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申请/专利权人：中铁十七局集团第三工程有限公司

摘要：本发明公开了一种隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置及方法，涉及混凝土养护技术领域，包括密封机构、推顶机构、行走机构和蒸汽发生控制监测机构，密封机构包括与拱面形状相适配的密封层，推顶机构包括设于密封层下侧的框架以及设于框架上的用于推顶密封层的千斤顶，行走机构包括连接于框架下端的轨行轮和设置与地面上的走形钢轨，蒸汽发生控制监测机构包括设置于框架上的蒸汽发生机构和控制监测机构，蒸汽发生机构的蒸汽管路连通设于密封层上的蒸汽喷嘴，已解决现有的混凝土养护措施不力，衬砌混凝土逊强、表面开裂、脱皮掉块等质量问题。

主权项：1.一种隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:包括密封机构、推顶机构、行走机构和蒸汽发生控制监测机构，所述密封机构包括与拱面形状相适配的密封层，所述推顶机构包括设于所述密封层下侧的框架以及设于框架上的用于推顶密封层的千斤顶，所述行走机构包括连接于框架下端的轨行轮和设置与地面上的走形钢轨，所述蒸汽发生控制监测机构包括设置于框架上的蒸汽发生机构和控制监测机构，所述蒸汽发生机构的蒸汽管路连通设于密封层上的蒸汽喷嘴；所述框架包括由方光管制作而成的多个横梁、纵梁和立柱，底层横梁内部浇筑有混凝土，所述千斤顶设置于横梁和立柱上，所述千斤顶的推顶方向为竖向推顶和横向推顶两个方向，所述千斤顶底部还设有调节底座，所述轨行轮安装于底层横梁下侧，底层横梁与走形钢轨之间设有螺旋千斤顶；其中，分别利用两套并联液压管络对竖向所述千斤顶和横向所述千斤顶加压；所述密封层材质为轻型柔性隔热板材，所述密封层的边缘与拱面墙体之间挤压有充气气囊，所述密封层的下侧通过密封帘与地面连接；隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置的使用方法，其特征在于：（1）将该装置设置在走形钢轨上，利用螺旋千斤顶顶升该装置，转换受理体系，将装置重量均匀作用在走形钢轨上，约束框架自由移动；启动竖向液压系统推动密封层向上举升至所有竖向的限位支座与隧道拱顶顶紧；启动横向液压系统推动密封层向两侧张开至所有横向的限位支座与隧道侧墙顶紧；启动电动气泵向充气气囊中压入压缩空气使之膨胀后封闭密封层四周；人工配合放下下部密封帘，用柔性管将蒸汽引入密封帘与侧墙底部形成的密封空间内并用密封帘两端的余量封堵端头；（2）启动蒸汽发生器，向密封层及密封帘与二衬之间送入蒸汽，根据监测的温度和湿度数据，控制和调整送汽量，按照静停、升温、恒温、降温四个阶段进行养护；（3）养护结束后，按照关闭蒸汽发生器→充气气囊卸压→横向液压系统卸压→竖向液压系统卸压→人工辅助收起密封帘→降低螺旋千斤顶顺序进行操作。

全文数据：隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置及方法技术领域[0001]本发明涉及混凝土养护技术领域，特别是涉及一种隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置及方法。背景技术[0002]衬砌是平衡围岩应力、延长隧道使用寿命、保证安全运营的重要工程措施。[0003]随着隧道工程的技术进步，就隧道衬砌技术而言，已全面采用初期喷锚支护+柔性防水层+钢筋混凝土二衬的复合衬砌结构，施工方法也由全段面拱顶及侧墙衬砌台车+泵送混凝土工艺，取代了先拱后墙+小模板拼装+人工上料的衬砌方法，施工效率得到大幅提升。[0004]养护是混凝土施工的重要工序之一，目前，常用的有洒水覆盖、养护剂喷涂和蒸汽养生等方法。[0005]混凝土浇注完成后，混凝土在静止状态下进行水化反应水泥颗粒转换为结晶），在水化作用下混凝土逐渐硬化强度逐渐增长），混凝土早期强度增长速度较快，后期强度增长速度逐渐下降。[0006]混凝土配比中的水分，是完成水化反应的基本条件，洒水养护是为混凝土构件表面提供高湿度环境，能够有效防止混凝土脱水，保证了混凝土充分水化，从而保证混凝土最终强度;喷涂养护剂对混凝土构件表面进行封闭，也能够有效防止混凝土脱水，保证混凝土充分水化，从而保证混凝土最终强度;蒸汽养生是同时为混凝土构件提供高湿度和较高温度的环境，在保证了混凝土充分水化，保证了混凝土最终强度的同时，还加快了水化反应的速度，可在短时间内快速提高混凝土的强度。