一种隧道二衬混凝土纵向灌注系统及方法与流程

1.本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道二衬混凝土纵向灌注系统及方法。

背景技术：

2.目前，在钻爆法施工的各类隧道中，普遍是采用整体移动式隧道模板台车设备施工。而在施工中会采用沿隧道圆轮廓的径向配合混凝土输送泵的方式灌注二衬混凝土，由于隧道的横截面结构为圆形结构，采用径向向上的混凝土输送、灌注二衬凝土方式，受灌注点间距和高度的限制，以及混凝土受到重力作用和混凝土自身塌落度的限制，在混凝土灌注时，容易因混凝土流动分散性不足的问题，在灌注点周围形成圆锥形堆积，在远离灌注点的区域形成混凝土无法覆盖的区域，从而在堆积体之间会存在混凝土没有灌注填满的部分。同时，采用径向间隔灌注混凝土工艺，容易在灌注口断面形成空气隔离墙效应，阻碍混凝土的继续灌注。
3.针对上述问题，专利文本cn201920873294.7公开了一种隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置，该装置采用后退式的混凝土连续输送灌注方式连续后退进行灌注，利用浆液输送机构中的混凝土泵的输送压力、溢出扩散效应和重力场的配合，向前端和向两侧分散连续灌注，其结构可靠，施工方便，能够极大改善隧道二衬的灌注质量，保证二衬的灌注厚度，形成隧道厚度均匀的隧道结构；其中采取沿隧道中线方向进行动力式混凝土输送连续灌注工艺，提高二衬混凝土灌注点的高度，提高混凝土进入模板系统的势能，改善混凝土的流动分散条件；采取沿隧道纵向线形输送，使混凝土在输送过程中不牺牲高度势能，保持混凝土的输送高度，沿隧道轴线输送，沿隧道轮廓线方向分散，利用其保持的势能，沿着隧道轮廓线方向重力扩散，以保证混凝土扩散形成连续的圆弧面。
4.当该隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置使用时，在灌注系统管后退时，需要后退混凝土泵车和水泥罐车，操作较为繁琐。
5.另外，专利申请号为2021230132556的实用新型申请公开了一种隧道二衬混凝土纵向灌注设备。该隧道二衬混凝土纵向灌注设备包括行走台车、防水板敷设机构和灌注装置，防水板敷设机构包括防水板、动力机构和安装于行走台车上的弧形轨道，弧形轨道上设置有可打开或关闭的活动弧段，且动力机构能够带动防水板在弧形轨道上移动；灌注装置安装于行走台车上，且灌注装置位于弧形轨道和行走台车之间，灌注装置包括灌注管和安装于行走台车上的行走组架，行走组架通过调节组件与灌注管相连，调节组件用于带动灌注管移动，且调节组件能够带动灌注管从活动弧段的位置处伸出弧形轨道。该实用新型可以通过在弧形轨道上选择打开或者关闭活动弧段，以便于相应选择防水板的敷设作业或者纵向灌注作业。
6.但是，当隧道二衬混凝土纵向灌注设备使用时，隧道二衬混凝土纵向灌注设备会占用二衬到掌子面之间较大的安全距离。并且，当混凝土在灌注管中运输时，容易使管发生偏转而不能使管按照既定方向进行喷射的问题。

技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中，在现有隧道二衬混凝土纵向灌注装置使用时，当灌注系统管后退时，需要后退混凝土泵车和水泥罐车，操作较为繁琐的问题，提供一种隧道二衬混凝土纵向灌注系统及方法。
8.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
9.一种隧道二衬混凝土纵向灌注系统，包括混凝土罐车、纵向灌注设备和模板台车设备，
10.所述混凝土罐车用于向所述纵向灌注设备和所述模板台车设备输送混凝土浆液；
11.所述模板台车设备用于灌注或浇筑二衬边墙；
12.所述纵向灌注设备包括行走台车、防水板敷设机构和灌注装置；
13.所述防水板敷设机构包括安装于所述行走台车上的弧形轨道，所述弧形轨道上设置有可打开或关闭的活动弧段；
14.所述灌注装置安装于所述行走台车上，且所述灌注装置位于所述弧形轨道和所述行走台车之间，所述灌注装置包括灌注管和安装于所述行走台车上的行走组架，所述行走组架通过调节组件与所述灌注管相连，所述调节组件用于带动所述灌注管移动，且所述调节组件能够带动所述灌注管从所述活动弧段的位置处伸出所述弧形轨道。
15.在本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统使用时，先将该隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道中，然后通过混凝土罐车可以向纵向灌注设备和模板台车设备输送混凝土浆液。模板台车设备用于支撑二衬边墙。
16.而纵向灌注设备包括行走台车、防水板敷设机构和灌注装置。在防水板敷设机构中，弧形轨道上设置有可打开或关闭的活动弧段；在灌注装置中，调节组件能够带动灌注管从活动弧段的位置处伸出弧形轨道。从而在敷设防水板的作业时，在弧形轨道上关闭活动弧段，可以便于防水板可以在弧形轨道上移动，进而便于敷设防水板；此时，灌注装置位于弧形轨道和行走台车之间。在进行纵向灌注作业时，调节组件能够带动灌注管移动，并在弧形轨道上打开活动弧段时，调节组件可以带动灌注管从活动弧段的打开位置处伸出弧形轨道，进而便于完成纵向灌注作业。
17.本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统在弧形轨道上设置有活动弧段，并且活动弧段在弧形轨道上具有打开或关闭两种状态。活动弧段在弧形轨道上的打开状态是指：活动弧段与弧形轨道为不连续状态，弧形轨道上形成有缺口，并且该缺口能够使灌注管通过。活动弧段在弧形轨道上的关闭状态是指：活动弧段与弧形轨道为连续状态，并且防水板能够连续通过弧形轨道和活动弧段。
18.在本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统使用时，可以通过调节组件带动灌注管移动，从而可以避免在需要灌注管移动时，必须依赖于混凝土泵车和水泥罐车的移动才能实现的问题，进而使得本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统在使用时，可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度。
