基本介紹
- 中文名：隧道襯砌台車
- 外文名：Tunnel lined platform car
- 產品用途：二次襯砌施工
- 結構：台車一般設計為鋼拱架式
- 用途 ：主要用於中長隧道施工中
- 學科：機械工程
簡介,產品用途,產品分類簡介,簡易,全液壓,網架,技術參數,研製過程,產品關鍵技術,台車結構型式,車架結構最佳化,鋼模,支承位置確定,
簡介
隧道襯砌台車是隧道施工過程二次襯砌中必須使用的專用設備，用於對隧道內壁的砼襯砌施工。砼襯砌台車是隧道施工過程中二次襯砌不可或缺的非標產品，主要有簡易襯砌台車、全液壓自動行走襯砌台車和網架式襯砌台車。全液壓襯砌台車又可分為邊頂拱式、全圓針梁式、底模針梁式、全圓穿行式等。在水工隧道和橋樑施工中還普遍用到提升滑模、頂升滑模和翻模等。
產品用途
全圓式襯砌台車常用於水工隧道施工中，不允許隧道有砼施工縱向接縫，在水工隧道跨度較大時一般使用全圓穿行式；邊頂拱式襯砌台車套用最為普遍，常用於公路、鐵路隧道及地下洞室的砼二次襯砌施工。
產品分類簡介
簡易
台車一般設計為鋼拱架式，使用標準組合鋼模板，可不設自動行走，採用外動力拖動，脫立模板全部為人工操作，勞動強度大。該類襯砌台車一般用於短隧道施工，特別是對於平面和空間幾何形狀複雜、工序轉換頻繁、工藝要求嚴格的隧道砼襯砌施工，其優越性更明顯。如廣（州）惠（州）高速公路小金口雙連拱隧道，長200m，平面處在R=300m的圓曲線變化段，同時該隧道亦處在R=3000m的豎曲線上，使隧道洞形呈“雙曲”狀態，而中牆又是直牆設計，出口15m由R=5.5m漸變為R=7.5m的喇叭結構，隧道鋼筋砼二襯採用簡易式拱架台車設計，很好地解決了這些問題，同時工程成本較低。簡易台車使用中大部分採用人工灌注砼，小金口簡易襯砌台車採用砼輸送泵車灌注，因此台車的剛度應特別加強。有的簡易襯砌台車也採用整體鋼模板，但脫立模仍然採用絲桿千斤，無自動行走，該類台車一般採用砼輸送泵車灌注。簡易襯砌台車普遍採用組合鋼模板，組合鋼模板一般為薄板製作，在設計過程中應考慮鋼模板的剛度，所以鋼拱架的榀間距不宜過大。如果鋼模板長度為1.5m，則鋼拱架的榀間距平均應不大於0.75m，且鋼模板的縱向接頭應設在榀與榀之間，以便於安裝模板扣件和模板掛鈎。如果使用輸送泵灌注,則灌注速度不宜過快，否則將引起組合鋼模板變形，尤其在襯砌厚度大於500mm以上時更應放慢灌注速度。在封頂灌注時應加倍小心，隨時注意砼的灌注情況，防止注滿後強行灌注砼，否則將導致爆模或台車變形損壞。
全液壓
主要用於中長隧道施工中，對施工進度、砼表面質量要求較高。此類襯砌台車設計為整體鋼模板、液壓油缸脫立模，施工中靠絲桿千斤支撐，電動減速機自動行走或油缸步進式自動行走，全部採用砼輸送泵車灌注。大部分襯砌台車為該類台車。設計該類襯砌台車時，在滿足通過淨空要求的情況下，應考慮門架內側斜支撐下部安裝位置，儘可能靠近立柱下部，使之受力最好。門架橫樑應足夠高，常規鐵路隧道不小於400mm，公路隧道不小於5500mm。模板端面與門架間的調整最小距離不小於250mm，否則將造成前後襯砌段搭接困難。
用該類襯砌台車時應注意兩側走行軌的鋪設高差不大於1%，否則將造成絲桿千斤和頂升油缸變形。在有坡道的隧道內襯砌時，為了調整襯砌標高，會造成台車前後端的高差、模板端面與門架端面不平行，將使模板與門架之間形成很大的水平分力，造成模板與門架之間的支撐絲桿千斤錯位，導致千斤、油缸損壞。因此在設計時，應充分考慮前後高差造成水平分力的約束結構或調整系統。在定位立模時必須安裝卡軌器，旋緊基礎絲桿千斤、門架頂地千斤和模板頂地千斤，如有必要還可採用其它措施加固下模拱腳位置，使門架受力儘可能小，防止跑模和門架變形。
網架