在隧道二衬混凝土施工中，蒸汽养生效果优于洒水养护、喷涂养护剂，受断面形状、施工环境的制约，在实际施工过程中更难实现。[0007]以往隧道施工技术原始，施工循环周期长，衬砌混凝土浇注后并不急于拆模，模板的密封性封堵了混凝土水分逃逸路径，（称为带模养护效应），多年的工程实践验证，即便不采取其他养护措施，也不会对混凝土的最终强度造成明显影响，形成隧道二衬混凝土不养护的惯性思维。[0008]由于隧道二衬施工技术的快速发展，衬砌台车+泵送混凝土工艺的应用，机械化程度的大幅提升，衬砌施工循环周期缩短，导致二衬混凝土带模养护效应大幅削弱。同时随着高速铁路的发展，高性能混凝土的应用对混凝土的质量提出了更高的要求。加之施工人员的惯性思维，忽视了二衬混凝土养护的重要性，导致现有的混凝土养护措施不力，衬砌混凝土逊强、表面开裂、脱皮掉块等质量问题频发。发明内容[0009]本发明要解决的技术问题是提供一种隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置及方法，以解决现有技术中存在的现有的混凝土养护措施不力，衬砲混凝土逊强、表面开裂、脱皮掉块等质量问题。[0010]为解决上述问题，本发明采取的技术方案是提供一种隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置及方法，包括密封机构、推顶机构、行走机构和蒸汽发生控制监测机构，所述密封机构包括与拱面形状相适配的密封层，所述推顶机构包括设于所述密封层下侧的框架以及设于框架上的用于推顶密封层的千斤顶，所述行走机构包括连接于框架下端的轨行轮和设置与地面上的走形钢轨，所述蒸汽发生控制监测机构包括设置于框架上的蒸汽发生机构和控制监测机构，所述蒸汽发生机构的蒸汽管路连通设于密封层上的蒸汽喷嘴。[0011]优选的，所述密封层材质为轻型柔性隔热板材，所述密封层的边缘与拱面墙体之间挤压有充气气囊，所述密封层的下侧通过密封帘与地面连接。[0012]优选的，所述框架包括由方光管制作而成的多个横梁、纵梁和立柱，底层横梁内部浇筑有混凝土，所述千斤顶设置于横梁和立柱上，所述千斤顶的推顶方向为竖向推顶和横向推顶两个方向，所述千斤顶底部还设有调节底座，所述轨行轮安装于底层横梁下侧，底层横梁与走形钢轨之间设有螺旋千斤顶。[0013]优选的，所述密封层用于承接千斤顶推顶的区域处设有采用异型钢板加工制作的水平或垂直的接触面，所述密封层的背部与接触面的对应位置设置限位支座，所述限位支座夹在密封层与拱面之间。[0014]优选的，所述蒸汽发生机构包括相互连通的水箱、蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过蒸汽管路连通所述蒸汽喷嘴。[0015]优选的，所述控制监测机构包括两台采用并联管路分别与竖向推顶的千斤顶和横向推顶的千斤顶连通的液压泵、用于充气气囊充气的电动气栗，还包括配电箱和控制盘，所述控制盘上安装有水箱水位监测仪、蒸汽压力监测仪、液压泵压力表、养护空间温湿度监测仪。[0016]优选的，所述走形钢轨与地面之间还设有枕木。[0017]隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置的使用方法，（1将该装置设置在走形钢轨上，利用螺旋千斤顶顶升该装置，转换受理体系，将装置重量均匀作用在走形钢轨上，约束框架自由移动；启动竖向液压系统推动密封层向上举升至所有竖向的限位支座与隧道拱顶顶紧；启动横向液压系统推动密封层向两侧张开至所有横向的限位支座与隧道侧墙顶紧；启动电动气泵向充气气囊中压入压缩空气使之膨胀后封闭密封层四周;人工配合放下下部密封帘，用柔性管将蒸汽引入密封帘与侧墙底部形成的密封空间内并用密封帘两端的余量封堵^5头；[0018]2启动蒸汽发生器，向密封层及密封帘与二衬之间送入蒸汽，根据监测的温度和湿度数据，控制和调整送汽量，按照静停、升温、恒温、降温四个阶段进行养护；[0019]3养护结束后，按照关闭蒸汽发生器—充气气囊卸压4横向液压系统卸压4竖向液压系统卸压—人工辅助收起密封帘—降低螺旋千斤顶顺序进行操作。[0020]本发明的有益效果在于:该装置利用密封技术在防水隔热密闭层与二衬结构之间形成密闭空腔，向密闭空腔内送入水蒸气，对二衬混凝土进行养护，达到快速提高混凝土强度的目的，操作简单快捷。附图说明[0021]图1本发明实施例提供的该装置的正视结构示意图；[0022]图2本发明实施例提供的该装置的侧视结构示意图。