19.进一步的，所述灌注管包括管、固定泵管和铰接管组，所述铰接管组包括至少两根依次铰接相连的连接管，所述铰接管组的一端与所述管铰接、另一端与所述固定泵管铰接，所述固定泵管用于接收由所述混凝土罐车输送的混凝土浆液。
20.在本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统中，主要是通过灌注管中的
管来对预设位置进行混凝土浆液的灌注。也即，在调节组件调节灌注管位置时，主要是需要将管移动至预设位置。而通过上述结构，可以在通过调节组件带动灌注管移动时，尽量保证灌注管移动的平顺性，进而可以尽量保证灌注管能够尽量向预定位置移动。并且，通过上述结构还能够尽量避免灌注管与混凝土罐车的连接部位阻碍管的移动，从而能够尽量避免在管的移动过程中需要移动混凝土罐车位置的繁琐操作。
21.进一步的，所述灌注装置还包括支撑架；
22.所述支撑架的一端固设在所述行走组架上、另一端与所述管相连，且所述支撑架能够防止所述管发生摆动。
23.本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统还包括支撑架，并且该支撑架能够对管起到限位约束，能够尽量防止管发生摆动或偏转。从而当混凝土在灌注管中运输时，通过支撑架能够尽量使管按照既定方向进行喷射。
24.进一步的，所述管包括喷管和导流管，所述导流管的一端与所述喷管相连通、另一端通过铰接的方式与所述铰接管组相连通；
25.且所述导流管包括至少两根可拆卸连接的连通管，所述支撑架与靠近所述铰接管组的所述连通管相连。
26.通过上述结构，能够进一步增加支撑架对管的约束效果，可以进一步防止管发生摆动或偏转。
27.进一步的，所述支撑架的端部设置有限位座，且所述支撑架通过所述限位座与所述导流管相连；
28.所述限位座包括限位安装座，所述限位安装座内设置有两组限位滚轮组，两组所述限位滚轮组之间共同形成了所述导流管的限位区域，且每组所述限位滚轮组至少包括两个槽型滚轮。
29.通过上述结构，能够便于支撑架与管之间的拆装，并且，还能够进一步增加支撑架对管的约束效果，进一步防止管发生摆动或偏转。
30.进一步的，所述混凝土罐车通过混凝土泵管与所述纵向灌注设备的灌注设备进料管相连通，以及与所述模板台车设备的台车设备进料管相连通；且在所述灌注设备进料管上设置有用于通断所述灌注设备进料管的第一开关阀，在所述台车设备进料管上设置有用于通断所述台车设备进料管的第二开关阀。
31.通过上述结构，在向模板台车设备中输送混凝土浆液，或者在向纵向灌注设备中输送混凝土浆液时，通过改变第一开关阀或改变第二开关阀的状态，能够便于操作者快速切换模板台车设备的混凝土输送状态，或者切换纵向灌注设备的混凝土输送状态。
32.进一步的，所述混凝土泵管上设置有压力表。
33.通过上述结构，在进行纵向灌注作业时，操作员可以通过混凝土泵管上的压力表检测混凝土浆液的灌注压力，进而能够便于操作员根据不同的灌注压力，对灌注作业进行适应性的调整，以尽可能地保证灌注质量。
34.进一步的，所述混凝土泵管上设置有流量计。
35.通过上述结构，可以通过流量计来检测混凝土浆液的实际灌注用量，从而可以与混凝土浆液的设计用量做对比，进而可以使操作员根据其对比状态做出判断，灌注过程中是否出现漏浆或未灌注饱满等情况发生。
36.进一步的，所述灌注装置还包括用于支撑所述管移动的支撑滚轮组件，所述支撑滚轮组件位于所述行走组架朝向所述管管口的一侧。
37.通过上述结构，在管的移动过程中，能够通过该支撑滚轮组件来支撑管，以保证管的稳定移动。进而使得本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统在使用时，灌注管可以不用依附模板台车设备上的支撑结构来保证管的稳定移动。
38.进一步的，所述混凝土罐车通过混凝土泵送设备与所述纵向灌注设备相连；或
39.所述混凝土罐车通过混凝土泵送设备与所述模板台车设备相连。
40.通过上述结构，能够便于混凝土罐车向纵向灌注设备输送混凝土浆液，以及能够便于向模板台车设备输送混凝土浆液。尤其是当混凝土罐车通过车载泵与纵向灌注设备相连时，由于车载泵机动灵活，且车载泵能够自带动力，所以可以简化混凝土罐车、车载泵和纵向灌注设备之间的连接，进而在实际作业时，能够减少作业步骤。
41.另一方面，本发明提供了一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，使用了上述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，
42.先将所述隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道内的工作位并保持，所述混凝土罐车、所述纵向灌注设备和所述模板台车设备顺次相连，且所述混凝土罐车朝向隧道掌子面，所述模板台车设备朝向隧道洞口；
43.所述隧道二衬混凝土纵向灌注方法包括以下步骤
44.s1、保持所述混凝土罐车的位置不动，使所述混凝土罐车通过混凝土泵管向所述模板台车设备输送混凝土浆液、并通过所述模板台车设备浇筑二衬边墙和拱腰混凝土；通过所述纵向灌注设备进行土工布、防水板敷设作业，并完成钢筋的绑扎；
45.s2、保持所述混凝土罐车的位置不动、并切换所述混凝土泵管接口，使所述混凝土罐车通过所述混凝土泵管向所述纵向灌注设备输送混凝土浆液；通过所述调节组件使所述灌注管进入所述模板台车设备内的预设位置并进行纵向灌注；
46.s3、保持所述混凝土罐车的位置不动，在完成所述预设位置处的混凝土灌注后，通过所述调节组件使所述灌注管往掌子面方向移动，并在所述灌注管的移动过程中持续完成混凝土的灌注；
47.s4、在灌注完成后，使所述灌注管从所述模板台车设备中退出，关闭所述模板台车设备封口闸板，解除所述混凝土罐车与所述纵向灌注设备之间的连接，并将所述纵向灌注设备移至所灌注的混凝土端面，进行防水板铺设和钢筋绑扎作业。
