新型智能衬砌台车施工自动控制系统研究与应用

为减少隧道二次衬砌空洞、裂缝、掉块等病害，解决普通衬砌台车在隧道衬砌施工中存在的搭接部位易损坏、浇筑量状况不能有效监控、拱顶不能有效振捣等问题，结合新型智能衬砌台车功能设计方案和传统施工工艺，基于引进信息化、智能化设计理念，研发出一套集成台车浇筑状况、台车布料系统、振捣系统、顶部压力监测、搭接监测系统、液压系统、侧部压力监测、行走控制系统、衬砌数据报表等功能的新型智能台车施工自动控制系统，并应用在张吉怀铁路1标吉首隧道。结果表明： 该系统可实现衬砌施工自动化、信息化和智能化，极大提高衬砌施工自动化水平，降低工人劳动强度，有效减少衬砌背后空洞，提高衬砌施工质量。     

自动布料带压浇筑隧道智能衬砌台车研制及应用

为解决隧道衬砌背后空洞及不密实、施工缝压溃、掉块、止水带偏位等技术难题，创新研制了自动布料带压浇筑隧道智能衬砌台车，构建了隧道衬砌混凝土自动布料、带压浇筑、施工缝零搭接和防空洞监测等新工艺体系，可减少或消除衬砌质量缺陷。试验表明： 1）采用自动布料封闭管路带压浇筑系统，能实现分层逐仓浇筑，减少混凝土离析和污染，实现单次换管2～3 min，提高效率35％以上，节省人工50%以上； 2）拱部采用自动振捣器，混凝土不密实减少85%以上； 3）运用双模式控制系统，提升定位精度和安全性，比普通台车定位时间缩短30 min以上； 4）采用“V”形槽零搭接装置，可避免施工缝顶裂和压溃，且利用可视化堵头板，方便施工； 5）应用智能集成控制系统，可实现自动布料、自动振捣、自动监测和自动生成数据报表，实现人机交互。     

隧道二次衬砌逐窗入模及带模注浆技术研究

为有效解决传统隧道衬砌工艺中衬砌拱顶脱空、浇筑混凝土厚度和强度不足等二次衬砌质量通病,提高衬砌整体性并提升二衬标准化施工水平,文章针对景文高速耙齿岩隧道项目工程,采用了新型可带模注浆的衬砌台车以替代传统的混凝土浇筑方式,并对台车模板和分流系统进行综合改造设计以更好的适配耙齿岩隧道衬砌工程的施工特点,在此基础上提出了完整的逐窗入模和浇筑混凝土施工流程。此外,针对带模注浆施工前的特殊情况提出了局部超前预注浆处理相关施工要点及工艺参数,最终对所采用的优化衬砌工艺进行了浇筑混凝土效果检验。衬砌工程质量检验评定结果表明：经逐窗入模及带模注浆施工后的混凝土强度、衬砌厚度及墙面平整度均满足施工技术标准,二衬质量得到明显改善。研究所采用的新型衬砌台车和逐窗入模系统解决了隧道二衬混凝土的固有施工技术缺陷,提高了施工工效,为隧道衬砌的标准化建设提供了可行的技术参考。     

铁路隧道衬砌品质提升信息化施工关键技术与成套装备创新

为提升铁路隧道拱墙衬砌、底部衬砌、水沟电缆槽衬砌结构实体品质，解决隧道整体衬砌质量缺陷难题，采用拱墙衬砌智能化模筑、底部衬砌一体化浇筑、水沟电缆槽同步一次性浇筑施工技术，结合混凝土自动喷雾养护施工工艺，有效减少或消除衬砌空洞、裂缝、不密实、渗漏水、止水带偏位、施工缝压溃、开裂掉块等质量缺陷问题； 通过成套装备研发，创新施工缝质量控制技术、拱顶浇筑饱满度控制技术、拱墙衬砌预防空洞施工技术、仰拱与边模一体化施工技术、水沟电缆槽机械化施工技术、喷雾养护温度及湿度自动化控制技术，提高铁路隧道衬砌混凝土浇筑、振捣、养护等工序施工工艺质量及施工标准，辅以信息化手段和自动监测技术，达到衬砌全过程质量可控。结果表明： 该施工技术与成套装备创新一定程度上可实现衬砌施工自动化、信息化和智能化，极大地提高衬砌施工技术水平，降低工人劳动强度，有效减少衬砌质量缺陷，提升衬砌施工品质，确保隧道衬砌满足设计及运营安全要求。     