[0023]其中，1、密封层，2、千斤顶，3、轨行轮，4、走形钢轨，5、蒸汽喷嘴，6、蒸汽发生器，7、水箱，8、充气气囊，9、密封帘，10、横梁，12、立柱，13、调节底座，14、螺旋千斤顶，15、拱面。具体实施方式[0024]为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0025]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。[0026]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明：[0029]如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，包括密封机构、推顶机构、行走机构和蒸汽发生控制监测机构，所述密封机构包括与拱面15形状相适配的密封层1，所述推顶机构包括设于所述密封层1下侧的框架以及设于框架上的用于推顶密封层1的千斤顶2,所述行走机构包括连接于框架下端的轨行轮3和设置与地面上的走形钢轨4,所述蒸汽发生控制监测机构包括设置于框架上的蒸汽发生机构和控制监测机构，所述蒸汽发生机构的蒸汽管路连通设于密封层1上的蒸汽喷嘴5。[0030]本实施例的有益效果在于，该装置利用密封技术在防水隔热密闭层1与二衬结构之间形成密闭空腔，向密闭空腔内送入水蒸气，对二衬混凝土进行养护，达到快速提高混凝土强度的目的。其中密封层1由隔热板和扁钢带组成，扁钢带按照一定间距在密封层1内侧纵、环向锚固扁钢带。[0031]优选的，本实施例还提供了优选实施方式为，如图1和图2所示，密封层1材质为轻型柔性隔热板材，所述密封层1的边缘与拱面15墙体之间挤压有充气气囊8，所述密封层1的下侧通过密封帘9与地面连接。在密封层1两端弧形轮廓线及底边安装充气气囊8;采用较厚防水布裁剪密封帘9,两端预留足量的端头封闭余量，将密封帘9上下边均用扁钢加紧并用螺栓固定，上下边扁钢上各焊接吊环若干，在密封层9底边扁钢上对应位置焊接等量挂钩。利用充气气囊8，封闭密封层9与隧道断面之间的空隙，形成完整的密闭空间。[0032]优选的，本实施例还提供了优选实施方式为，如图1和图2所示，框架包括由方光管制作而成的多个横梁10、纵梁和立柱12,底层横梁10内部浇筑有混凝土，所述千斤顶2设置于横梁10和立柱I2上，所述千斤顶2的推顶方向为竖向推顶和横向推顶两个方向，所述千斤顶2底部还设有调节底座，所述轨行轮3安装于底层横梁10下侧，底层横梁10与走形钢轨4之间设有螺旋千斤顶14。效果在于，用调节底座的高度或长度调节千斤顶2的工作有效行程，利用方管纵梁、横梁10及立柱12组合成台车骨架，提供足够的整体刚度，用向底层横梁1〇内灌注混凝土，提高车架下部刚度，降低整体重心。分别利用两套并联液压管络对竖向千斤顶2和横向千斤顶2加压，实现各千斤顶2行程不同条件下的推力均衡。[0033]优选的，本实施例还提供了优选实施方式为，如图1和图2所示，密封层1用于承接千斤顶2推顶的区域处设有采用异型钢板加工制作的水平或垂直的接触面，所述密封层1的背部与接触面的对应位置设置限位支座，限位支座夹在密封层1与拱面15之间。限位支座与扁钢带采用丝扣连接，限位支座与隧道接触面即拱面扩大了受力面积且加弹性橡胶垫防止对拱面造成破坏。利用密封层1背后各千斤顶2对应位置的限位支座，控制密封层1与隧道断面之间的间距。[0034]优选的，本实施例还提供了优选实施方式为，如图1和图2所示，蒸汽发生机构包括相互连通的水箱7、蒸汽发生器6，所述蒸汽发生器6通过蒸汽管路连通所述蒸汽喷嘴5。[0035]优选的，本实施例还提供了优选实施方式为，如图1和图2所示，控制监测机构包括两台采用并联管路分别与竖向推顶的千斤顶2和横向推顶的千斤顶2连通的液压泵、用于充气气囊8充气的电动气泵，还包括配电箱和控制盘，所述控制盘上安装有水箱水位监测仪、蒸汽压力监测仪、液压泵压力表、养护空间温湿度监测仪。蒸汽发生机构和控制监测机构均设置在焊接在框架的平台上。[0036]优选的，本实施例还提供了优选实施方式为，如图1和图2所示，走形钢轨4与地面之间还设有枕木。利用轮轨系统控制台车的走行方向;利用螺旋千斤顶14调整台车高度。