48.在本发明提供一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法中，虽然混凝土罐车朝向掌子面，但是纵向灌注设备中的灌注管包括铰接管组、固定泵管和管，并在配合混凝土罐车和模板台车后，能够尽量使混凝土罐车和模板台车设备可以不与纵向灌注设备一起移动，所以在整个施工过程中，混凝土罐车的位置是尽量保持不动的，全程尽量依靠调节组件来带动灌注管进行移动，进而完成灌注作业。通过本发明所提供一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，不仅可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度，而且还可以尽量保证设备与掌子面之间存在较大的安全距离。
49.进一步的，
50.在步骤s3中，当所述灌注管完成最大的后退行程后，使所述混凝土罐车与所述纵向灌注设备往掌子面方向移动，直至所述灌注管能够完成整个灌注作业。
51.通过上述方法，虽然减小了设备与掌子面之间的安全距离，但可以使管获得更大的行程。进而在实际作业时，通过上述方法可以在尽量保证设备与掌子面之间安全距离的情况下，以及在保持模板台车设备位置不变的情况下，增大管的移动行程，缩短作业周期。
52.再一方面，本发明还提供了一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，与上述的隧道二衬混凝土纵向灌注方法相比，其区别是将所述隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道内的工作位并保持时，所述混凝土罐车、所述模板台车设备和所述纵向灌注设备顺次相连，且所述混凝土罐车朝向隧道洞口，所述纵向灌注设备朝向隧道掌子面；
53.本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注方法包括以下步骤
54.t1、保持所述混凝土罐车的位置不动，使所述混凝土罐车通过混凝土泵管向所述模板台车设备输送混凝土浆液、并通过所述模板台车设备浇筑二衬边墙和拱腰混凝土；通过所述纵向灌注设备进行土工布、防水板敷设作业，并完成钢筋的绑扎；
55.t2、保持所述混凝土罐车的位置不动、并切换所述混凝土泵管接口，使所述混凝土罐车通过所述混凝土泵管向所述纵向灌注设备输送混凝土浆液；通过所述调节组件使所述灌注管进入所述模板台车设备内的预设位置并进行纵向灌注；
56.t3、保持所述混凝土罐车的位置不动，在完成所述预设位置处的混凝土灌注后，通过所述调节组件使所述灌注管往掌子面方向移动，并在所述灌注管移动的过程中持续完成混凝土的灌注；
57.t4、在灌注完成后，使所述灌注管从所述模板台车设备中退出，关闭所述模板台车设备封口闸板，解除所述混凝土罐车与所述纵向灌注设备之间的连接，并将所述纵向灌注设备移至所灌注的混凝土端面，进行防水板铺设和钢筋绑扎作业。
58.在本发明提供一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法中，混凝土罐车朝向洞口方向，并且在整个施工过程中，混凝土罐车和模板台车设备的位置是尽量保持不动的，全程尽量依靠调节组件来带动灌注管进行移动，进而完成灌注作业。虽然在施工过程中，可能会使纵向灌注设备往掌子面的方向移动，但是纵向灌注设备中的灌注管包括铰接管组、固定泵管和管，并配合将混凝土罐车和模板台车设备设置于灌注设备远离掌子面一侧的方式，能够尽量使混凝土罐车和模板台车设备可以不与纵向灌注设备一起移动，进而能够较大地增加设备与掌子面之间的安全距离。而且，通过本发明所提供一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，还可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度。
59.与现有技术相比，本发明的有益效果：
60.1、在本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统使用时，可以通过调节组件带动灌注管移动，从而可以避免在需要灌注管移动时，必须依赖于混凝土泵车和水泥罐车的移动才能实现的问题，进而使得本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统在使用时，可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度。
61.2、本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统还包括支撑架，并且该支撑架能够对管起到限位约束，能够尽量防止管发生摆动或偏转。从而当混凝土在灌注管中运输时，通过支撑架能够尽量使管按照既定方向进行喷射。
62.3、在本发明提供一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法中，在整个施工过程中，混凝土罐车和模板台车设备的位置是尽量保持不动的，全程尽量依靠调节组件来带动灌注管
进行移动，进而完成灌注作业。通过本发明所提供一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，不仅可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度，而且还可以尽量保证设备与掌子面之间存在较大的安全距离。
附图说明：
63.图1为实施例1中、隧道二衬混凝土纵向灌注系统的结构示意图。
64.图2为实施例1中、纵向灌注设备的结构示意图。
65.图3为图2的侧视示意图。
66.图4为实施例1中、防水敷设机构的三维结构示意图(活动弧段为打开状态)。
67.图5为实施例1中、防水敷设机构的三维结构示意图(活动弧段为关闭状态)。
68.图6为实施例1中、隧道二衬混凝土纵向灌注装置的结构示意图。
69.图7为实施例1中、灌注管的结构示意图。
70.图8为实施例1中、灌注管和支撑架相连的结构示意图。
71.图9为实施例1中、限位座的结构示意图(不含限位角板件)。
