[发明专利]地下工程标准化装配式约束混凝土拱架智能安装方法

说明书

本发明公开了一种适用于地下工程标准化装配式约束混凝土拱架智能安装方法，在隧道外对单节拱架进行混凝土预灌注，将装配式节点与拱架进行精确焊接，进行拱架试拼装，并折叠形成装配式拱架，吊运至隧道掌子面后利用拱架安装设备对拱架进行架设，连接纵向定位装置，使用激光定位仪和拱架升降装置对整榀拱架进行精确定位，利用激光测距装置进行断面复查，打设锁脚锚杆，然后进行其他工序。本发明解决了约束混凝土拱架预灌注关键技术，实现了整榀拱架的吊运和一次性架设，提高了施工效率，保障了施工安全。

技术领域

本发明涉及一种适用于地下工程标准化装配式约束混凝土拱架智能安装方法。

背景技术

随着隧道交通建设的迅速发展，建设规模逐渐增大，在浅埋、偏压、高应力及断层破碎带等复杂地质条件下隧道建设的重难点工程增多。锚网喷、型钢拱架、格栅钢架等传统支护形式由于强度、刚度不足或支护不及时引发的拱顶冒落、大变形、支护构件破断等安全事故频发。约束混凝土拱架作为一种新型支护形式，具有高强、高刚的承载特性，已经在矿山巷道中得到了广泛的应用，近年来在交通隧道中也逐渐得到推广应用。同时，约束混凝土拱架相比于传统的型钢拱架支护，需向钢管内灌注混凝土，增加了现场施工工序，需对该施工工艺进行优化和改进。

同时，在隧道建设过程中，传统型钢拱架重量大，拱架安装主要靠人力施工，法兰节点拼装工艺复杂，施工困难，劳动强度大、施工效率低。隧道开挖完成到拱架架设期间，极易发生拱顶冒落、掉块等安全事故，易造成人员伤亡。隧道施工亟需一种安全、高效的机械化施工技术，以提高施工效率，保证施工安全。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种适用于地下工程标准化装配式约束混凝土拱架智能安装方法。本发明可解决传统支护形式强度不足的问题，同时能够保障施工安全、提高施工效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的地下工程标准化装配式约束混凝土拱架智能安装方法，包括以下步骤：步骤1：在隧道外对单节拱架进行混凝土预灌注，灌注密实后进行养护；

步骤2：按照拱架设计轮廓，利用套装装置将各节拱架的端部与装配式节点进行精确焊接，进行拱架试拼装，同时在拱架的设定位置安装纵向定位配套装置；

步骤3：按照拱架安装顺序对各节拱架进行折叠，拱架安装机吊运拱架至隧道掌子面前；

步骤4：利用拱架安装机和辅助安装机对拱架进行架设，在拱架表面连接纵向定位装置，两侧拱脚和拱顶部位设置激光定位仪，拱脚部位设置拱架升降装置；

步骤5：使用激光定位仪和拱架升降装置对整榀拱架进行精确定位后；安装该循环剩余拱架，利用激光测距装置进行断面复查，打设锁脚锚杆；然后进行其他工序。

进一步的，步骤1中所述的对单节拱架进行混凝土灌注，可采取顶部开口顺延灌注或底部开口顶升灌注两种方案。

进一步优选的，所述的顶部开口顺延灌注，是指在单节拱架相对高度较高的端部开设注浆口，采用混凝土输送设备对拱架自上而下进行灌注，并用振捣设备和震动电机对钢管内的混凝土进行实时不间断的压实处理。

进一步优选的，所述的底部开口顶升灌注，是指将单节拱架相对高度较低的端部开设注浆口，并在注浆口处设置特殊连接构造件，通过输送管与混凝土输送设备相连，对每节拱架自下而上进行灌注；同时在相对高度较高的端部设置一至多个排气孔，待排气口均匀流出混凝土表明灌注密实。

进一步的，步骤1中所述的对灌注后的单节拱架进行密实度检测，根据拱架长度和钢管周长，在拱架的径向和环向等间距布设检测点，使用超声波检测仪进行密实度检测，并配合人工敲击法，对于灌注不密实的部位应进行补浆，或者焊设钢板补强。