[发明专利]盾构小半径隧洞衬砌施工方法

权利要求书

1.一种盾构小半径隧洞衬砌施工方法，其特征在于，采用针梁式旋模全圆衬砌台车施工，针梁式旋模全圆衬砌台车包括针梁及针梁纵移系统、针梁前部支撑、针梁后部支撑、旋转偏移框架和模板系统；

所述针梁及针梁纵移系统包括针梁和针梁纵移装置；

所述针梁为箱型中空结构，顶板上沿着纵向设置有两个滑轮孔；

所述针梁纵移装置包括钢丝绳、钢丝绳收放机构、滑轮、调心轴承和针梁铰耳；

所述针梁铰耳设置在滑轮孔两侧，且位于针梁内；

所述滑轮的轮轴通过调心轴承与针梁铰耳转动连接，滑轮穿过滑轮孔；

所述钢丝绳收放机构设置在针梁内；

所述钢丝绳缠绕在钢丝绳收放机构上，绕过滑轮，两端穿过滑轮孔均位于针梁外；

所述针梁前部支撑和针梁后部支撑均支撑在针梁的底部，分别靠近针梁的前端和后端；

多个旋转偏移框架依次套设在针梁上，每个旋转偏移框架均包括内框架、外框架、内外框支撑、框架偏移施力机构和框架离合机构；

所述内框架为方型框架，套设置在针梁外，内高与针梁的外高一致，内宽大于针梁的外宽；

所述外框架包括相对设置的两个外框外环以及连接两个外框外环的外框纵梁，外框架套设在内框架外，外框外环和内框架之间通过多个内外框支撑连接，至少有1个外框纵梁位于针梁的左侧或右侧；

所述框架偏移施力机构穿过内框架的预留孔，外端与位于针梁左侧或右侧的外框纵梁固定连接，内端与针梁的对应侧纵向滑动连接；

两组框架离合机构分别位于内框架的左右两侧，框架离合机构的第一端与外框架铰接，第二端与相邻的旋转偏移框架可拆卸铰接；

所述模板系统包括两块端头模板以及设置在端头模板之间的n块中间模板，n=0，1，2，3……，模板均为全圆型；

所述端头模板的端头面与隧道轴线垂直，与相邻模板连接的连接面与隧道轴线斜交；

所述端头模板轴向的最长边长度的计算公式为，最短边长度的计算公式为，

式中：l₁为端头模板的中心长度，R为线路转弯半径，r为针梁式旋模全圆衬砌台车模板半径，即隧洞洞径；

所述中间模板两端的连接面均与隧道轴线斜交，且两端的连接面对称设置；

所述中间模板轴向的最长边长度的计算公式为，最短边长度的计算公式为，

式中：l₂为中间模板的中心长度，R为线路转弯半径，r为针梁式旋模全圆衬砌台车模板半径，即隧洞洞径；

每块模板套设在一架旋转偏移框架上，与旋转偏移框架的外框架转动连接，各块模板通过对应的旋转驱动机构驱动独立旋转；

与端头模板连接的旋转偏移框架中，至少有1个内外框支撑位于内框架上方的中心位置与钢丝绳的端部连接；

施工方法包括：

S1，伸长针梁前部支撑和针梁后部支撑，使针梁支撑旋转偏移框架和模板系统；

S2，根据隧道形式确定针梁式旋模全圆衬砌台车的模板形式

隧道为直线段时，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向分离，旋转各块模板使相邻两块模板的最长边和最短边处于同一水平面，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向闭合，多块模板组成与隧道直线段相适应的直线筒状结构；

隧道为曲线段时，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向分离，旋转各块模板使所有模板的最长边位于曲线段外环、最短边位于曲线段内环，相邻两块模板的最长边和最长边处于同一水平面，最短边和最短边处于同一水平面，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向闭合，多块模板组成与隧道曲线段相适应的折线筒状结构；

隧道为直线和曲线的过渡段时，处于直线段的模板为与隧道直线段相适应的直线筒状结构，处于曲线段的模板为与隧道曲线段相适应的折线筒状结构；

S3，针梁式旋模全圆衬砌台车纵向定位

通过钢丝绳牵引旋转偏移框架和模板系统沿着针梁纵向移动至隧道设计位置后；

S4，针梁式旋模全圆衬砌台车中线定位

启动框架偏移施力机构，调整旋转偏移框架在针梁上的横向位置，使旋转偏移框架全部居中；

S5，针梁式旋模全圆衬砌台车标高定位

调整针梁前部支撑和针梁后部支撑，将针梁高度调整至设计标高；

S6，面板展开

将模板调整为成为全圆型，至设计位置；

S7，放置配重，使针梁式旋模全圆衬砌台车重心下移；

S8，封端头模、安装止水带、浇筑混凝土；

S9，针梁前移及定位

浇筑的混凝土养护达到强度后，回缩针梁前部支撑和针梁后部支撑，由模板系统承重，针梁不承重，启动针梁纵移装置，使针梁前移至下一模的位置，再启动框架偏移千斤顶，调整针梁横向位置，使针梁起、终点位于隧道中线上，再伸长针梁前部支撑和针梁后部支撑，使针梁再次支撑旋转偏移框架和模板系统；

S10，脱模

S11，下一循环

重复步骤S2-11。