72.图10为实施例1中、限位座内的结构示意图。
73.图11为实施例1中，限位滚轮组、连通管和限位角板件的相对位置示意图。
74.图12为实施例1中、限位角板件的结构示意图。
75.图13为实施例1中，混凝土泵管、灌注设备进料管和台车设备进料管相连的结构示意图。
76.图14为实施例1中、支撑轮组件的结构示意图。
77.图15为实施例2中，隧道二衬混凝土纵向灌注系统在隧道内布设的结构示意图。
78.图16为实施例3中，隧道二衬混凝土纵向灌注系统在隧道内布设的结构示意图。
79.图17为实施例4中，隧道二衬混凝土纵向灌注系统在隧道内布设的结构示意图。
80.图中标记：1－混凝土罐车，11-混凝土泵管，12-第一开关阀，13-第二开关阀，14-压力表，15-流量计，2－纵向灌注设备，20-灌注设备进料管，21－行走台车，22－防水板敷设机构，221－弧形轨道，222－活动弧段，223－防水板，224－挂布小车，23－灌注装置，231－灌注管，2311－管，23111－喷管，23112－导流管，231121－连通管，2312－固定泵管，2313－铰接管组，23131－连接管，232－行走组架，233－支撑架，234－限位座，2341－限位安装座，2342－限位滚轮组，23421－槽型滚轮，2343－限位角板件，23431－第一侧板，23432－第二侧板，235－支撑滚轮组件，2351－安装架，2352－支撑柱，2353－支撑滚轮，3－模板台车设备，30-台车设备进料管，4-混凝土泵送设备。
具体实施方式
81.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
82.实施例1
83.如图1至图14所示，本实施例1包括混凝土罐车1、纵向灌注设备2和模板台车设备3。其中，在本实施例1作业时，混凝土罐车1能够通过混凝土泵管向纵向灌注设备2输送混凝
土浆液，以及混凝土罐车1能够通过混凝土泵管向模板台车设备3输送混凝土浆液，模板台车设备3能够灌注或浇筑二衬边墙，纵向灌注设备2用来进行纵向浇筑。
84.优选地，混凝土罐车1可以通过混凝土泵送设备4与纵向灌注设备2相连；以及混凝土罐车1可以通过混凝土泵送设备4与模板台车设备3相连。优选地，混凝土泵送设备4可以为拖泵或车载泵。从而能够便于混凝土罐车1向纵向灌注设备2输送混凝土浆液，以及能够便于向模板台车设备3输送混凝土浆液。尤其是当混凝土罐车1通过车载泵与纵向灌注设备2相连时，由于车载泵机动灵活，且车载泵能够自带动力，所以可以简化混凝土罐车1、车载泵和纵向灌注设备2之间的连接，进而在实际作业时，能够减少作业步骤。
85.如图2和图3所示，本实施例1的纵向灌注设备2包括行走台车21、防水板敷设机构22和灌注装置23。
86.如图4和图5所示，防水板敷设机构22包括弧形轨道221，弧形轨道221上设置有可打开或关闭的活动弧段222。在本实施例1中，活动弧段222在弧形轨道221上具有打开或关闭两种状态。活动弧段222在弧形轨道221上的打开状态是指：如图4所示，活动弧段222与弧形轨道221为不连续状态，弧形轨道221上形成有缺口，并且该缺口能够使灌注管231通过。活动弧段222在弧形轨道221上的关闭状态是指：如图5所示，活动弧段222与弧形轨道221为连续状态，并且防水板223能够连续通过弧形轨道221和活动弧段222。
87.本实施例1中的防水板敷设机构22还包括防水板223和动力机构，弧形轨道221安装于行走台车21上，动力机构能够带动防水板223在弧形轨道221上移动，本实施例1中的动力机构包括挂布小车224和驱动装置，防水板223安装在挂布小车224上，且挂布小车224与弧形轨道221适配相连，驱动装置通过传送件带动挂布小车224在弧形轨道221上移动。
88.具体地，本实施例1中防水板敷设机构22的结构可以参考专利文本cn201920873294.7中防水板敷设机构的结构。
89.优选地，如图4和图5所示，本实施例1的弧形轨道221可以设置为两个，且两个弧形轨道221间隔设置在防水的两端；每个弧形轨道221上均设置有挂布小车224，防水板223的两端分别安装于两端的挂布小车224上，从而便于防水板223能够稳定地在弧形轨道221上移动。在本实施例1中，驱动装置可以选择为电机。
90.本实施例1中的灌注装置23包括灌注管231和行走组架232，行走组件安装于行走台车21上，行走组架232通过调节组件与灌注管231相连，调节组件能够带动灌注管231移动，且调节组件能够带动灌注管231从活动弧段222的位置处伸出弧形轨道221。
91.在本实施例1中，调节组件、行走台车21和行走组件的结构可以参考专利文本cn201920873294.7中调节组件、行走台车和行走组件的结构。
92.在本实施例1使用时，先将该隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道中，然后通过混凝土罐车1可以向纵向灌注设备2和模板台车设备3输送混凝土浆液。模板台车设备3用于支撑二衬边墙。
93.而纵向灌注设备2包括行走台车21、防水板敷设机构22和灌注装置23。在防水板敷设机构22中，弧形轨道221上设置有可打开或关闭的活动弧段222；在灌注装置23中，调节组件能够带动灌注管231从活动弧段222的位置处伸出弧形轨道221。从而在敷设防水板223的作业时，在弧形轨道221上关闭活动弧段222，可以便于防水板223可以在弧形轨道221上移动，进而便于敷设防水板223；此时，灌注装置23位于弧形轨道221和行走台车21之间。在
进行纵向灌注作业时，调节组件能够带动灌注管231移动，并在弧形轨道221上打开活动弧段222时，调节组件可以带动灌注管231从活动弧段222的打开位置处伸出弧形轨道221，进而便于完成纵向灌注作业。
94.在本实施例1使用时，可以通过调节组件带动灌注管231移动，从而可以避免在需要灌注管231移动时，必须依赖于混凝土泵车和水泥罐车的移动才能实现的问题，进而使得本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统在使用时，可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度。
