具体实施方式

隧道施工辅助台车实施例

参照图1和图2，隧道施工辅助台车100用于在隧道施工过程中配合既有机构对隧道的仰拱及仰拱填充进行成型。隧道施工辅助台车100包括车架1、行走系统2、仰拱矮边墙模板3、第一模板单元4、顶升单元5和支腿6。

车架1包括门架11、主梁组12和拉杆组13。主梁组12的数量为两组，两组主梁组12均固定安装在门架11上。主梁组12在第一方向上自门架11朝向门架11外延伸，且两组主梁组12沿第二方向分布，使得两组主梁组12呈并排设置，其中，第二方向与第一方向相互垂直。

行走系统2包括行走轮组21和驱动单元22，行走轮组21包括多个行走轮，多个行走轮均安装在门架11的底部，以使得车架1能够进行移动。驱动单元22优选包括第二电机221、链条222和链轮组，第二电机221安装在门架11上，链轮组包括第一链轮和第二链轮，第一链轮与第二电机221的电机轴固定连接，第二链轮与一个行走轮共轴设置并与该行走轮固定连接，链条222啮合在第一链轮和第二链轮之间，以使得驱动单元22能够驱动该行走轮转动，以实现驱动车架1进行移动。

仰拱矮边墙模板3的数量为两个，两个仰拱矮边墙模板3大致呈镜像对称设置，且一个仰拱矮边墙模板3固定安装在一组主梁组12上。仰拱矮边墙模板3用于配合初支结构105及第一模板单元4对仰拱进行成型，且仰拱矮边墙模板3还用于配合仰拱及第一模板单元4对仰拱填充进行成型。其中，仰拱矮边墙模板3沿第一方向延伸，且仰拱矮边墙模板3具有第一成型面31和第三成型面32。

第一成型面31大致呈弧面设置，第一成型面31用于配合初支结构105对仰拱的两端处及仰拱矮边墙部分进行成型。当然，第一成型面31也可根据设计要求设置成两个相交但不想切的弧面，即两个弧面的相交处呈弯折设置；或第一成型面31还可根据设计要求设置成一个平面及一个弧面，平面及弧面相交但不相切，即平面和弧面的相交处呈弯折设置；或第一成型面31还可根据设计要求设置成两个相交的平面，两个平面的相交处呈弯折设置。

第三成型面32用于对配合仰拱、第一模板单元4对仰拱填充进行成型。第三成型面32为平面，且第三成型面32优选垂直于隧道施工辅助台车100的放置面，即当上述放置面为水平面时，第三成型面32为竖直面。

结合图5，导向组件33设置于第三成型面32上，在本实施例中，导向组件33包括导轨331和齿条332，导轨331和齿条332均沿第一方向延伸，且导轨331和齿条332分别固定安装在第三成型面32上。其中，两个第三成型面32上的齿条332的齿相向设置。

优选地，主梁组12位于门架11的底部处，即主梁组12尽可能地贴近门架11的底部设置，以使得仰拱矮边墙模板3的体积及高度能够尽量的最小化，从而更好的降低隧道施工辅助台车100的整体重量。进一步地，一组主梁组12穿过相对应的一个仰拱矮边墙模板3，从而既能够起到优化隧道施工辅助台车100的作业空间的作用，又能够起到增强仰拱矮边墙模板3的强度和刚度的作用。

车架1的拉杆组13的数量为两组，两组拉杆组13与两个仰拱矮边模板一一对应，拉杆组13位于仰拱矮边墙模板3的上方，且拉杆组13的每根拉杆的两端分别与相对应的一个仰拱矮边墙模板3和门架11固定连接。拉杆组13的设置使得主梁组12能够相对门架11呈悬吊状态，既保证了车架1的整体稳定性，又能够大幅度减轻隧道施工辅助台车100的重量。

结合图3和图4，第一模板单元4包括气囊41、仰拱填充端模42、连接板43、滑车模组44、连接管45和气泵。气囊41位于两个仰拱矮边墙模板3之间，气囊41的第一端通过连接板43固定安装在主梁组12的伸出端，气囊41的第二端与仰拱填充端模42固定连接。气囊41优选具有多个充气腔411，多个充气腔411沿第一方向分布，且每个充气腔411均具有一个换气口4111。

