[发明专利]一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置及方法

说明书

本发明公开了一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置及方法，它解决了现有技术中模型试验中人工涂抹难度大，且施工质量差的问题，具有保证衬砌施工模拟的精度与质量，可以实现洞室深处的衬砌施工模拟的有益效果，其方案如下：一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，包括固定台；机械臂，机械臂支撑于固定台，且机械臂能够相对于固定台实现前进或后退运动，机械臂的端部与浇筑套管的一端连接，浇筑套管能够通入衬砌相似材料，且浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调；衬砌模架，浇筑套管的另一端伸入至衬砌模架内，衬砌模架的外部形状与待支护洞室形状一致，且衬砌模架开有若干用于喷射衬砌相似材料的衬砌窗口，且浇筑套管能够与至少部分衬砌窗口实现连通。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别是涉及一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置及方法。

背景技术

物理模型试验是根据相似原理采用缩尺模型研究工程施工的物理模拟方法，现已成为岩土工程、隧道工程等学科中常用的科研手段之一，使用模型试验模拟隧道工程时主要包括以下步骤：配制相似材料、填筑并夯实相似材料、埋设监测元件、继续填筑相似材料、断面开挖及支护、监测信息采集。

双连拱隧道作为常用的隧道结构形式之一，由于其开挖断面大，实际施工中常常采用双侧壁导坑法、CRD法、CD法等分部开挖法进行施工，将隧道断面划分成形状不一的异形断面分别进行开挖，各导洞开挖后再施作衬砌支护，衬砌常采用钢筋混凝土材料。现阶段在此类隧道进行分部开挖法的模型试验中对衬砌施工的模拟，存在以下问题：

1、现阶段大断面隧道开挖模型试验中常采用在开挖洞室内壁人工涂抹衬砌相似材料的方法来模拟隧道衬砌施工，但由于模型试验采用实际施工现场的缩尺模型(例如常采用1：50、1：100的比例尺模型)，连拱隧道采用分部开挖法时的各个导洞的断面空间狭小，且形状不一，人工涂抹的方法难以实施；

2、人工涂抹衬砌相似材料的方法，难以保证衬砌的厚度均匀及施作质量，当衬砌相似材料和隧道围岩相似材料粘合性欠佳时，很容易出现衬砌相似材料脱落的情况，严重影响模型试验的进度；

3、当隧道模型洞室进深较大时，模型洞室深处的衬砌相似材料施作难以实现，且不易观察衬砌施作情况。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工的装置，能够满足连拱隧道分部开挖模型试验中各分部异形洞室的衬砌施工的模拟需要，保证衬砌施工模拟的精度与质量，可以实现洞室深处的衬砌施工模拟，并实现衬砌施工模拟的实时监测，保证连拱隧道模型试验的顺利进行。

一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置的具体方案如下：

一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，包括：

工作台；

机械臂，机械臂支撑于工作台，且机械臂能够相对于工作台实现前进或后退运动，机械臂的端部与浇筑套管的一端连接，浇筑套管能够通入衬砌相似材料，且浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调；

衬砌模架，浇筑套管的另一端伸入至衬砌模架内，衬砌模架的外部形状与待支护洞室形状一致，且衬砌模架开有若干用于喷射衬砌相似材料的衬砌窗口，且浇筑套管能够与至少部分衬砌窗口实现连通。

上述的衬砌施工装置，用于连拱隧道分部开挖模型试验中，因为待支护洞室室有多个的，所以浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调整，满足不同待支护洞室的支护需求，通过衬砌模架的设置，便于通过衬砌窗口向待支护洞室内壁喷射衬砌相似材料，衬砌模架的外部尺寸小于待支护洞室的内部尺寸，在衬砌模架与待支护洞室内壁之间形成空腔，这样衬砌相似材料注入到空腔，进而在待支护洞室内壁形成衬砌支护，保证衬砌施工模拟的精度与质量，能够实现洞室深处的衬砌施工模拟。