95.在本实施例1中，主要是通过灌注管231中的管2311来对预设位置进行混凝土浆液的灌注。也即，在调节组件调节灌注管231位置时，主要是需要将管2311移动至预设位置。为了可以在通过调节组件带动灌注管231移动时，尽量保证灌注管231移动的平顺性，进而可以尽量保证灌注管231能够尽量向预定位置移动。如图7和图8所示，本实施例1的灌注管231包括管2311、固定泵管2312和铰接管组2313，铰接管组2313包括至少两根依次铰接相连的连接管23131，铰接管组2313的一端与管2311铰接、另一端与固定泵管2312铰接，固定泵管2312用于接收由混凝土罐车1输送的混凝土浆液。并且，灌注管231包括管2311、固定泵管2312和铰接管组2313，以及铰接管组2313包括至少两个铰接的连接管23131的设置方式，还能够尽量避免灌注管231与混凝土罐车1的连接部位阻碍管2311的移动，从而能够尽量避免在管2311的移动过程中需要移动混凝土罐车1位置的繁琐操作。
96.由于铰接管组2313的一端与管2311铰接、另一端与固定泵管2312铰接，从而当混凝土浆液在灌注管231中运输时，容易使管2311发生偏转而不能使管2311按照既定的方向进行喷射。同时，管2311一般较长，在管2311前进或者后退的过程中，为保证管2311的稳定移动，则需要依附模板台车设备3上的支撑结构来实现。当模板台车设备3上的支撑结构损坏或模板台车设备3上没有设置支撑结构时，就无法保证管2311的稳定移动，进而会给作业施工带来一定的困扰。
97.而在本实施例1中，如图6和图8所示，本实施例1的灌注装置23还包括支撑架233；支撑架233的一端固设在行走组架232上、另一端与管2311相连，且支撑架233能够防止管2311发生摆动。
98.本实施例1通过支撑架233能够对管2311起到限位约束，能够尽量防止管2311发生摆动或偏转。从而当混凝土在灌注管231中运输时，通过支撑架233能够尽量使管2311按照既定方向进行喷射。
99.优选地，如图6至图12所示，本实施例1的管2311包括喷管23111和导流管23112，导流管23112的一端与喷管23111相连通、另一端通过铰接的方式与铰接管组2313相连通；且导流管23112包括至少两根可拆卸连接的连通管231121，支撑架233与靠近铰接管组2313的连通管231121相连，从而能够进一步增加支撑架233对管2311的约束效果，防止管2311发生摆动或偏转。
100.在本实施例1中，支撑架233与管2311之间的连接方式不限，为便于实施，可以使支撑架233与管2311之间固定连接。优选地，本实施例1中的支撑架233与管2311之间为可拆卸式固定连接；例如，可以让支撑架233与管2311之间通过螺钉等紧固件进行连接，从而能够便于支撑架233与管2311之间的拆装。
101.如图8至图12所示，本实施例1中支撑架233的端部设置有限位座234。本实施例1中的限位座234包括限位安装座2341，限位安装座2341内设置有两组限位滚轮组2342，两组限位滚轮组2342之间共同形成了导流管23112的限位区域，且每组限位滚轮组2342至少包括两个槽型滚轮23421。优选地，可以使每组限位滚轮组2342包括两个槽型滚轮23421。其中，每组限位滚轮组2342也包括三个或四个槽型滚轮23421等。当然，两组限位滚轮组2342中的槽型滚轮23421可以一样也可以不一样。例如，在图10所示的视图中，上方的限位滚轮组2342与下方限位滚轮组2342中的槽型滚轮23421的型号不同。其中，槽型滚轮23421的具体型号可以根据实际情况选择。
102.进一步的，为了能够增加限位座234对导流管23112的约束，如图11和图12所示，本实施例1中的限位座234还包括限位角板件2343，且至少有一组限位滚轮组2342与导流管23112之间设置有限位角板件2343。在图11所示的视图中，可以仅在上方的限位滚轮组2342与导流管23112之间设置限位角板件2343。
103.具体地，如图12所示，本实施例1的限位角板件2343包括呈夹角设置的第一侧板23431和第二侧板23432，且限位角板件2343的开口侧与导流管23112接触，限位角板的尖角侧与限位滚轮组2342接触。为便于实施，限位角板件2343可以选择位角钢。
104.在向模板台车设备3中输送混凝土浆液，或者在向纵向灌注设备2中输送混凝土浆液时，为了能够便于操作者快速切换模板台车设备3的混凝土输送状态，或者切换纵向灌注设备2的混凝土输送状态。如图13所示，本实施例1中的混凝土罐车1通过混凝土泵管11与纵向灌注设备2的灌注设备进料管20相连通，以及与模板台车设备3的台车设备进料管30相连通；且在灌注设备进料管20上设置有用于通断灌注设备进料管20的第一开关阀12，在台车设备进料管30上设置有用于通断台车设备进料管30的第二开关阀13。从而可以通过改变第一开关阀12或改变第二开关阀13的状态，能够便于操作者快速切换模板台车设备3的混凝土输送状态，或者切换纵向灌注设备2的混凝土输送状态。
105.在本实施例1中，第一开关阀12和第二开关阀13的型号可以选择相同，也可以选择不同。为便于实施，第一开关阀12和第二开关阀13均可以选择电磁阀或液压阀门等。
106.进一步的，本实施例1在混凝土泵管11上设置有压力表14。从而在进行纵向灌注作业时，操作员可以通过混凝土泵管11上的压力表14检测混凝土浆液的灌注压力，进而能够便于操作员根据不同的灌注压力，对灌注作业进行适应性的调整，以尽可能地保证灌注质量。
107.另外，通过在混凝土泵管11上设置压力表14也有助于本实施例1的自动化控制。具体地，可以在本实施例1中集成一个控制系统，并且该控制系统能够控制调节组件带动灌注管231移动。
108.将混凝土泵管11上压力表14所检测的压力值命名为m，在控制系统中预设一个阈值n。在灌注过程中，当压力表14所检测的压力值m小于n时，控制系统控制调节组件保持原位置不动，并继续对该位置进行灌注。当压力表14所检测的压力值m大于或等于n时，控制系统控制调节组件移动至下一个目标位置，并对下一个目标位置进行灌注。
