱激光仪定位。[0022]一、如图1中所示，在全断面隧道掘进机1之后设置先浇块衬砌拖车11和后浇块衬砌拖车12，先浇块衬砌拖车11与后浇块衬砌拖车12之间间隔一段距离；优选的方案如图1中，在先浇块衬砌拖车11和后浇块衬砌拖车12分别设置有钢筋安装区A、混凝土浇筑区B和混凝土等强区C。[0023]进一步优选的方案中，先浇块衬砌拖车11的范围内依次设有钢筋安装台车105、堵头模板台车103、钢模台车104和堵头模板台车；钢模台车104与先浇块衬砌拖车11为互相结构，可以在先浇块衬砌拖车11的范围内自由移动。[0024]后浇块衬砌拖车12的范围内依次设有钢筋安装台车105和钢模台车104。钢模台车104与后浇块衬砌拖车12为互相结构，可以在后浇块衬砌拖车12的范围内自由移动。[0025]优选的方案如图2、3中，钢模台车104活动地跨在沿隧洞轴向的衬砌拖车大梁102上，钢模台车104通过轮箱安装在TBM轨道106上，衬砌拖车大梁102通过轮箱安装在TBM轨道106上，并沿TBM轨道106行走；
堵头模板台车103和钢筋安装台车105活动安装在衬砌拖车大梁102上，并可沿衬砌拖车大梁102行走。[0026]二、钢筋预制块2采用拼接结构，现场拼装；优选的方案如图4中，所述的钢筋预制块2为弧形分段结构，在钢筋预制块2的端头设有用于互相连接的预制块连接板21。[0027]三、在隧洞内部安装钢筋预制块2，拼接方式类似于管片安装。每环钢筋分成成4~5块，安装时两块钢筋预制块2之间通过螺栓连接固定，相邻的两个环状的钢筋错缝搭接。即邻的两个环状的钢筋的连接缝交错布置。钢筋预制块2的接缝处绑扎数根短钢筋加强受力效果。[0028]环状的钢筋，分别对应先浇块和后浇块，先浇块与后浇块沿着隧道交错布置；即对应先浇块的环状钢筋与对应后浇块的环状钢筋沿着隧道互相交错。如图5中所示，先浇块的环状钢筋与后浇块的环状钢筋相邻。[0029]优选的方案中，钢筋预制块2原则上随TBM掘进同步安装，位于后浇块两端的钢筋预制块2暂不安装。以便于先浇块衬砌施工。[0030]四、以先浇块衬砌拖车11浇筑先浇块；
后浇块衬砌拖车12的钢模台车104就位立模，做准备工作，例如清理模板，，橡胶止水安装，模板展开预就位，立模，然后将两侧的堵头模板台车103靠近钢模台车104，两侧的堵头模板进行微调贴紧钢模台车，用螺栓将堵头模板和钢模台车连接牢固。[0031]混凝土运输采用列车编组从火车轨道3同时运输2罐混凝土，浇筑采用TBM配套的混凝土输送泵，双泵运行左右对称浇筑。[0032]五、以后浇块衬砌拖车12浇筑后浇块；
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先浇块混凝土浇筑完成并达到一定强度后先拆除堵头模板，将一端的堵头模板移动到下一仓位做准备工作，如模板清理，橡胶止水安装，模板展开预就位。另一端的堵头模板在钢模台车脱模后跟随钢模台车一同前移，在钢模台车定位时同步进行准备工作。钢模台车定位完成后将两侧的堵头模板进行微调贴紧钢模台车，用螺栓将堵头面板和钢模台车连接牢固。采用TBM配套的混凝土输送泵，双泵运行左右对称浇筑。[0033]通过以上步骤实现TBM同步衬砌。[0034]优选的方案中，先浇块混凝土浇筑完成并达到一定强度后先拆除堵头模板，将一端的堵头模板移动到下一仓位做准备工作，另一端的堵头模板在钢模台车104脱模后跟随钢模台车一同前移。[0035]实施例2：
在实施例1的基础上，一种用于上述的敞开式TBM同步衬砌方法的同步衬砌装置，在全断面隧道掘进机1设置先浇块衬砌拖车11和后浇块衬砌拖车12，先浇块衬砌拖车11与后浇块衬砌拖车12之间间隔一段距离；
先浇块衬砌拖车11的范围内依次设有钢筋安装台车105、堵头模板台车103、钢模台车104和堵头模板台车；
后浇块衬砌拖车12的范围内依次设有钢筋安装台车105和钢模台车104。[0036]优选的方案中，钢模台车104活动地跨在沿隧洞轴向的衬砌拖车大梁102上，钢模台车104通过轮箱安装在TBM轨道106上，衬砌拖车大梁102通过轮箱安装在TBM轨道106上，钢模台车104的门架与衬砌拖车大梁102固定连接，钢模台车104也设有用于沿TBM轨道106行走的轮组，并沿TBM轨道106行走；
堵头模板台车103和钢筋安装台车105活动安装在衬砌拖车大梁102上，并可沿衬砌拖车大梁102行走。[0037]优选的方案中，所述的衬砌拖车大梁102同时作为通风通道。[0038]优选的方案中，所述的衬砌拖车大梁102为两根，位于钢模台车104内门架的两侧，后配套皮带通道101位于两根衬砌拖车大梁102之间。[0039]火车轨道3设置在TBM轨道106之间，用于运送混凝土罐、仰拱预制块4或钢筋预制块2的平板车沿着火车轨道3行走，在钢模台车104、钢筋安装台车105和堵头模板台车103的门架设有供平板车穿过的通道。[0040]上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的，本申请中的实施例2的方案及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
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