網架式襯砌台車在結構上與傳統襯砌台車相比作了較大改動。傳統襯砌台車在施工中台車門架是受力件，它受的側壓力較大，隨門架的剛度大小產生不等變形，且不宜在有較大橫坡和縱坡的隧道內直接工作，對工作環境要求較高,否則將造成台車整體變形和損壞。而網架式襯砌台車門架在施工中為不受力件，其模板的支撐件為邊模拱腳的頂地絲桿千斤，門架只在脫立模、行走過程中才受力，且所受之力垂直向下，沒有側壓力，只需按台車自重設計門架足夠的剛度就不會變形。在有坡道的隧道中施工或行走時，不論是橫坡還是縱坡，都可以通過門架下部的頂升油缸進行高度調節，使台車整體處於水平狀態，台車整體不存在前傾力和側傾力，保證了台車的整體平穩性。因台車完全取消了支撐用的絲桿千斤，台車定位簡單，能非常快地調整到襯砌幾何位置，節約了大量的人力物力，提高了工效，縮短了工作循環周期，相應地節約了工程成本。
為保證頂拱模板的剛度和強度，上部台架設計成網架式桿件結構，使之受力最好，模板不會在襯砌過程中變形移位。在整個台車中最薄弱的環節是下模板和下模支撐斜桿，因此在設計下模板時應充分計算下模的受力大小，儘可能加寬弧板寬度和厚度，支撐斜桿必須通過壓桿穩定計算，保證斜桿有足夠的剛度和強度，不至於在使用中發生變形彎曲，導致跑模。在計算過程中應充分考慮砼的襯砌厚度、坍落度、灌注速度、骨料大小以及是否為鋼筋砼等因素的影響。下模拱腳頂地絲桿千斤是主要受力件，整個模板在襯砌圓心中線以下時，完全靠它支撐，因此在設計時應考慮其結構形式和剛度大小。在使用中，該千斤必須牢牢頂緊於地面，不允許有鬆動現象，如有必要,可用其它件進行加固，作為輔助支撐，防止跑模和台車向下移位。應注意的是，作為台車縱向定位的卡軌器和基礎絲桿千斤必須擰緊、卡牢和頂牢鋼軌，特別是在坡道上襯砌時更應注意。該類襯砌台車主要用於大跨度隧道和地下洞室施工。如果採用傳統式全液壓襯砌台車，則門架設計難以滿足使用要求，造成門架變形損壞，首先是門架橫樑扭曲變形，最終導致跑模。如果加高橫樑，加大立拄、下縱梁、端面斜支撐截面，則造成不必要的浪費，而採用網架式襯砌台車可克服以上困難。由於該類襯砌台車為大跨度施工，設計時應考慮其可操作性，其工作梯和工作走道應能方便到達每一個工作位置。
技術參數
01.規格：6-12.5米
02.最大襯砌長度：L=12m(可根據用戶意願調整)
03.最大通過能力：(高度*寬度)施工的同時不影響過車
04.爬行能力：4%
05.行走速度：8m/min
06.總功率：22.5KW 行走電機7.5KW*2=15KW油泵電機7.5KW
07.液壓系統壓力：Pmqx=16Mpa
08.模板單邊脫模量：Amin=150
09.水平油缸左右調整量：Bmax=100mm
10.頂升油缸：300mm
11.油缸最大行程：側向油缸300mm
12.水平油缸：250mm
研製過程
產品關鍵技術
台車結構型式
可採用液壓式和機械式。經分析比較液壓式對台車架剛性要求低，結構型式靈活，重量輕，加工要求和施工中鋪設軌道的標高要求低，使用方便，但對液壓缸自鎖性要求高，襯砌中液壓缸不允許回縮。機械式則相反，由於一個電動機要驅動數個絲槓傳動，對各傳動軸同軸度要求高，且台車架必須有較大的剛度，結構尺寸準確，因結構較重、加工要求高，而且因絲槓是同步動作（不象液壓傳動，各液壓缸可同步，也可單獨動作）因此當軌道標高誤差（各點不在同標高）較大時，將直接影響模板位置，從而影響襯砌質量。經分析比較選用液壓傳動方案，對液壓缸採取液壓鎖和平衡閥等措施，使液壓缸自鎖；同時配套採用絲槓機構進行機械鎖定，並加強模板的支承，保證了模板在襯砌時不回縮，不變形。實踐證明襯砌台車採用液壓式較合理，是發展方向。
車架結構最佳化
台車採用液壓傳動，使台車架結構簡化，重量減輕，同時也提高了結構的靈活性和多樣性，經各種台車架結構方案的分析比較、強度計算、最佳化選擇9m四門架12m主門架結構方案，其結構重量比機械式減輕40%以上，製作成本降低25%以上。
鋼模
鋼模是台車的工作裝置，其外表質量和外形尺寸精度直接決定混凝土襯砌質量，同時，又是加工難度最大的部件，制定了合理的加工、焊接工藝，設計並加工專用拼裝焊接胎模，以保證整體外形尺寸的準確度，儘量減少焊接變形，保證外表面光滑，無凹凸等缺陷。為控制相鄰模板的錯台，採用過盈配合的穩定銷將相鄰模板的連線板固定為一體，有效控制了由於螺栓孔的間隙造成的相鄰模板的錯台問題。成功地解決了上述難題後，保證了砼襯砌質量。