109.另外，在本实施例1中，混凝土泵管11上设置有流量计15。通过流量计15来检测混凝土浆液的实际灌注用量，从而可以使混凝土浆液的实际灌注用量与混凝土浆液的设计用量做对比，进而可以使操作员根据其对比状态做出判断并进行适应性调整。例如，当混凝土
浆液的实际灌注用量大于混凝土浆液的设计用量时，可能有漏浆的情况发生。当混凝土浆液的实际灌注用量小于混凝土浆液的设计用量时，则灌注质量不达标，有空洞或未灌注饱满的情况发生。
110.如图14所示，本实施例1还包括支撑滚轮组件235，并将该支撑滚轮组件235位于行走组架232朝向管2311管口的一侧，从而在管2311的移动过程中，能够通过该支撑滚轮组件235来支撑管2311，以保证管2311的稳定移动。进而使得本实施例1可以不用依附模板台车设备3上的支撑结构来保证管2311的稳定移动。
111.如图14所示，本实施例1的支撑滚轮组件235包括安装架2351、支撑柱2352和支撑滚轮2353。其中，安装架2351与灌注架体固定连接。具体地，安装架2351可以选择为三角架。支撑柱2352的下端固定连接在安装架2351上，支撑柱2352的上端与支撑滚轮2353固定连接。优选地，在支撑滚轮组件235与行走组架232相连时，可以使支撑柱2352竖直设置，使支撑滚轮2353的安装轴线与管2311的移动方向相垂直。
112.实施例2
113.本实施例2提供了一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，使用了实施例1中的隧道二衬混凝土纵向灌注系统。
114.在本实施例2中，如图15所示，先将实施例1中的隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道内的工作位并保持，混凝土罐车1、纵向灌注设备2和模板台车设备3顺次相连，且混凝土罐车1朝向隧道掌子面，模板台车设备3朝向隧道洞口；其中，混凝土罐车1可以通过拖泵与纵向灌注设备2相连，以及混凝土罐车1可以通过拖泵与模板台车设备3相连。
115.具体地，本实施例2包括以下步骤：
116.s1、保持混凝土罐车1的位置不动，利用混凝土泵管将混凝土罐车1与模板台车设备3相连，并使混凝土罐车1通过拖泵向模板台车设备3输送混凝土浆液；通过模板台车设备3浇筑二衬边墙和拱腰混凝土，同时通过纵向灌注设备2进行土工布、防水板223敷设作业，并完成钢筋的绑扎；
117.s2、保持混凝土罐车1的位置不动，切换混凝土泵管接口，使混凝土罐车1通过混凝土泵管与纵向灌注设备2相连，并使混凝土罐车1通过拖泵向纵向灌注设备2输送混凝土浆液；通过调节组件使灌注管231进入模板台车设备3内的预设位置并进行纵向灌注；
118.s3、保持混凝土罐车1的位置不动，在完成预设位置处的混凝土灌注后，通过调节组件使灌注管231往掌子面方向移动，并在灌注管231的移动过程中持续完成混凝土的灌注；
119.当灌注管231完成最大的后退行程后，也即当通过调节组件使灌注管231往掌子面方向移动至最大行程处后，可以使混凝土罐车1与纵向灌注设备2往掌子面方向移动，直至灌注管231能够完成整个灌注作业；
120.s4、在灌注完成后，使灌注管231从模板台车设备3中退出，关闭模板台车设备3封口闸板，解除混凝土罐车1与纵向灌注设备2之间的连接，并将纵向灌注设备2移至所灌注的混凝土端面，进行防水板223铺设和钢筋绑扎作业。
121.在本实施例2中，虽然混凝土罐车1朝向掌子面，但是纵向灌注设备2中的灌注管231包括铰接管组2313、固定泵管2312和管2311，并在配合混凝土罐车1和模板台车设备3后，能够尽量使混凝土罐车1和模板台车设备3可以不与纵向灌注设备2一起移动，所以在整
个施工过程中，混凝土罐车1的位置是尽量保持不动的，全程尽量依靠调节组件来带动灌注管231进行移动，进而完成灌注作业。通过本实施例2不仅可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度，而且还可以尽量保证设备与掌子面之间存在较大的安全距离。
122.实施例3
123.如图16所示，本实施例3提供了一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，使用了实施例1中的隧道二衬混凝土纵向灌注系统。
124.实施例3与实施例2的区别在于，在本实施例3中，混凝土罐车1可以通过车载泵与纵向灌注设备2相连，以及混凝土罐车1可以通过车载泵与模板台车设备3相连。
125.具体地，本实施例3包括以下步骤：
126.先将实施例1中的隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道内的工作位并保持，混凝土罐车1、纵向灌注设备2和模板台车设备3顺次相连，且混凝土罐车1朝向隧道掌子面，模板台车设备3朝向隧道洞口；
127.t1、保持混凝土罐车1的位置不动，利用混凝土泵管将混凝土罐车1与模板台车设备3相连，并使混凝土罐车1通过拖泵向模板台车设备3输送混凝土浆液；通过模板台车设备3浇筑二衬边墙和拱腰混凝土，同时通过纵向灌注设备2进行土工布、防水板223敷设作业，并完成钢筋的绑扎；
128.t2、保持混凝土罐车1的位置不动，切换混凝土泵管接口，使混凝土罐车1通过混凝土泵管与纵向灌注设备2相连，并使混凝土罐车1通过拖泵向纵向灌注设备2输送混凝土浆液；通过调节组件使灌注管231进入模板台车设备3内的预设位置并进行纵向灌注；
129.t3、保持混凝土罐车1的位置不动，在完成预设位置处的混凝土灌注后，通过调节组件使灌注管231往掌子面方向移动，并在灌注管231的移动过程中持续完成混凝土的灌注；
130.当灌注管231完成最大的后退行程后，也即当通过调节组件使灌注管231往掌子面方向移动至最大行程处后，可以使混凝土罐车1带动纵向灌注设备2往掌子面方向移动，直至灌注管231能够完成整个灌注作业；
131.t4、在灌注完成后，使灌注管231从模板台车设备3中退出，关闭模板台车设备3封口闸板，解除混凝土罐车1与纵向灌注设备2之间的连接，并将纵向灌注设备2移至所灌注的混凝土端面，进行防水板223铺设和钢筋绑扎作业。
