二衬台车施工专项方案全解.docx
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二衬台车施工专项方案全解
广东省江门至罗定高速公路第十二合同段
二衬台车专项
施工方案
中铁十一局集团有限公司
江门至罗定高速公路第十二合同段项目经理部
二○一三年十二月
隧道台车专项方案
一、工程概况
第12标段地处广东省云浮市云安县，起止里程RK102+660～RK111+750，正线长度9.09km，为双向6车道高速公路，隧道4335m/2座，其中特长隧道3191.5m/1座，长隧道1143.5m/1座。
二、台车概况
根据隧道设计衬砌断面和施工具体要求，以及根据我部二衬混凝土施工方法（拱墙一体，无单独施工矮边墙），制定具体的台车方案如下图，台车共四台，采用电机驱动整体有轨行走，模板采用全液压操作，利用液压缸支（收）模板，机械丝杆固定。
主要技术参数
1、一个工作循环的理论衬砌长度：
12米；
2、衬砌厚度（包括超挖回填厚度）：
1000mm；
3、轨距：
10400mm；
4、成拱半径：
R1＝8450mm，R2＝5350mm，R3＝1750mm；
5、台车进行速度：
8m/min；
6、液压系统工作压力：
160Kg/cm2；
7、衬砌上升速度：
1.50米/小时；
8、钢轨采用43Kg/m重轨。
9、模板采用12mm钢板
10、每台台车重量130吨；
台车结构尺寸图
（一）
台车侧视图
（一）
台车结构尺寸图
（二）
台车侧视图
（二）
台车工作窗口平面图
三、各部件组成
台车一般由模板总成、托架总成、平移机构、门架总成、主从行走机构、侧向液压油缸、侧向支承千斤、托架支承千斤、门架支承千斤等组成。
模板组成：
模板由16块顶模、16块侧模以及16块小边模构成横断面，顶模与顶模之间通过螺栓联成整体，侧模与顶模、侧模与小边模通过铰耳轴联接。
每节模板做成1.5米宽，由多节组合而成，模板之间皆由螺栓联接。
模板上开有呈品字型排列的工作窗，共32个，每个窗口尺寸为50cm*50cm，窗口纵向间距为2.5m，顶部安装有与输送泵Φ125接口的注浆装置。
（详见台车工作窗口平面图）
托架总成：
托架主要承受浇铸时上部混凝土及模板的自重，它上承模板，下部通过液压油缸和支承千斤传力于门架。
托架由两根纵梁、两根边横梁、多根中横梁及立柱组成。
纵梁由钢板焊接成工字形截面；边横梁及多根中横梁由工字钢制造；立柱由工字钢制造。
平移机构：
一台液压台车，平移机构前后各一套，它支承在门架边横梁上。
平移小车上的液压油缸（GE160/90─300）上与托架纵梁相连，通过油缸的收缩来调整模板的竖向定位及脱模，其调整行程为300mm；而水平方向上的油缸（GE90/50─200）用来调整模板的衬砌中心与隧道中心是否对中，左右可调行程为100mm。
门架总成：
门架是整个台车的主要承重构件，它由横梁、立柱及纵梁通过螺栓联接而成，各横梁及立柱间通过联接梁及斜拉杆联接。
液压台车的主要结构由钢板焊接，整个门架保证有足够的强度，刚度和稳定性。
门架横梁由钢板焊接成I或Ⅱ字形截面；立柱同样由工字钢焊接成I或Ⅱ字形截面；纵梁采用钢板焊接而成；斜支承采用工字钢或槽钢；各联接梁采用槽钢、工字钢或角钢。
主从行走机构：
液压台车主从行走机构各两套，它们铰接在门架纵梁上。
主行走机构由Y型电机驱动一级齿轮减速后，再通过两级链条减速，其行走速度为8m/min，行走轮直径为φ350mm;
侧向液压油缸：
侧向液压油缸主要是为边模板脱模，同时起着支承模板的作用，侧向油缸（GE100/63─400），根据衬砌长度选用4个油缸，其调整行程为250mm。