隧道衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术的应用

为了解决隧道衬砌拱顶脱空及混凝土厚度不足等质量问题,从工艺原理、工艺特点和操作要点等方面介绍衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术。通过在蒙华铁路万荣隧道进行现场应用,发现采用衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术浇筑的混凝土饱满、密实,能有效解决拱顶衬砌厚度不足及脱空问题,在很大程度上提高衬砌的整体性。最后,从拱顶衬砌质量和注浆施工工序对带模注浆及回填注浆工艺进行对比。     

铁路隧道衬砌施工工装工艺及信息化技术试验研究

针对当前铁路隧道衬砌存在的拱顶脱空、施工缝处空鼓、混凝土开裂掉块、渗漏水等质量缺陷，对缺陷成因及工装工艺方面存在的不足进行简析。以张吉怀铁路吉首隧道为例，开展新型智能衬砌台车工装工艺及信息化技术研发和试验应用。提出分层自动浇筑、端头透明堵头板、拱顶斜孔浇筑、端头零搭接装置、加强型中埋式止水带等先进施工工装工艺。拱墙衬砌台车信息评估系统通过PLC智能集成台车浇筑状况、布料系统、拱顶自动振捣、拱顶空洞监测、端部搭接监测、侧部压力监测、液压系统、行走系统及衬砌数据报表，实现衬砌浇筑和质量控制实时可视化管控。通过现场试验和第三方检测验证，二次衬砌混凝土缺陷每250 m检测范围由31处减少至4处，混凝土强度提升约12%。     

基于张吉怀铁路隧道衬砌缺陷控制的新型信息化衬砌台车研究与应用

为有效解决、控制和减少衬砌开裂、掉块、脱空等质量缺陷,保障隧道工程建设安全和运营安全,系统地研发了新型信息化衬砌台车,并形成了以衬砌施工信息为基础的隧道二次衬砌病害控制方法。采用旋转式对接快速分料系统,解决了混凝土离析和施工冷缝问题,提高了混凝土浇注施工效率;采用自动振捣系统,减少了漏振、欠振现象,有利于保证混凝土的密实度;采用V型槽零搭接装置,克服了顶裂施工缝的问题;采用可伸缩式堵头板解决了超欠挖时端模封堵的难题;采用信息采集与控制系统,实现了自动化和信息化施工。试验证明,采用新型信息化衬砌台车能够减少开裂、掉块、脱空等衬砌质量缺陷,有效提高衬砌施工质量。     

模架一体化新型衬砌台车设计及应用技术研究

为解决传统的混凝土衬砌施工时边墙振捣安全性及其他工序车辆通行受阻等问题,以丽江至香格里拉铁路站前工程LXZQ-2标中义隧道工程为依托,通过对隧道混凝土衬砌施工工艺和台车结构进行系统分析和研究,确定单线铁路隧道模架一体化新型衬砌台车的设计方案和参数。该台车具有模架一体化技术以及新型便捷式振捣技术,并在中义隧道进行现场应用。结果表明： 1）该台车内部净空增大,装载机以及出碴车能够轻松通过台车底部,杜绝了磕碰等隐患; 2）关、拆模较旧台车提前2 h左右; 3）采用质量轻、42 V低电压新型振捣棒,安全性更高,同时借助于弹力卷筒、导向装置的作用可以大大降低工人振捣时的劳动强度。     

单洞双线铁路隧道仰拱施工质量控制技术研究

为有效解决和控制仰拱厚度不够、强度不足、施工缝翻浆冒泥及上拱等施工质量问题,保障隧道工程建设和运营安全,依托渝昆高铁昭通隧道工程,采用隧道扫描系统检测仰拱开挖断面,确保仰拱厚度满足设计要求;采用液压自行式整体仰拱栈桥,优化仰拱弧形模板,实现分段分层浇筑和振捣工艺,提高混凝土施工质量;采用分离式仰拱端头钢模板,预铺仰拱端头弧形带并安装橡胶背贴和中埋止水带,提高了施工缝质量,减少了施工缝翻浆冒泥现象;设置隧底纵向排水管及逆向导水管等优化隧底排水设计措施,解决了水害造成的仰拱上拱问题;制定并落实隧道仰拱施工质量管理措施。通过在渝昆高铁昭通隧道施工中采取以上措施,实现了仰拱零欠厚,仰拱混凝土强度满足设计要求,施工缝质量零缺陷。     