132.在本实施例3中，虽然混凝土罐车1朝向掌子面，但是纵向灌注设备2中的灌注管231包括铰接管组2313、固定泵管2312和管2311，并在配合混凝土罐车1和模板台车设备3后，能够尽量使混凝土罐车1和模板台车设备3可以不与纵向灌注设备2一起移动，所以在整个施工过程中，混凝土罐车1的位置是尽量保持不动的，全程尽量依靠调节组件来带动灌注管231进行移动，进而完成灌注作业。通过本实施例3不仅可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度，而且还可以尽量保证设备与掌子面之间存在较大的安全距离。
133.相比于实施2而言，本实施例3中的混凝土罐车1通过车载泵与纵向灌注设备2相连，由于车载泵机动灵活，且车载泵能够自带动力，所以可以简化混凝土罐车1、车载泵和纵向灌注设备2之间的连接，进而在实际作业时，能够减少作业步骤。例如，在本实施例3工作过程中，不用单独再对车载泵与纵向灌注设备2进行拆装。
134.实施例4
135.如图17所示，本实施例4提供了一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，使用了实施例1中的隧道二衬混凝土纵向灌注系统。
136.在本实施例4中，在将隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道内的工作位并保持时，混凝土罐车1、模板台车设备3和纵向灌注设备2顺次相连，且混凝土罐车1朝向隧道洞口，纵向灌注设备2朝向隧道掌子面。其中，混凝土罐车1可以通过拖泵或车载泵与纵向灌注设备2相连，混凝土罐车1可以通过拖泵或车载泵与模板台车设备3相连。
137.具体地，本实施例4包括以下步骤
138.t1、保持混凝土罐车1的位置不动，使混凝土罐车1通过混凝土泵管向模板台车设备3输送混凝土浆液、并通过模板台车设备3浇筑二衬边墙和拱腰混凝土；通过纵向灌注设备2进行土工布、防水板223敷设作业，并完成钢筋的绑扎；
139.t2、保持混凝土罐车1的位置不动、并切换混凝土泵管接口，使混凝土罐车1通过混凝土泵管向纵向灌注设备2输送混凝土浆液；通过调节组件使灌注管231进入模板台车设备3内的预设位置并进行纵向灌注；
140.t3、保持混凝土罐车1的位置不动，在完成预设位置处的混凝土灌注后，通过调节组件使灌注管231往掌子面方向移动，并在灌注管231移动的过程中持续完成混凝土的灌注；
141.t4、在灌注完成后，使灌注管231从模板台车设备3中退出，关闭模板台车设备3封口闸板，解除混凝土罐车1与纵向灌注设备2之间的连接，并将纵向灌注设备2移至所灌注的混凝土端面，进行防水板223铺设和钢筋绑扎作业。
142.在本实施例4中，混凝土罐车1朝向洞口方向，并且在整个施工过程中，混凝土罐车1的位置是尽量保持不动的，全程尽量依靠调节组件来带动灌注管231进行移动，进而完成灌注作业。虽然在施工过程中，可能会是灌注设备往掌子面的方向移动，但是纵向灌注设备2中的灌注管231包括铰接管组2313、固定泵管2312和管2311，并配合将混凝土罐车1和模板台车设备3设置于灌注设备远离掌子面一侧的方式，能够尽量使混凝土罐车1和模板台车设备3可以不与纵向灌注设备2一起移动，进而能够较大地增加灌注设备与掌子面之间的安全距离。而且，通过本实施例4还可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度。
143.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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种隧道二衬混凝土纵向灌注系统，其特征在于：包括混凝土罐车（1）、纵向灌注设备（2）和模板台车设备（3），所述混凝土罐车（1）用于向所述纵向灌注设备（2）和所述模板台车设备（3）输送混凝土浆液；所述模板台车设备（3）用于灌注或浇筑二衬边墙；所述纵向灌注设备（2）包括行走台车（21）、防水板敷设机构（22）和灌注装置（23）；所述防水板敷设机构（22）包括安装于所述行走台车（21）上的弧形轨道（221），所述弧形轨道（221）上设置有可打开或关闭的活动弧段（222）；所述灌注装置（23）安装于所述行走台车（21）上，且所述灌注装置（23）位于所述弧形轨道（221）和所述行走台车（21）之间，所述灌注装置（23）包括灌注管（231）和安装于所述行走台车（21）上的行走组架（232），所述行走组架（232）通过调节组件与所述灌注管（231）相连，所述调节组件用于带动所述灌注管（231）移动，且所述调节组件能够带动所述灌注管（231）从所述活动弧段（222）的位置处伸出所述弧形轨道（221）。2.根据权利要求1所述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，其特征在于：所述灌注管（231）包括管（2311）、固定泵管（2312）和铰接管组（2313），所述铰接管组（2313）包括至少两根依次铰接相连的连接管（23131），所述铰接管组（2313）的一端与所述管（2311）铰接、另一端与所述固定泵管（2312）铰接，所述固定泵管（2312）用于接收由所述混凝土罐车（1）输送的混凝土浆液。3.根据权利要求2所述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，其特征在于：所述灌注装置（23）还包括支撑架（233）；所述支撑架（233）的一端固设在所述行走组架（232）上、另一端与所述管（2311）相连，且所述支撑架（233）能够防止所述管（2311）发生摆动。4.根据权利要求3所述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，其特征在于：所述管（2311）包括喷管（23111）和导流管（23112），所述导流管（23112）的一端与所述喷管（23111）相连通、另一端通过铰接的方式与所述铰接管组（2313）相连通；且所述导流管（23112）包括至少两根可拆卸连接的连通管（231121），所述支撑架（233）与靠近所述铰接管组（2313）的所述连通管（231121）相连。