侧向螺旋千斤：
安装在门架上的螺旋千斤用来支承、调节模板位置，承受灌注混凝土时产生的压力。
螺杆直径为65mm，其调整行程为250mm。
考虑此台车的特别性螺杆为单螺杆。
托架支承千斤：
它主要为改善浇注混凝土时托架纵梁的受力条件，保证托架的可靠和稳定。
螺杆直径为65mm，其调整行程为150mm。
门架支承千斤：
它联接在门架纵梁下面，台车工作时，它顶在轨道面上，承受台车和混凝土的重量，改善门架纵梁的受力条件，保证台车工作时门架的稳定。
螺杆直径为65mm，其调整行程为200mm。
四、机、液、电系统
1、机械系统
台车行走采用两套机械传动装置，通过一级齿轮减速器和两级链条减速后驱动台车行走。
为实现两套驱动装置同步，采用两台电机同时起动；为满足工况要求，电机可进行正、反转运行。
2、液压系统
台车液压系统采用三位四通手动换向阀进行换向，来实现油缸的伸缩。
左右侧向油缸各采用一个换向阀控制两侧水平油缸的动作；四个竖向油缸各用一个换向阀控制其动作；两个小车平移油缸各用一个换向阀操作；利用双向液控单向阀对四个竖向油缸进行锁闭，保证模板不致下降，采用单向节流阀调节油缸的运动速度。
当换向阀处于中位时，系统卸荷，防止系统发热；直回式回油滤清器和集成阀块简化了系统管路。
3、电气系统
电气系统主要对油泵电机的起停及行走电机的正反向运行进行控制。
行走电机没有正反转控制及过载保护。
五、安装
1．台车安装在洞外安装，吊装前应选择便于进洞的安装地段，安装完后台车轴线与隧道轴线夹角应不大于5度。
2．铺设轨道：
枕木和钢轨必须合乎要求，铺设后轨距误差控制在±10mm以内；轨道与枕木必须用道钉固定，防止台车行走时发生危险；枕木间距不得大于70㎝，以免钢轨被压断。
3．吊装：
根据场地条件选择适当吨位的吊车，主件吊装用钢丝绳不小于φ16。
按先后顺序组装台车，组装中必须注意安全。
4．安装质量的要求：
因台车在出厂前已进行过厂内拼装、调试，故在现场应顺利组装。
模板外表面尽量避免使用气割和电焊的方法影响质量，确有因运输变形的情况应尽量校正，具体要求如下：
1.全车所有螺栓必须齐全，且拧紧。
2.所有模型板拱板连接处的定位销窗口处的铰销、定位销必须全部存在、并打紧，防止在使用中产生错台。
3.所有螺旋千斤顶必须在螺纹部分涂黄油，保证旋转自由。
4.电气系统安装必须是专业电工进行操作，确保安全操作。
5.液压系统试车后，要确保所有油缸动作自如，所有接头处无漏洞现象。
6.在安装丝杠时，要保证纵向同一排丝杠转向一致，以免操作时出现互锁现象。
六、就位
1．安装试车合格后，在确保台车上下、左右无障碍物的情况下，启动行走电机，操作台车前行至待衬砌里程，前后反复动作几次，使台车结构放松，停在正确衬砌位置，关闭行走电机，并在行走轮处打好木楔或使用阻车器，防止溜车或衬砌中骨架受偏力产生位移，引起跑、爆模。
2．旋紧底梁下的螺旋支腿，应确保底板落在坚实的基础上。
3、在拆掉所有边模支承丝杠一端铰销的情况下，启动液压油泵，操纵升降油缸上升至设计拱顶标高，锁紧举升油缸上的机械锁紧螺母；操纵调心油缸，使台车中线对正隧道中线，旋下台梁下支腿并拧紧；操纵边模油缸使边模伸出至设计尺寸。
若油缸动作不同步，可采用锁紧靠近一个油缸的丝杠，继续动作操作阀使同排其他油缸继续伸出。
微量调节时可用丝杠。
边模达到设计尺寸后，连接好所有边模杠并确保旋紧。
4．台车就位结束后，必须关掉液压油泵电源，以免误动阀组操作手柄，使台车结构变形或损坏液压缸。
5．在模型板外表面涂脱模剂。
