способ бетонирования на пневмоопалубке и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ бетонирования на пневмоопалубке, включающий укладывание надувной оболочки, монтаж армирующей конструкции, накачивание надувной оболочки, подачу бетонирующей смеси на надувную оболочку, выдержку во времени до достижения проектной прочности поданного бетона, выпуск воздуха из надувной оболочки и ее удаление, отличающийся тем, что сначала на основании монтируют армирующую цилиндрическую конструкцию, во внутрь которой помещают дополнительную перфорированную эластичную оболочку с размещенной в ней надувной оболочкой, затем надувную оболочку наполняют воздухом на одну четверть ее объема, после чего под давлением подают в полость между надувной оболочкой и дополнительной перфорированной эластичной оболочкой через трубопровод бетонную смесь, равномерно ее распределяют по поверхности надувной оболочки путем ее наддува и прижимания бетонной смеси надувной оболочкой к дополнительной перфорированной эластичной оболочке, производя выдавливание бетонной смеси через перфорацию дополнительной перфорированной эластичной оболочки путем дальнейшего наддува надувной оболочки, распределяя бетонную смесь в армирующей конструкции, закрепленной на основании.

2. Устройство для бетонирования на пневмоопалубке, содержащее надувную оболочку, связанную своей внутренней полостью с пневмонасосом, арматуру и средство для подачи бетонной смеси, отличающееся тем, что оно снабжено рабочей платформой, выполненной с возможностью продольного перемещения с его фиксацией, на которой посредством станины закреплен пневмонасос, а посредством стоек установлено средство для изготовления и подачи бетонной смеси с трубопроводом, при этом надувная оболочка расположена за пределами рабочей платформы и размещена внутри дополнительной перфорированной эластичной оболочки, причем трубопровод средства для изготовления и подачи бетонной смеси связан с внутренней полостью, образованной внешней стороной надувной оболочки и внутренней стороной дополнительной перфорированной эластичной оболочки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и ремонту туннелей, а также к горному делу и предназначено для механизации туннельных работ по бетонированию, ремонту и восстановлению внутренней поверхности цилиндрических и полуцилиндрических сводов туннелей.

Известна передвижная опалубка, включающая пространственный каркас, установленный на лыжах, расположенных в продольных направляющих, при этом каркас охвачен бесконечными лентами, установленными на роликовых опорах каркаса и представляющими собой формообразующие элементы, в которой реализован способ непрерывного бетонирования туннеля (см. патент РФ №1661430, кл. Е21D 11/10, 1988 г.). Эта опалубка перемещается вместе с каркасом по лыжам, при этом формообразующие элементы перемещаются вместе с каркасом посредством бесконечных лент. Механизация перемещения данной опалубки значительно ускоряет процессы выполнения туннельных работ, однако сложная конструкция механизма передвижения и его синхронизации с движением формообразующих элементам приводит к частым поломкам и вынужденным ремонтным простоям рабочих. При этом бесконечные ленты формообразующих элементов быстро изнашиваются на холостых оборотах при передвижении опалубки, т.к. прокатываются по всем неровностям внутренней поверхности туннеля.

Известна шагающая опалубка, содержащая несущую раму с опорными элементами и механизмом ее перемещения и закрепленные на раме посредством гидроцилиндров складывающиеся щитовые секции опалубки, в которой реализован способ механизированной непрерывной опалубки (см. патент РФ №296851, кл. Е01G 5/16, 1969 г.). Механизация перемещения этой опалубки также достаточно трудоемка. Требуется провести несколько последовательных операций, чтобы передвинуть раму в следующее рабочее положение. Сам механизм перемещения представляет собой громоздкую конструкцию, занимающую много места в туннеле, исключая использование дополнительного оборудования и продвижение людей вдоль опалубки.

Известен способ возведения железобетонного вода на пневмоопалубке, включающий изготовление фундаментов, монтаж пневмоопалубки, укладку облицовки утеплителя, гидроизоляции и арматуры, укладку и соединение с арматурой железобетонных стен, бетонирование конструкции и ее подъем с последующей выдержкой бетонной смеси (см. патент RU №96105358, кл. Е04G 11/04, 1996 г.). В известном способе ненадутую оболочку укладывают на основание, на нее кладут гибкие арматурные сетки, на которые укладывают и уплотняют катками бетонную смесь, после чего производят подъем покрытия в проектное положение. Недостатком этого способа является достаточно сложный процесс бетонирования, который приводит к смещению масс бетона при надувании оболочки, а также невозможность его использования на больших расстояниях в непрерывном режиме. Особую сложность составляет бетонирование цилиндрических поверхностей, где бетон просто съезжает вниз при надувании оболочки.