[0037]隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置的使用方法，[0038]1将该装置设置在走形钢轨4上，利用螺旋千斤顶14顶升该装置，转换受理体系，将装置重量均匀作用在走形钢轨4上，约束框架自由移动；启动竖向液压系统推动密封层1向上举升至所有竖向的限位支座与隧道拱顶顶紧；启动横向液压系统推动密封层1向两侧张开至所有横向的限位支座与隧道侧墙顶紧;启动电动气泵向充气气囊8中压入压缩空气使之膨胀后封闭密封层1四周;人工配合放下下部密封帘9,用柔性管将蒸汽引入密封帘9与侧墙底部形成的密封空间内并用密封帘9两端的余量封堵端头；[0039]2启动蒸汽发生器6,向密封层1及密封帘9与二衬之间送入蒸汽，根据监测的温度和湿度数据，控制和调整送汽量，按照静停、升温、恒温、降温四个阶段进行养护；[0040]3养护结束后，按照关闭蒸汽发生器6—充气气囊8卸压—横向液压系统卸压—竖向液压系统卸压—人工辅助收起密封帘9—降低螺旋千斤顶14顺序进行操作。[0041]本发明的有益效果在于:该装置利用密封技术在防水隔热密闭层与二衬结构之间形成密闭空腔，向密闭空腔内送入水蒸气，对二衬混凝土进行养护，达到快速提高混凝土强度的目的，操作简单快捷。

权利要求：1.一种隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:包括密封机构、推顶机构、行走机构和蒸汽发生控制监测机构，所述密封机构包括与拱面形状相适配的密封层，所述推顶机构包括设于所述密封层下侧的框架以及设于框架上的用于推顶密封层的千斤顶，所述行走机构包括连接于框架下端的轨行轮和设置与地面上的走形钢轨，所述蒸汽发生控制监测机构包括设置于框架上的蒸汽发生机构和控制监测机构，所述蒸汽发生机构的蒸汽管路连通设于密封层上的蒸汽喷嘴。2.如权利要求1所述的隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:所述密封层材质为轻型柔性隔热板材，所述密封层的边缘与拱面墙体之间挤压有充气气囊，所述密封层的下侧通过密封帘与地面连接。3.如权利要求1所述的隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:所述框架包括由方光管制作而成的多个横梁、纵梁和立柱，底层横梁内部浇筑有混凝土，所述千斤顶设置于横梁和立柱上，所述千斤顶的推顶方向为竖向推顶和横向推顶两个方向，所述千斤顶底部还设有调节底座，所述轨行轮安装于底层横梁下侧，底层横梁与走形钢轨之间设有螺旋千斤顶。4.如权利要求3所述的隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:所述密封层用于承接千斤顶推顶的区域处设有采用异型钢板加工制作的水平或垂直的接触面，所述密封层的背部与接触面的对应位置设置限位支座，所述限位支座夹在密封层与拱面之间。5.如权利要求1所述的隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:所述蒸汽发生机构包括相互连通的水箱、蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过蒸汽管路连通所述蒸汽喷嘴。6.如权利要求3所述的隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:所述控制监测机构包括两台采用并联管路分别与竖向推顶的千斤顶和横向推顶的千斤顶连通的液压栗、用于充气气囊充气的电动气栗，还包括配电箱和控制盘，所述控制盘上安装有水箱水位监测仪、蒸汽压力监测仪、液压栗压力表、养护空间温湿度监测仪。7.如权利要求1-6任意一项所述的隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置，其特征在于:所述走形钢轨与地面之间还设有枕木。8.隧道二衬拱顶及边墙密封养护装置的使用方法，其特征在于：1将该装置设置在走形钢轨上，利用螺旋千斤顶顶升该装置，转换受理体系，将装置重量均匀作用在走形钢轨上，约束框架自由移动；启动竖向液压系统推动密封层向上举升至所有竖向的限位支座与隧道拱顶顶紧;启动横向液压系统推动密封层向两侧张开至所有横向的限位支座与隧道侧墙顶紧；启动电动气栗向充气气囊中压入压缩空气使之膨胀后封闭密封层四周；人工配合放下下部密封帘，用柔性管将蒸汽引入密封帘与侧墙底部形成的密封空间内并用密封帘两端的余量封堵端头；2启动蒸汽发生器，向密封层及密封帘与二衬之间送入蒸汽，根据监测的温度和湿度数据，控制和调整送汽量，按照静停、升温、恒温、降温四个阶段进行养护；3养护结束后，按照关闭蒸汽发生器—充气气囊卸压—横向液压系统卸压―竖向液压系统卸压—人工辅助收起密封帘—降低螺旋千斤顶顺序进行操作。

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