仰拱填充端模42通过滑车模组44与导向组件33连接，使得滑车模组44能够驱动仰拱填充端模42在第一方向上分别相对两个仰拱矮边墙模板3滑动。滑车模组44的数量为两个，一个滑车模组44连接在仰拱填充端模42的第一端和一组导向组件33之间，且优选地，两个滑车模组44可同时驱动仰拱填充端部沿导向组件33滑动，进而使得仰拱填充端模42能够可靠且快速地在第二设计位置和第三设计位置之间移动，并辅助气缸进行展开和收拢。其中，如图8所示，第二设计位置指的是仰拱填充端模42在第一方向上向门架11移动至极限位置的位置，如在第二设计位置，仰拱填充端模42可与已成型仰拱填充101邻接；如图11所示，第三设计位置指的是仰拱填充端模42在第一方向上向连接板43移动至极限位置的位置，如在第三设计位置，仰拱填充端模42位于刚浇筑出的已初凝的仰拱104的端面处，以配合刚浇筑出的已初凝的仰拱104、两个仰拱矮边墙模板3的第三成型面32对待浇筑的仰拱填充进行成型。

结合图5和图6，滑车模组44包括滑车441、齿轮组442和电机443，滑车441沿导轨331的延伸方向与导轨331可滑动地连接，仰拱填充端模42的一端与一个滑车441固定连接。齿轮组442包括第一齿轮4421、第二齿轮4422、第三齿轮4423和齿轮轴4424，齿轮轴4424的轴向平行于车架1的高度方向，且齿轮轴4424绕自身的轴线与滑车441可转动地连接，其中，高度方向、第一方向和第二方向之间两两相互垂直。第一齿轮4421和第二齿轮4422均固定安装在齿轮轴4424上，以使得第一齿轮4421、第二齿轮4422和齿轮轴4424能够保持同步转动。此外，第一齿轮4421的数量优选为两个，两个第一齿轮4421分别与导向组件33的齿条332啮合，且第二齿轮4422位于两个第一齿轮4421之间，通过对第一齿轮4421的数量设计，既能够提高滑车模组44相对导向组件33移动的可靠性，又能够平衡齿轮轴4424整体受到的扭矩。电机443固定安装在滑车441上，电机443的电机轴垂直于齿轮轴4424，第三齿轮4423固定安装在电机443的电机轴上，且第三齿轮4423与第二齿轮4422啮合，使得电机443能够通过第三齿轮4423驱动第二齿轮4422转动，进而使得第二齿轮4422通过齿轮轴4424带动两个第一齿轮4421转动，从而通过第一齿轮4421和齿条332之间的啮合实现滑车模组44沿导向组件33移动。通过对滑车模组44的结构设计，能够有效防止滑车模组44在驱动仰拱填充端模42移动过程中出现打滑现象，从而使得仰拱填充端模42能够可靠、平稳地在第二设计位置和第三设计位置之间移动，并保证仰拱填充端模42能够准确地移动至第二设计位置和第三设计位置。

气泵通过连接管45分别与每个充气腔411的换气口4111连通，使得气泵能够通过连接管45同时向多个充气腔411进行充气或抽气，从而使得气囊41能够在第一方向上展开或收拢。优选地，连接管45采用软管。

当气泵对气囊41进行充气时，气泵配合滑车模组44控制气囊41在第一方向上展开，在气囊41的展开位置，仰拱填充端模42位于门架11处，即仰拱填充端模42位于第二设计位置处，此时，气囊41会在气泵的作用下鼓胀至设计形状，从而使气缸分别与两个仰拱矮边墙模板3的第三成型面32邻接，以实现对气囊41与第三成型面32之间的缝隙进行密封；同时，气囊41的底面会形成第二成型面412，且第二成型面412与第一成型面31配合形成仰拱定形面，以对仰拱的顶部径向成型。其中，第二成型面412为弧面，且第二成型面412的两侧分别与两个仰拱矮边墙模板3的第一成型面31相切，通过对第二成型面412的设计，使得仰拱成型后，仰拱顶面的曲率能够符合设计要求，从而保证仰拱的受力性能符合设计要求。

当气泵对气缸进行抽气时，气泵配合滑车模组44对气囊41在第一方向上进行收拢，在气囊41的收拢位置，仰拱填充端模42位于主梁组12的伸出端处，即仰拱填充端模42位置第三设计位置。可见，气囊41的结构设计既能够保证第二成型面412的平整度，以提高仰拱的成型质量和成型精度，又使得气囊41能够进行快速放气、收拢。

由于气囊41的重量轻，可重复利用性强，不像钢模板实用时间长后容易发生生锈、变形，因此维护更加的简单、方便，且采用气囊41作为辅助仰拱成型的模板还能够解决现有采用钢模板作为仰拱成型的模板时存在的问题。例如，现有采用钢模板作为仰拱成型的模板时需要通过挖机、装载机现场配合进行吊装，操作安全风险大，且机械多次钢模板进行吊装以及钢模板的拆装均容易导致钢模板变形；又例如，现有对仰拱中段弧形钢模板进行安装时，需要在栈桥8下进行，而辅助设备(如挖机、装载机等)又极易受栈桥8干扰，导致仰拱中段弧形钢模板吊装、安装过程困难重重，且还存在费时费力、安全风险高、效率低等问题。此外，由于气囊41在充气饱满且具备一定充气压力后，其整体结构性能与钢模板无异，因此，能够最大程度地实现隧道施工辅助台车100的轻量化设计。