Наиболее близким техническим решением является способ бетонирования на пневмоопалубке, включающий укладывание надувной оболочки на основание, монтаж армирующей конструкции, подачу бетонирующей смеси на надувную оболочку, накачивание надувной оболочки посредством пневмонасоса, достижение проектной прочности бетона и выпуск воздуха из надувной оболочки, в котором реализована конструкция пневматической опалубки, содержащей надувную оболочку, связанную своей внутренней полостью с пневмонасосом, арматуру и устройство для подачи бетонной смеси (см. патент RU №2112120, кл. Е04G 11/04, 1994 г.). В известном способе мягкую надувную опалубку укладывают на основание, а сверху на нее укладывают плашмя навстречу друг другу внахлест с возможностью проскальзывания между собой и по пневмоопалубке две сплошные гибкие листовые конструкции или две гибкие многозвенные из шарнирно-сочлененных жестких блоков конструкции, представляющие собой арматуру. Затем наддувом пневмоопалубки всю конструкцию поднимают и фиксируют. Фиксацию пневмоопалубки после надувания осуществляют или сцепными устройствами, или бандажами, а потом заполняют зазоры между жесткими блоками клеящими или отвердевающими составами. Эта достаточно сложная конструкция пневмоопалубки плохо центрирует полуцилиндрическую поверхность сводов и не может копировать небольшие неровности на внутренней поверхности туннелей. Известный способ не дает возможности вести опалубку в непрерывном режиме на большие расстояния.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения надежности, ускорения протекания и обеспечения непрерывности технологического процесса, повышения прочностных характеристик и качества бетонируемых поверхностей.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе бетонирования на пневмоопалубке, включающем укладывание надувной оболочки, монтаж армирующей конструкции, накачивание надувной оболочки, подачу бетонирующей смеси на надувную оболочку, выдержку во времени до достижения проектной прочности поданного бетона, выпуск воздуха из надувной оболочки и ее удаление, сначала на основании монтируют армирующую цилиндрическую конструкцию, во внутрь которой помещают дополнительную перфорированную эластичную оболочку с размещенной в ней надувной оболочкой, затем надувную оболочку наполняют воздухом на одну четверть ее объема, после чего под давлением подают в полость между надувной оболочкой и дополнительной перфорированной эластичной оболочкой через трубопровод бетонную смесь, равномерно ее распределяют по поверхности надувной оболочки путем ее наддува и прижимания бетонной смеси надувной оболочкой к дополнительной перфорированной эластичной оболочке, производя выдавливание бетонной смеси через перфорацию дополнительной перфорированной эластичной оболочки путем дальнейшего наддува воздухом надувной оболочки, распределяя бетонную смесь в армирующей конструкции, закрепленной на основании.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для бетонировании на пневмоопалубке, содержащее надувную оболочку, связанную своей внутренней полостью с пневмонасосом, арматуру и средство для подачи бетонной смеси, снабжено рабочей платформой, выполненной с возможностью продольного перемещения с его фиксацией, на которой посредством станины закреплен пневмонасос, а посредством стоек установлено средство для изготовления и подачи бетонной смеси с трубопроводом, при этом надувная оболочка расположена за пределами рабочей платформы и размещена внутри дополнительной перфорированной эластичной оболочки, причем трубопровод средства для изготовления и подачи бетонной смеси связан с внутренней полостью, образованной внешней стороной надувной оболочки и внутренней стороной дополнительной перфорированной эластичной оболочки.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена пневматическая опалубка в поперечном сечении, на фиг.2 - то же, в продольном сечении с частично надутой внутренней оболочкой, на фиг.3 - то же, в продольном сечении с полностью надутой внутренней оболочкой.

Устройство для бетонирования на пневмоопалубке включает несущую раму, снабженную рабочей платформой 1 и опорными элементами, выполненными в виде как минимум парных, закрепленных в одной поперечной плоскости под углом друг к другу и как минимум парных в продольной плоскости, например, передних и задних нижних телескопических распорок 2. Минимальное количество распорок 2, обеспечивающее достаточную устойчивость платформы 1, равно четырем. Все распорки 2 связаны с платформой 1 посредством шаровых шарниров 3 и имеют установленные на их концах посредством шаровых шарниров 3 вакуумные присоски 4. Все распорки 2 выполнены телескопическими и снабжены приводом их раздвижения и связаны единым механизмом дистанционного управления (не показан), обеспечивающим синхронное движение распорок 2 и их повороты вокруг шаровых шарниров 3 относительно платформы 1 и поворота вакуумных присосок 4 вокруг шарниров 3 относительно распорок 2. Шаровые шарниры 3 снабжены стопорными элементами для их фиксации. Синхронизация движения всех штоков телескопического механизма обеспечивает плавное поступательное перемещение платформы 1 в заданном направлении.

На платформе 1 закреплены станина 5 пневмонасоса 6 с гибким шлангом 7 и емкость 8 на стойках 9 для изготовления и подачи бетонной смеси с подающим насосом 10 и трубопроводом 11. Пневмонасос 6 связан с внутренней полостью цилиндрической надувной оболочки 12, которая расположена внутри дополнительной цилиндрической перфорированной эластичной оболочки 13. Размеры надувной оболочки 12 и перфорированной эластичной оболочки 13 совпадают. Дополнительная цилиндрическая перфорированная эластичная оболочка 13 выполнена из тонкостенного сверхпрочного материала. Трубопровод 11 связан с внутренней полостью, образованной внешней стороной надувной оболочки 12 и внутренней стороной перфорированной эластичной оболочки 13. Внутренняя поверхность туннеля 14 является основанием для закрепления арматуры 15 зоне бетонирования. После заполнения воздухом всей внутренней полости надутой оболочки 12 образуется слой 16 бетона по всей цилиндрической поверхности туннеля 14 на длине, равной длине надувной оболочки 12.

