隧道(洞)连续出碴、衬砌与开挖同步的施工方法

技术领域

本发明属于隧道(洞)衬砌与出碴技术，主要涉及一种隧道(洞)连续出碴、衬砌与开挖同步的施工方法，以解决现有隧道(洞)内衬砌模板台车施工与皮带输送机出碴及运输车辆的空间干涉问题。

背景技术

目前隧道建造采用的工法主要有钻爆法(矿山法)、TBM法(tunnel隧道bore钻进machine机器，简称TBM，用于硬岩掘进称为TBM，用于软岩掘进称为盾构，为大型的全断面隧道施工设备)、浅埋暗挖法等三种。不管哪一种工法，其开挖弃碴运输都可以采用汽车运输、轨道运输、长距离连续皮带运输等三种方式中的任一种。在三种施工运输方式中，皮带运输是长距离运输最有效和经济的一种，故在目前长大隧道施工中越来越趋向于采用。

隧道建造除了断面开挖成形外还需要进行永久性支护，隧道永久性支护的方式一般有预制混凝土管片环支护(主要为TBM法)、混凝土浇注支护(衬砌)和纤维混凝土喷射支护3种，前两种支护方式采用的最多。采用混凝土浇注支护方式时需要钢模板台车作为支护结构内轮廓面的成形和支撑结构。而钢模板台车是一种大型的钢结构，在隧道内部占据相当大的空间，因此隧道开挖施工采用衬砌作为永久性支护时，特别是较小断面直径的TBM隧道，一般都在隧道开挖完成后再进行衬砌作业，以避免开挖运输工序和衬砌工序的相互干扰。但隧道建造的总工期会延长。

为了缩短隧道建造的总工期，隧道界很早就提出过同步衬砌工法，即隧道开挖和衬砌同步进行，该种工法在较大断面的、及采用轨道和汽车运输的隧道建造中得以实现。但在采用输送带作为碴土运输的隧道，特别是较小直径的隧道建造，同步衬砌还从未实现过，原因是输送带装置需要穿过钢模板台车，而钢模板台车需要一个循环接一个循环的向前移动，但输送带装置是固定的，并对安装精度敏感，稍有位置改动即引起皮带跑偏。因此在同步衬砌技术领域，长距离连续皮带运输与钢模板台车相互干涉问题一直未能解决。

除了皮带运输与钢模板台车本身的干涉，当采用皮带运输弃碴时，还需要配置辅助汽车或轨道运输用于运送隧道施工所需的其他材料，因此还需要保留汽车或轨道的运输通道，在狭窄的隧道空间条件下，即要解决皮带运输与钢模板台车本身的干涉，又要留出汽车或轨道的运输通道，使采用长距离连续皮带运输时的同步衬砌问题更复杂。过去设计过多种使输送带装置穿过钢模板台车的技术方案，因在实践中都不具备可行性，因而均未实际采用。

发明内容

本发明提出一种隧道(洞)皮带输送机连续出碴、模板台车衬砌与开挖同步的施工方法，其主要目的就在于实现隧道施工中的皮带输送机连续出碴和模板台车随隧道开挖同步衬砌，还可使汽车或轨道运输机械运输隧道施工所需的设施及其它材料。

本发明采取下述技术方案实现其发明目的：在隧道(洞)内设置皮带输送机并使皮带输送机前端位于开挖工作区域，由开挖工作区域至钢模板台车衬砌区域的皮带输送机位于TBM法施工已铺放的仰拱预制块上或在钻爆法施工时通过悬吊方式悬挂在隧道(洞)的顶部；在钢模板台车的前方皮带输送机位于已铺放的仰拱预制块或现浇仰拱基础上，在通过模板台车时使皮带输送机位于模板台车门架内一侧已铺放的仰拱预制块或现浇仰拱基础上；钢模板台车门架内的另一侧为汽车通道或轨道，供运输机械通过；利用钢模板台车本身循环前接的轨道，在钢模板台车前面设置一个先行于钢模板台车的钢结构工作架，用以处理欠挖作业及铺放防水板；皮带运输机穿过钢模板台车后其由衬砌作业区域至隧道(洞)口位于TBM法施工已铺放的仰拱预制块上或在钻爆法施工时仍然通过悬吊方式悬挂在隧道(洞)的顶部。

采用TBM法施工的隧道，在钢模板台车的后面，利用钢模板台车本身循环前接的轨道，设置一个跟随钢模板台车前行的钢结构会车平台，所述会车平台位于皮带运输机的上方，会车平台的两端具有坡道或坡轨，供运输汽车或有轨运输机械利用其会车，在所述会车平台上放置混凝土输送泵、混凝土运输车和牵引机车。

在TBM法施工的隧道，在TBM刀盘后面的隧道底部至洞口安装有仰拱预制块，皮带运输机从TBM出来后即放置在仰拱预制块上，向后顺延到模板台车的衬砌区域，由钢模板台车至隧道洞口，具有平行设置的皮带输送机、单车行走的通道或单轨；在模板台车前后隧道的会车点设置有简易会车支架，该支架的高度＞运输车辆，将皮带输送机引至会车支架上，会车支架下供运输汽车会车或铺设双轨和道岔供有轨运输机械会车。