优选地，门架11上设置有支架111和配重块112。支架111与门架11固定连接，配重块112放置在支架111内，其中，配重块112可选用石块或砼块。配重块112能够配合车架1及仰拱矮边墙模板3的重量抵抗仰拱浇筑过程中混凝土对气囊41产生的上浮力，且配重块112能够消除主梁组12及仰拱矮边墙模板3的重量对隧道施工辅助台车100带来的影响，从而防止隧道施工辅助台车100发生倾倒。

结合图7，顶升单元5的数量为两组，一组顶升单元5安装在一个仰拱矮边墙模板3内。顶升单元5优选包括两根以上的伸缩杆51和两个以上的滚轮52，且两根以上的伸缩杆51与两个以上的滚轮52一一对应。两根以上的伸缩杆51沿第一方向分布，伸缩杆51平行于车架1的高度方向，滚轮52与伸缩杆51的第一端连接，且滚轮52可绕自身的轴线相对伸缩杆51转动，其中，滚轮52的轴向平行于第二方向。仰拱矮边墙模板3在第一成型面31上设置有两个以上的开口，两个以上的开口与两根以上的伸缩杆51一一对应，且在高度方向上，一个开口位于相对应的一根伸缩杆51的正下方。伸缩杆51的第一端部可穿过相对应的一个开口并伸出至第一成型面31的下方，即伸缩杆51可通过其第一端驱动其上的滚轮52自仰拱矮边墙模板3内穿过相对应的一个开口并伸出至第一成型面31下方。

优选地，伸缩杆51采用第三液压伸缩杆，因为液体的可压缩较差，因此采用第三液压伸缩杆作为伸缩杆51能够提高顶升单元5工作的可靠性。顶升单元5的设置使得本次浇筑的仰拱填充117的混凝土达到行车要求后，辅助仰拱矮边墙模板3进行脱模，并使得隧道施工辅助台车100能够轻松地启动前移，而在伸缩杆51上设置滚轮52，使得隧道施工辅助台车100前移过程中受到的摩擦力更小，并更好地防止仰拱矮边墙模板3在隧道施工辅助台车100前移过程中磕伤或磕损仰拱和/或仰拱填充，从而对仰拱及仰拱填充起到保护作用。

支腿6安装在主梁组12的底部，且支腿6优选采用机械结构(如螺纹结构)的可伸缩支腿6。支腿6能够在隧道施工辅助台车100移动至指定位置后，支撑在主梁组12和地面之间，以防止隧道施工辅助台车100在工作过程中发生倾倒，而采用机械结构的可伸缩支腿6作为支腿6能够提高支腿6对隧道施工辅助台车100整体进行支撑的可靠性。

结合图8至图10，第二模板单元7设置在主梁组12的伸出端处，第二模板单元7包括仰拱端模71和驱动机构72。其中，驱动机构72包括第一驱动组件721和第二驱动组件722，第一驱动组件721包括第一液压伸缩杆7211、导轨组件7212和滑动架7213，第一液压伸缩杆7211和导轨组件7212均安装在主梁组12上，导轨组件7212沿第一方向延伸。此外，导轨组件7212固定连接在滑动架7213和主梁组12之间，使得滑动架7213能够通过导轨组件7212相对主梁组12移动。第一液压伸缩杆7211的驱动端与滑动架7213连接，使得第一液压伸缩杆7211能够驱动滑动架7213在第一方向上移动。第二驱动组件722为第二液压伸缩杆，第二液压伸缩杆固定安装在滑动架7213上，且第二液压伸缩杆的驱动端与仰拱端模71固定连接，使得第二液压伸缩杆能够驱动仰拱端模71在车架的高度方向上移动。第二模板单元7的设置使得仰拱端膜71的移动无需工人人工搬运，也无需借助吊装设备，从而使得仰拱端模71的安装更加的方便。

以下结合图1至图15对隧道施工辅助台车100的工作过程进行简述：

首先，可控制顶升单元5的伸缩杆51驱动滚轮52伸出至仰拱矮边墙模板3的第一成型面31下方，以对仰拱矮边墙模板3进行适当抬升，所隧道施工辅助台车100当前所处位置为已浇筑出仰拱及仰拱填充时，顶升单元5可使仰拱矮边墙模板3与仰拱及仰拱填充进行脱模。

接着，通过行走系统2控制隧道施工辅助台车100向下一待施工段移动，并移动至指定位置；随后，控制支腿6伸长，使支腿6支撑在初支结构105及主梁组12之间，以防止隧道施工辅助台车100倾倒。