6．安装堵头板，并加设必要的支撑。
7此台车受断控制施工衬砌时门架内一定要6道内衬，内衬力约350公斤每根.边模底用边墙钢筋拉死。
以防边模爆模。
七、灌注
1．灌注起始，应从距离基础上约1.5—2m处的作业窗开始灌注，并注意倒换灌注位置，防止局部受力过大引起变形，灌注过程中，严格控制左右高差不大于80㎝。
严禁由拱顶直接浇注。
2．开始灌注混凝土的速度应不大于衬砌上升速度。
3．当灌注至拱肩处时，应设专人在拱部端头处观察排气口，以防灌满后过度泵送压坏模型板。
4.灌注过程中，采用捣固棒捣固即可，若需在模型板内侧安装使用平板式振动器，应事先增加辅助支撑，且以高频振动为宜，每次振动时间不超过60秒。
八、护养、脱模
灌注结束后，养护到规定时间，即可准备脱模。
1.拆除堵头板和支承。
2.启动液压油泵，操纵边模油缸微量外伸，使丝杠松动。
拆除边模所有丝杠后，操纵边模油缸，使边模板收回，脱离成型表面。
3.操纵举升油缸微量上升后，松开锁紧螺母和台梁下的螺旋支腿，反向推动举升油缸控制手柄，使举升油缸受模板自重下降，拱模脱离成型表面。
4.旋起底梁下螺旋支腿，取掉行走轮处的木楔或阻车器，操纵台车前行，至下一衬砌位置。
5.台车模板与已衬砌表面搭接时，搭接长度不大于100mm。
以免搭接过长造成错台。
九、台车受力分析
1、侧压力的确定（侧压力只与浇注混凝土高度有关，与厚度无关）。
根据《建筑手册》中“现浇砼结构模板的设计”可知侧压力公式为：
F=0.22rct0β1β2V1/2
F—新浇筑砼对模板的最大侧压力（KN/M2）
rc—混凝土的重力密度（KN/M3）
t0—新浇筑混凝土的初时间（h），可按实测确定，当缺乏试验资料时，可采用t0=200/（T+15）计算（T为混凝土的温度oC）
V—混凝土的浇筑速度（m/h）
β1—外加剂影响修正参数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2
β2—混凝土坍落度影响修正参数，当坍落度小于30mm时取0.85,50∽90mm时取1.0,110∽150mm时取1.15
（1）、各参数的确定：
①rc取24KN/M3
②t0=200/（T+15）
=200/（25+15）
=5
V的确定
施工时采用混凝土输送泵浇注，输送泵排量为25∽30m3/h，取最大值30m3/h，浇注混凝土平均厚度取1.0m，混凝土长度去台车长度12m，两边平衡浇注，考虑到浇注时，换管与时间耽误，取修正系数0.75，故：
0.75x30m/h=（1.0x12xV）x2
V=1.125m/h
β1取1.0
β2取1.15
（2）、侧压力计算：
F=0.22x24x5x1.125x1x1.15
=32.20KN/M²
由于本台车使用时设计混凝土厚度为450mm~600mm，而本次验算选取混凝土厚度为1000mm，考虑到震动荷载等相对应侧压力来说要小，所以直接考虑到2.0的安全系数，不再考虑荷载组合。
2、边模的强度验算
（1）、模板强度验算
面板厚度12mm，间距250布置80#角钢，将侧压力视为均布载荷，取面板与角钢组成的截面来计算：
均布载荷：
q=Fx0.25/1000
=2x32.2x0.25/1000
=16.1N/mm
弯矩：
M=ql²/8
=16.1x1500²/8
=452.8x104N·mm
模板截面模量：
=30.526x103mm3
设计应力：
σ=M/W
=452.8x104/（30.526x10³）
=148.4N/mm²设计应力仅为需用应力的70%，模板强度合符要求。
注：
fm为模板设计许用应力规范值。
（2）刚度校核
