[发明专利]离心式造型混凝土衬砌的制造方法和制造设备

说明书

本发明涉及一种采用隧道开挖保护法的混凝土隧道衬砌及其制造方法和制造设备，适用的隧道直径约1．5米到7．0米；

围绕直径为若干米的隧道内表面铺设隧道衬砌通常使用混凝土拼装段、混凝土砌块以及类似材料制成。

采用隧道开挖保护法的隧道衬砌需要的功能是外表面需要与保护机器紧密接触来防止水渗透。

换言之，隧道衬砌的外周面一定要有良好的尺寸精度，高水密性和光滑的表面光洁度。这种衬砌可制成分开的拱形板，然后在工作现场组装成圆柱形。所以，相邻衬砌间连接部分必须具有高水密性。为提高水密性，隧道衬砌的连接表面由设置有相互接合的凸台和凹槽。

拱形板状的混凝土衬砌的传统制造是采用把钢筋或联接器安装在固定模板中的方法，这样隧道衬砌的外周面就成为混凝土的上表面，再把混凝土注入模板中，用振动器压实混凝土，于是混凝土衬砌就在混凝土上表面手工制造完了。

另一方面，还可以采用在离心式造型滚筒中进行模板成形的已知制造方法，滚筒内径要与隧道衬砌外径相等，在滚筒内注入混凝土，因此离心地造型出拱形板状的隧道衬砌。

采用离心造型制造出的隧道衬砌，在其外径部分被压实的混凝土具有优良的特性，较高尺寸精度和光洁表面，以及优良的水密性。然而，在相邻隧道衬砌间的连接部分还不是很理想。

即，在制造拱形板状隧道衬砌时，隧道衬砌外圆周边缘表面设置的凸台或凹槽不是很精确成形，在混凝土表面上产生蜂窝表面。此外，由于模板内表面和混凝土的连接表面处有旋转惯性力的存在，在离心造型滚筒旋转方向的顺流边产生了微隙，从而导致了在混凝土表面出现水程的问题。衬砌圆周边缘的端面与模板内表面相连接，成为相邻衬砌的连接面，通常把这个联接面制成凸台-凹槽接合连接。在恶劣条件下，有凸台-凹槽接合联接部分产生断裂的危险，作为混凝土衬砌的最重要的一个因素的水密性也就丧失了。

本发明研究了一种工艺，就是把隧道衬砌分成具有适当尺寸的几个拱形部分并进行离心造型，从而特别地提高了上述连接表面的水密性，进一步有效地制造出高质量的隧道衬砌，在外圆周面和相邻表面的精度特别优良。

本发明的一个目的在于提供一种适用于隧道开挖保护法的隧道衬砌，此种衬砌具有精确圆环的，极度光滑的外圆周面并具有高强度。

本发明的另一个目的在于提供一种有效地简便地制造高质量隧道衬砌的方法。

本发明的进一步目的在于提供一种在隧道衬砌圆周方向上施加预应力的构制方法以及采用这种结构的设备。

本发明的更进一步目的在于提供一种把分开的衬砌置于离心式造型滚筒内制造出类似隧道衬砌的拱形板的方法。

本发明的一个特别的目的在于在每一离心混凝土衬砌的外圆周面边缘，构成具有高尺寸精度和紧密形状的凹槽的或突台的部分，特别要制成高质量的紧密混凝土，用以防止在离心式造型混凝土衬砌旋转方向顺流边上模板内表面连接部分产生水程。

本发明的另一个特别的目的在于提供一种制造大外径隧道衬砌的工艺，制造这种衬砌所使用的离心式造型滚筒的直径小于所制造的隧道衬砌的外径。

本发明的进一步特别的目的在于提供一种在用于制造混凝土衬砌的离心式造型滚筒中安装／拆卸离心式造型模板的设备，它包括一种筒单且确定的模板支撑设备。

本发明的另一更进一步特别的目的在于提供一种用于从离心式造型滚筒中安装和拆卸模板的辅助传动装置。

本发明的额外目的在于提供一种易于对比传统隧道衬砌直径大的隧道衬砌进行离心造型的工艺。

为达到上述目的，本发明的工艺设备将描述如下：

本发明的隧道衬砌包括一种由直衬砌和锥形衬砌组成的环形连接体，每个直衬砌展开后为矩形，每个锥衬砌为梯形。

上述隧道衬砌最好包括两个直衬砌，每个中心角为90°，两个单锥形衬砌，每个平均中心角为(90°-α)，和一个双锥形衬砌，平均中心角为2α。这就使标准减化，在隧道内易于铺设，并便于制造。此外，隧道衬砌展开后，其平均中心角是指对应于梯形上下边的中心角的算术平均值，此外，α是小于90°的任意角，最好选为10°左右。

在本发明的隧道衬砌中最好使用凸台-凹槽接合连接以得到外圆整体连接和环-环整体连接，从而提高了绝水效果。

相邻衬砌间的连接部分装有一种座，为把衬砌的内圆周与外圆周隔开，其中放入条形密封材料，一种啮轧装置用于压紧密封材料，从而有可能确保良好的水密性。

根据本发明，提供了一种构制带有预应力混凝土隧道衬砌的方法，其步骤如下：