接着，使顶升单元5控制伸缩杆51驱动滚轮52回收至仰拱矮边墙模板3内，以保证仰拱矮边墙模板3处于第三设计位置；随后，采用胶带对仰拱矮边墙模板3上的开口进行封闭或采用土工布支垫在开口和滚轮52之间，以实现对开口的封闭，避免仰拱浇筑过程中混凝土进入仰拱矮边墙模板3内部。

接着，对隧道施工辅助台车100的位置进行微调，以保证各第一模板单元4的位置精度；随后，控制第二模板单元7的驱动机构72，使得第二驱动机构72的第一驱动组件721和第二驱动组件722配合驱动仰拱端模71移动至第一设计位置；其中，仰拱端模71位于支腿6和门架11之间。

接着，搭设栈桥8，使得栈桥8的两端分别与已成型仰拱填充101、待开挖段102邻接。栈桥8能够在仰拱及仰拱填充过程中提供临时行车通道。

接着，如图3和图8所示，控制第一模板单元4的气泵对气囊41进行重充气，同时滑车模组44同步控制仰拱填充端模42向第二设计位置移动，直至仰拱填充端模42到达第二设计位置；随后对滑车模组44的当前位置进行锁定。当仰拱填充端模42到达第二设计位置后，仰拱填充端模42与上一段已成型仰拱填充101邻接；当气囊41充气至展开位置后，气囊41分别与两个仰拱矮边墙模板3的第三成型面32邻接，且气囊41的底面形成的第二成型面412分别与两个仰拱矮边墙模板3的第一成型面31相切，从而使得气囊41、已成型仰拱108、两个仰拱矮边墙模板3、初支结构105之间形成仰拱型腔103。

接着，如图9和图10所示，向仰拱型腔103内注入混凝土以形成仰拱104，在进行仰拱104的混凝土浇筑时，通过溜槽将混凝土从仰拱矮边墙模板3与初支结构105之间形成敞口，从而使得混凝土自动填满仰拱型腔103；随后，可在仰拱矮边墙模板3与初支结构105之间形成敞口处采用振捣器对混凝土进行振捣，以使得混凝土能够夯实。

接着，如图11所示，当仰拱104浇筑完毕并达到初凝后，使第一模板单元4的气泵对气囊41进行抽气，同时滑车模组44同步控制仰拱填充端模42向第三设计位置移动，直至仰拱填充端模42到达第三设计位置，并对气囊41进行收拢；随后，对滑车模组44的当前位置进行锁定。当仰拱填充端模42达到第三设计位置后，仰拱填充端模42刚好位于刚成型的仰拱104的端部，且仰拱填充端模42、两个隧道矮边墙模板的第三成型面32、已成型仰拱填充101以及刚成型的仰拱104之间形成仰拱填充型腔106。

接着，如图12所示，向仰拱填充型腔106内注入混凝土至设计标高，以形成仰拱填充107；在仰拱填充107浇筑时可用振捣器对混凝土进行振捣，以使得混凝土能够夯实。其中，仰拱104及仰拱填充107进行混凝土浇筑时，混凝土罐车可行驶至栈桥8上。

接着，当刚成型的仰拱填充107的混凝土强度达到形成要求后，控制第二模板单元7的驱动机构72，使第二驱动机构72的第一驱动组件721和第二驱动组件722配合驱动仰拱端模71进行脱模，从而实现仰拱端模71与仰拱104分离；随后，使顶升单元5的伸缩杆51控制其上的滚轮52重新伸出至仰拱矮边墙模板3的第二成型面412下方，使得滚轮52与仰拱104的矮边墙部分接触，并使顶升单元5将仰拱矮边墙模板3适当顶起，实现仰拱矮边墙模板3与仰拱104、仰拱填充107之间的脱模。

接着，解除支脚对车架1的支撑；随后，使行走系统2控制隧道施工辅助台车100移动至下一待施工段进行施工。

需要说明的是，作为其他实施方式，仰拱端模71也可以固定连接至车架1上而在施工中不进行二次拆装。

综上可见，隧道辅助施工台车能够在仰拱及仰拱填充分层浇筑施工过程中辅助仰拱及仰拱填充进行成型，并缩短仰拱及仰拱填充的施工时间。再者，通过对隧道施工辅助台车的结构设计，使得成型后的仰拱及仰拱填充之间能够形成临时排水沟，以在对隧道施工过程中起到临时排水作用；此外，通过设计第一模板单元，使得第一模板单元既能够起到辅助仰拱成型的作用且无需工人手工安装仰拱中段弧形模板，又能够大幅度减轻隧道施工辅助台车的重量，还能够简化隧道施工辅助台车的结构，并降低隧道辅助施工台车的制造成本；通过设计第二模板单元，使得仰拱端膜的移动无需工人人工搬运，也无需借助吊装设备，从而使得仰拱端模的安装更加的方便。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。