公式：
（中点挠度）
=108.87cm4
得
=0.067cm
中点位移ymax=0.67mm。
合格。
（2）、弧板强度验算：
弧板截面模量W=1/6（14x250²）
=125x103mm³
为了计算方便，将弧板按直板计算：
均布载荷：
q=（Fx1500/1000）
=2x32.2x1500/1000
=96.6N/mm
弯矩：
M=ql²/8
=96.6x1800²/8
=40x106N·mm
设计应力：
σ=M/W
=40x106/（2x125x103）
=156N/mm²≤fm=215N/mm²
（注：
弯矩由2块弧板承担）
设计应力仅为许用应力的70%，弧板强度合符要求。
（3）、弧板联接梁的强度验算：
弧板联接梁为［18#组焊
截面模量：
W=137x103x2
=274x103mm³
均布载荷：
q=Fx1500/1000
=2x32.2x1800/1000
=156N/mm
弯矩：
M=ql²/8
=156x1800²/8
=47x106N·mm
设计应力：
σ=M/W
=47x106/（274x103）
=176N/mm²设计应力仅为许用应力的70%，弧板联接梁强度符合要求。
（4）、千斤顶强度验算
弧板联接梁为［18#组焊均布载荷q=156N/mm
单根千斤顶F=156N*1900=220248N
千斤顶使用φ89*6无缝钢管
σ=F/A=220248/1564.5=140N/mm²千斤顶强度符合要求
（5）千斤顶稳定性验算。
本台车使用双向及单向千斤顶俩种，最长千斤顶工作长度1690mm。
L/ΦMM=1690/89=18>10，所以需要进行稳定性验算。
临界荷载：
——活塞纵向弯曲破坏的临界荷载
N——末端条件洗漱，查表得n=1.
E——活塞杆材料的弹性模量。
取E=
Pa
J——活塞杆的转动惯量。
J=
=
L——活塞杆计算长度。
取1.69m
计算得出
N
所以
>F.千斤顶满足稳定性要求。
3、上拱板的强度验算
上拱板与横梁联接成为一个穹形钢体，承受的正压力远大于侧向压力
故只需对上模板受正压力进行强度验算。
模板每平方米上所受正压力，即混凝土的自重，衬砌厚度按1.0米计算，正压力：
N=24KN/m3x1.0m
=24KN/m2
较侧压力32.2KN/m2稍小，但上模板刚度较下模板好。
由下模板的计算可知，设计应力远小于许用应力，通过计算亦可得出上模板强度是符合要求的，在此不作计算。
十、主门架受力分析
（1）横梁分析：
横梁受力简易示意图
横梁受力状况又与模板最顶部受力状况不同，它受注浆口封口时产生的挤压力的影响小。
所以每榀门架受力
q=1×2×2.45=4.9t/m.
F=5.2×4.9=25.48t
Fmax=25.48×1.2=30.6t
横梁为2×Ι1000I=2×21700=43400cm4
W=2×1090=2180cm3
挠度σ=3060/2180=1.404t/cm2〈[σ]=1.7t/cm2
扰度
=1.34cm
f/l=1.34/640=2.1×10-3<4×10-3
通过上述的分析计算可知，横梁的强度及刚度是足够的。
（2）立柱分析
立柱截面图：
门架立柱截面如上图
=（30×50³-14×47.6³）/（6x50）=7467cm3
M=207.5F=207.5×2×32.2=1336.3KN/M=133630N/cm（立柱上端以下混凝土高度我4150mm。
）
故：
=133630/7467=178N/mm2合格
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