铁路隧道二次衬砌施工新方法及衬砌台车方案设计

为解决传统拱部二次衬砌施工存在的衬砌表面蜂窝麻面、裂缝,拱顶空洞及掉块等问题,以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,介绍隧道拱部拼装式二次衬砌施工方法及对应的施工台车设计方案。同时,对台车侧边墙浇筑纵向封堵方案进行比选,最终形成了适用于3类不同衬砌结构的模板台车设计方案。方案中3种台车主体结构相通,共用支撑系统、液压系统、行走系统、边模及其他附属系统,可实现低成本改装。理论研究揭示:采用拼装式新方法后,与原二次衬砌整体式浇筑有关的拱部缺陷迅速减少,可减少行车安全隐患,节省混凝土浇筑时间,提高混凝土衬砌施工效率。     

隧道二次衬砌质量控制新技术

为解决隧道二次衬砌背后脱空、混凝土不密实、厚度不够、强度不足、施工缝开裂掉块等施工质量问题,依托在建的张吉怀铁路某隧道工程,施工中采用三维激光隧道扫描测量系统确保初期支护断面不侵限;采用激光定位和磁焊机焊接提升防水板固定效果;研发并使用新型台车分层逐窗自动布料系统,实现隧道拱墙衬砌混凝土自动分层逐窗浇筑;设置刹尖孔、拱顶安装防空洞监测装置和液位器装置,有效防治拱顶空洞;优化拱部振捣方式和施工缝施工工艺;制订并落实隧道二次衬砌质量管理新办法的技术和管理措施。通过以上措施,实现二次衬砌厚度零欠厚,拱部脱空率下降至5%以内,二次衬砌混凝土强度满足设计要求,总体施工质量得到大幅提高,为隧道施工和运营安全提供保障。     

基于分布式压密传感器的隧道衬砌防脱空主动监测

为解决二次衬砌脱空的问题，实现在浇筑过程中对衬砌脱空的主动监测，结合隧道二次衬砌衬背脱空的成因，研发基于分布式压密传感器的隧道衬砌脱空主动监测系统。该系统由分布式压密传感带、延长线、直显终端及工业电脑组成，具有原理简单、安装便捷等优点。通过在衬砌层间预埋分布式压密传感器，对浇筑过程进行主动监测，结合带模注浆技术，实现对衬砌脱空的精准注浆与快速处治，有效解决隧道衬砌脱空问题。在验证试验中，系统在浇筑过程中共发现2处拱顶空洞，证明该系统对脱空监测的有效性。同时，该系统在国内部分重点铁路线已经取得应用，现场应用情况表明，该系统对二次衬砌拱顶脱空的识别准确率可达到95.5%。     

基于主动监控的隧道衬砌防脱空效果分析与施工优化

质量主动监控衬砌浇筑过程是预防隧道拱顶脱空的新技术。依托西南某隧道,开展基于主动监控结果指导衬砌浇筑和带模注浆优化的效果评价试验。结果表明：利用监测结果指导混凝土浇筑,可显著提高拱顶密实率,两模衬砌拱顶密实率达到96.19%、98.10%;现有混凝土泵送浇筑技术难以完全浇筑密实,带模注浆是提高密实率的重要手段,但现有固定注浆口径向注浆的方案效果有限,除要充分利用主动监测结果指导带模注浆外,还需进一步改进注浆技术并实施有效监控。     

山岭隧道二次衬砌防脱空主动监控平台及精准补浆技术

为实现隧道衬砌浇筑质量的主动管控,对衬砌防脱空技术和管理工作实施有效监管,基于分布式压密传感器技术开展了隧道衬砌防脱空主动监控平台的研发。通过分析衬砌浇筑工序流程及监管要求,开展了浇筑监控任务流程规划、主动监控平台技术选型和总体设计,应用无线通信和云平台技术开发了主动监控平台,实现了从浇筑准备、过程监控到成果应用的全流程有效管控。在此基础上,研发了纵向抽拔式精准补浆系统,根据监测结果按需移动出浆口,达到精准和低压带模补浆,提高了带模注浆的针对性和效率,进而实现防脱空监控与处置的闭环管理。     

长仰拱栈桥在黄土隧道施工中的应用

为确保黄土隧道施工安全,初期支护结构尽快封闭成环,解决隧底仰拱及填充施工质量通病,利用黄土隧道开挖非爆破作业的特点,在黄土隧道施工中利用长大仰拱栈桥。通过在长仰拱栈桥上配置仰拱模板和混凝土捣固整平装置,有效减少了仰拱立模时间,提高了仰拱混凝土振捣质量。该工装能保证隧道开挖、初期支护、仰拱开挖及二次衬砌作业有序开展,极大地提高了施工工效,经济和社会效益明显提高。     