Наружная поверхность вакуумных присосок 4, контактирующая с внутренней поверхностью туннеля 14, выполнена в виде резиновых (или из другого эластичного материала) манжет.

Пневматическая опалубка работает следующим образом.

В рабочем положении платформа 1 расположена таким образом, что ее телескопические распорки 2 находятся в зоне необработанного участка туннеля 14. Все распорки 2 попарно находятся под одинаковым углом друг к другу и жестко зафиксированы, из присосок 4 с манжетами откачан воздух, обеспечивая плотное прилегание к внутренней поверхности туннеля 14. Такое рабочее положение платформы 1 исключает ее любые движения и колебания.

В зоне расположения платформы 1 проводят работы по закреплению арматуры 15 на внутренней поверхности туннеля 14. Одновременно с этими работами на предыдущем участке, где уже закреплена арматура 15, укладывают перфорированную эластичную оболочку 13, внутри которой расположена надувная оболочка 12.

Обе оболочки 12 и 13 запаяны с торцов и припаяны задними и передними торцами друг к другу. В переднем торце оболочки 12 оставлено отверстие дл присоединения гибкого шланга 7, а в переднем торце оболочки 13 оставлено отверстие для присоединения трубопровода 11. Внутреннюю полость надувной оболочки 12 соединяют с гибким шлангом 7 пневмонасоса 6, а трубопровод 11 емкости 8 для изготовления и подачи бетонной смеси через отверстие в переднем торце оболочки 13 соединяют с внутренней полостью, образованной внешней стороной надувной оболочки 12 и внутренней стороной перфорированной эластичной оболочки 13. Вначале оболочку 12 надувают на одну четверть ее объема, а затем под давлением начинают подавать в полость между оболочкой 12 и оболочкой 13 через трубопровод 11 бетонную смесь, при этом продолжая процесс наддува оболочки 12, по мере расширения оболочки 12 бетон равномерно распределяется по ее поверхности, прижимаясь к оболочке 13. Монтаж и крепление арматуры 15 в зоне расположения платформы 1 ведут одновременно с работами по бетонированию внутренней поверхности туннеля 14 на предыдущем участке.

После того как перфорированная оболочка 13 прижмется к внутренней поверхности туннеля 14 и к арматуре 15, подачу воздуха в оболочку 12 продолжают, при этом за счет равномерного давления раздуваемой оболочки 12 бетонная смесь равномерно выдавливается через перфорацию оболочки 13 в зону расположения арматуры 15, проникая во все мелкие щели и образуя прочный гладкий слой 16 бетона на всей внутренней поверхности туннеля 14 в зоне воздействия на нее оболочек 12 и 13. За счет совпадения размеров оболочек 12 и 13 внутренняя полость между ними полностью освобождается от бетонной смеси при выдавливании раздувающейся оболочкой 12. Такая конструкция опалубки позволяет не только получать прочную гладкую бетонированную поверхность, но и эффективно стыковать накладываемую бетонную смесь с предыдущими участками бетонирования.

После достижения бетоном проектной прочности воздух из оболочки 12 выпускают, платформу 1 переставляют в зону, где предварительно закреплена арматура 15, оболочки 12 и 13, уже освобожденные от бетонной смеси, передвигают на прилегающий участок. По окончании цикла работ по очистке, бетонированию, установке арматуры 15 в туннеле 14 платформу 1 вместе с оборудованием переставляют далее вдоль туннеля 14 (причем конструкция механизма ее перемещения позволяет передвигать платформу 1 как вперед, так и назад). Платформа 1 переставляется следующим образом. В вакуумные присоски 4 подают воздух, и они перестают притягиваться к внутренней поверхности туннеля 14. Передние распорки 2 по очереди укорачиваются за счет того, что их штоки втягиваются в цилиндры, и поворачиваются относительно шарниров 3, и также по очереди удлиняются, при этом вакуумные присоски 4 занимают новое положение. После откачивания воздуха из вакуумных присосок 4 платформа 1 подтягивается к новому месту расположения за счет удлинения телескопических задних распорок 2, которые затем по очереди переставляются вперед по ходу движения платформы 1. При этом исключаются тряска оборудования и задевание за стенки туннеля 14, т.к. платформа 1 на всех этапах перестановки опирается как минимум на три распорки 2.

Описанный способ бетонирования обеспечивает копирование рельефа и все неровности внутренней поверхности туннеля 14, прост в эксплуатации и обслуживании, а предложенная конструкция устройства мобильна, обеспечивает движение его во всех направлениях, в том числе при разветвлении туннелей.

Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения надежности, ускорения процесса бетонирования, обеспечения непрерывности технологического процесса, повышения прочностных характеристик и качества бетонируемых поверхностей.