5.根据权利要求4所述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，其特征在于：所述支撑架（233）的端部设置有限位座（234），且所述支撑架（233）通过所述限位座（234）与所述导流管（23112）相连；所述限位座（234）包括限位安装座（2341），所述限位安装座（2341）内设置有两组限位滚轮组（2342），两组所述限位滚轮组（2342）之间共同形成了所述导流管（23112）的限位区域，且每组所述限位滚轮组（2342）至少包括两个槽型滚轮（23421）。6.根据权利要求1所述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，其特征在于：所述混凝土罐车（1）通过混凝土泵管（11）与所述纵向灌注设备（2）的灌注设备进料管（20）相连通，以及与所述模板台车设备（3）的台车设备进料管（30）相连通，所述混凝土泵管（11）上设置有压力表（14）和流量计（15）；且在所述灌注设备进料管（20）上设置有用于通断所述灌注设备进料管（20）的第一开关阀（12），在所述台车设备进料管（30）上设置有用于通断所述台车设备进料管（30）的第二开关阀（13）。
7.根据权利要求1-6中任一所述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，其特征在于：所述灌注装置（23）还包括用于支撑所述管（2311）移动的支撑滚轮组件（235），所述支撑滚轮组件（235）位于所述行走组架（232）朝向所述管（2311）管口的一侧。8.一种隧道二衬混凝土纵向灌注方法，其特征在于：使用了如权利要求1-7中任一所述的隧道二衬混凝土纵向灌注系统，先将所述隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道内的工作位并保持，所述混凝土罐车（1）、所述纵向灌注设备（2）和所述模板台车设备（3）顺次相连，且所述混凝土罐车（1）朝向隧道掌子面，所述模板台车设备（3）朝向隧道洞口；所述隧道二衬混凝土纵向灌注方法包括以下步骤：s1、保持所述混凝土罐车（1）的位置不动，使所述混凝土罐车（1）通过混凝土泵管（11）向所述模板台车设备（3）输送混凝土浆液、并通过所述模板台车设备（3）浇筑二衬边墙和拱腰混凝土；通过所述纵向灌注设备（2）进行土工布、防水板敷设作业，并完成钢筋的绑扎；s2、保持所述混凝土罐车（1）的位置不动、并切换所述混凝土泵管（11）接口，使所述混凝土罐车（1）通过所述混凝土泵管（11）向所述纵向灌注设备（2）输送混凝土浆液；通过所述调节组件使所述灌注管（231）进入所述模板台车设备（3）内的预设位置并进行纵向灌注；s3、保持所述混凝土罐车（1）的位置不动，在完成所述预设位置处的混凝土灌注后，通过所述调节组件使所述灌注管（231）往掌子面方向移动，并在所述灌注管（231）的移动过程中持续完成混凝土的灌注；s4、在灌注完成后，使所述灌注管（231）从所述模板台车设备（3）中退出，关闭所述模板台车设备（3）封口闸板，解除所述混凝土罐车（1）与所述纵向灌注设备（2）之间的连接，并将所述纵向灌注设备（2）移至所灌注的混凝土端面，进行防水板铺设和钢筋绑扎作业。9.根据权利要求8所述的隧道二衬混凝土纵向灌注方法，其特征在于：在步骤s3中，当所述灌注管（231）完成最大的后退行程后，使所述混凝土罐车（1）与所述纵向灌注设备（2）往掌子面方向移动，直至所述灌注管（231）能够完成整个灌注作业。10.根据权利要求8或9所述的隧道二衬混凝土纵向灌注方法，其特征在于：将所述隧道二衬混凝土纵向灌注系统置于隧道内的工作位并保持时，所述混凝土罐车（1）、所述模板台车设备（3）和所述纵向灌注设备（2）顺次相连，且所述混凝土罐车（1）朝向隧道洞口，所述纵向灌注设备（2）朝向隧道掌子面；所述隧道二衬混凝土纵向灌注方法包括以下步骤t1、保持所述混凝土罐车（1）的位置不动，使所述混凝土罐车（1）通过混凝土泵管（11）向所述模板台车设备（3）输送混凝土浆液、并通过所述模板台车设备（3）浇筑二衬边墙和拱腰混凝土；通过所述纵向灌注设备（2）进行土工布、防水板敷设作业，并完成钢筋的绑扎；t2、保持所述混凝土罐车（1）的位置不动、并切换所述混凝土泵管（11）接口，使所述混凝土罐车（1）通过所述混凝土泵管（11）向所述纵向灌注设备（2）输送混凝土浆液；通过所述调节组件使所述灌注管（231）进入所述模板台车设备（3）内的预设位置并进行纵向灌注；t3、保持所述混凝土罐车（1）的位置不动，在完成所述预设位置处的混凝土灌注后，通过所述调节组件使所述灌注管（231）往掌子面方向移动，并在所述灌注管（231）移动的过程中持续完成混凝土的灌注；
t4、在灌注完成后，使所述灌注管（231）从所述模板台车设备（3）中退出，关闭所述模板台车设备（3）封口闸板，解除所述混凝土罐车（1）与所述纵向灌注设备（2）之间的连接，并将所述纵向灌注设备（2）移至所灌注的混凝土端面，进行防水板铺设和钢筋绑扎作业。

技术总结

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道二衬混凝土纵向灌注系统及方法。隧道二衬混凝土纵向灌注系统包括混凝土罐车、纵向灌注设备和模板台车设备，混凝土罐车用于向纵向灌注设备和模板台车设备输送混凝土浆液；模板台车设备用于灌注或浇筑二衬边墙；纵向灌注设备包括行走台车、防水板敷设机构和灌注装置；防水板敷设机构包括弧形轨道，弧形轨道上设有可打开或关闭的活动弧段；灌注装置包括灌注管和行走组架，行走组架通过调节组件与灌注管相连，调节组件用于带动灌注管移动，调节组件能够带动灌注管从活动弧段处伸出弧形轨道。本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向灌注系统在使用时，可以大幅度地简化作业步骤，降低人工劳动强度。低人工劳动强度。低人工劳动强度。