漫谈矿山法隧道技术第五讲——衬砌（一）

从使用性、应对未来不确定因素和特殊围岩时补充支护的力学功能等方面分析二次衬砌的功能,说明二次衬砌是确保隧道使用性、耐久性、降低不确定因素影响及具有力学功能的不可或缺的构件。分析衬砌的耐久性： 目前各国对衬砌的计划使用期限的规定一般是100年;调查显示,混凝土衬砌经过修补或采用“预防维护”体制,可以满足100年的耐久性要求,但运营隧道的衬砌有随时间逐渐劣化的趋势。隧道结构劣化的原因除了施工质量未达到设计要求外,主要是围岩劣化和衬砌本身劣化。结合日本的试验分析认为： 在耐久性设计中,可以不考虑围岩劣化的问题。混凝土衬砌的耐久性,多数情况下取决于混凝土的施工工艺。调查发现目前衬砌存在的主要问题有： 1）衬砌混凝土不密实; 2）衬砌背后留有空洞; 3）衬砌厚度不均匀,拱顶厚度偏薄且留有空隙; 4）衬砌混凝土存在潜在的裂缝。总结各国在提高隧道二次衬砌耐久性方面的主要措施： 1）尽可能不采用钢筋混凝土衬砌; 2）采用钢筋混凝土时,保护层厚度应不小于50 mm; 3）采用喷混凝土作为二次衬砌时,除计算厚度外,应增加50 mm的保护层厚度; 4）二次衬砌应设置仰拱; 5）仰拱和拱墙须“闭合成环”; 6）改善混凝土施工工艺; 7）减少混凝土衬砌的初始缺陷。认为在现有技术的基础上做好6）、7）两点,衬砌的耐久性将得到极大的改善。针对6）、7）两点,介绍日本在衬砌施工关键工艺--浇筑、捣固和养生方面的做法： 拱顶部水平压入浇筑工法、隧道衬砌拱顶捣固系统、喷雾养生和采用塑料模板,以期为我国同仁提供借鉴。     

隧道衬砌混凝土施工质量监理要点

隧道工程中二次衬砌模筑混凝土浇筑时,经常出现诸如模间错台、漏浆,工作通道窗处错台,混凝土表面冷缝明显、色泽不一致以及渗漏、渗水等外观质量问题.如果控制不好,将直接影响隧道二衬混凝土甚至隧道整体工程质量.文章通过吉(林市)草(市镇)高速公路石咀子隧道二次衬砌模筑混凝土浇筑工程实践,就如何保证隧道二衬混凝土施工质量,有效弱化上述混凝土质量缺陷,介绍了监理监控要点,供同行参考.     

L型接头混凝土衬砌模板台车设计

为解决铁路隧道二次衬砌拱顶背后空洞、衬砌厚度不足、掉块等问题,提出混凝土预制技术与现浇技术有机结合,二次衬砌拱部使用预制管片,其余部位依然使用现浇混凝土的技术方案,为此研制L型接头混凝土衬砌模板台车。重点介绍该台车的结构组成和设计,确定设计方案和参数,简要说明在重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道的现场应用。该台车的使用能缩短施工工期,减少施工人员数量,解决拱顶掉块问题。     

纤维喷射混凝土单层衬砌施工技术探讨

摩天岭隧道通风斜井左洞,坡度大于24°,长度接近1400m,在此条件下进行施工难度极大,特别是在二次衬砌的施工中,斜井内大规模混凝土的运输、衬砌台车的加固、定位和模筑混凝土的振捣等作业的危险性很大,施工质量难以保证。因此,该工程施工中采用了相对简单、方便,但强度满足工程运营要求的纤维喷射混凝土单层衬砌。论文以摩天岭隧道斜井单层衬砌施工为工程背景,对大坡度斜井纤维喷射混凝土的工程特性及纤维喷射混凝土作为隧道永久衬砌的施工工艺等进行了介绍和探讨,其相关研究和结论直接服务和指导了摩天岭隧道的斜井施工。     

明挖隧道衬砌多点对称布料混凝土浇筑施工方法研究

隧道衬砌施工是隧道施工质量控制的关键工序,如果控制不佳,极易引起衬砌开裂等施工病害.传统的衬砌布料施工直接采用混凝土泵送设备浇筑,在浇筑过程中需要不断移动布料点位置,施工效率较低,易出现冷缝、局部不密实等病害.为了解决这一问题,该文以京雄铁路机场2号线为依托,通过理论研究与现场试验相结合,研究一种多点对称布料混凝土浇筑...