采用钻爆法施工的隧道，其隧道底部的仰拱基础采用现浇混凝土制作，即由自身具有循环前接轨道的移动栈桥进行浇注作业；在开挖面后方将皮带输送机悬挂在隧道(洞)顶部，与隧道施工的通风管平行，其下方利用移动栈桥进行隧道底部仰拱基础的现浇制作并使运输车辆从移动栈桥通过；皮带输送机在钢模板台车前即衬砌区域前方被向下引至地面，穿过钢模板台车时，其位于钢模板台车门架的一侧，从钢模板台车穿过后再向上引至隧道(洞)的顶部呈悬挂结构，以使无轨或有轨运输车辆的通行，并可制作仰拱基础两侧的排水沟等隧道设施。

钻爆法施工时，皮带输送机位于装载机、破碎机、刮板运输机后端接收并输送弃碴，在开挖区域皮带输送机位于地面上的长度为100～200米，后由吊索悬吊上引至隧道(洞)顶部并与隧道施工的通风管平行，输送机下方由移动栈桥随开挖面后进行隧道仰拱基础的混凝土现浇制作，在通过进行衬砌作业的钢模板台车前被下引过渡至已现浇制作好的仰拱基础上，穿过钢模板台车时皮带输送机位于模板台车门架一侧并与运输通道平行设置；通过钢模板台车后又由吊索悬吊上引至隧道(洞)顶部并与隧道施工的通风管平行；根据隧道施工规范和施工工艺的要求，综合考虑钻爆法施工进度的因素，在钢模板台车衬砌区域，输送带一次放置在仰拱基础面上的长度约为300～400m。模板台车在该区域段衬砌作业完成后，也即当钢模板台车移动至该段皮带输送机前端时，将钢模板台车前方的被悬挂在隧道(洞)顶部的皮带输送机放下置于地面仰拱基础上，该段输送带长度同样约为300～400米，同时将钢模板台车后部的位于地面仰拱基础上长度为300～400米的皮带输送机重新悬挂在隧道(洞)的顶部。

皮带输送机将碴土运送出隧道(洞)口后，不再受空间干涉问题的制约，是直接用皮带输送机将弃碴运送到弃碴场，还是先将碴土运送到转运场，然后再用自卸汽车从转运场转运至弃碴场，需要根据隧道(洞)外的场地布置、道路交通及经济效益情况综合考虑确定。

本发明提出的方法可有效解决隧道施工时的皮带输送机出碴、钢模板台车随隧道开挖同步衬砌及运输作业存在的空间干涉问题，使皮带输送机连续出碴、钢模板台车随隧道开挖同步衬砌、车辆运输的同时作业得以实现，从而提高隧道施工的效率，缩短隧道施工周期。

附图说明

图1～图6为TBM法施工皮带输送机与钢模板台车、工作架及与会车平台、会车支架空间位置示意图。

其中：

图1为皮带输送机穿越钢模板台车基本布置示意图。

图2为钢模板台车脱模前移时与输送带基本布置示意图。

图3为钢模板台车后面会车平台与输送带布置示意图。

图4为钢模板台车前面工作架与输送带布置示意图。

图5为钢模板台车前后隧道中会车点简易支架与输送带布置示意图。

图6-1、6-2为输送带穿越钢模板台车及衬砌区域纵断面示意图。

图7～图11为钻爆法施工皮带输送机与钢模板台车、工作架及移动栈桥施工、输送带悬挂空间位置示意图。

其中：

图7为钻爆法施工输送带穿越钢模板台车基本布置示意图。

图8为钻爆法施工钢模板台车脱模前移时与输送带基本布置示意图。

图9为钢模板台车前面输送带悬挂及移动栈桥施工示意图。

图10为输送带穿越钢模板台车及衬砌区域纵断面示意图。

图11为钢模板台车后面输送带悬挂及水沟施工示图。

图中，1、通风管，2、钢模板台车，3、衬砌混凝土，4、钢模板台车门架，5、边墙基础，6、预制仰拱块，7、皮带输送机，8、轨道车辆，9、模板脱模间隙，11、会车平台，12、钢模板台车循环前接的轨道，13、会车平台两端坡轨，14、工作架，15、简易会车支架，16、牵引机车，17、混凝土输送车，18、混凝土输送泵，19、辅助运输轨线，20、单开道岔，21、隧道底部浇注基础，22、运输汽车，23、移动栈桥，24、倾卸汽车，25、吊索，26、移动栈桥下部施作的仰拱基础，28、移动栈桥前悬挂的输送带，31、开挖面碴土，32、装载机，33、破碎机及刮板输送机，34、输送带及前部延伸装置，35、临时循环轨道，36、需要制作的仰拱基础。