CN103206226A

CN103206226A - 一种隧道多功能变截面衬砌台车

Info

Publication number: CN103206226A
Application number: CN2013100029560A
Authority: CN
Inventors: 司尚荣; 刘红旗; 李儒林; 邓洪亮
Original assignee: GUIYANG DINGHUI TECHNOLOGY Co Ltd; Beijing University of Technology
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-01-04
Also published as: CN103206226B

Abstract

本发明提出了一种隧道多功能变截面衬砌台车，其采用三角形支撑系统、模板系统、全液压系统、混凝土分配系统以及行走系统等，其中所述模板系统包括两侧截面尺寸不变的侧模板以及设置于隧道衬砌顶部中央的宽度可变的中间变截面模板。本发明的衬砌台车能够实现隧道衬砌台车生产工厂化和构件标准化，减少整车重量20%，降低劳动强度，提高工作效率。

Description

一种隧道多功能变截面衬砌台车

技术领域

本发明涉及一种隧道多功能变截面衬砌台车，属于隧道施工设备领域。。

背景技术

隧道工程的建设和发展是我国20世纪最伟大的科技成就之一，它有力地促进了我国交通运输事业的发展，同时也带动了土木工程、水利工程等相关学科的发展，在我国国民经济建设中起到了重要的作用，目前我国的隧道总长度及修建技术水平均为世界领先。

21世纪应该是地下洞室开发利用的世纪，在21世纪可持续发展战略中，地面土地空间有限且大都已被利用的现在，地下隧道的建设无疑将在缓解土地利用方面做出巨大的贡献。隧道和地下工程的利用和规模将会日益扩展，隧道的建设就显得愈发重要，利用价值非常巨大。我国将修建更多的铁路和公路隧道，修建技术上也会有更多更快的进步和发展。

隧道工程的现代化，必须要实现主要工序施工的机械化和自动化，研究开发适合中国隧道作业的专用设备，以先进的机械设备代替大量的人工作业，减少隧道施工人员的劳动强度．实现隧道施工的工厂化，提高自动化程度，推广应用新技术、新工艺，提高经济效益和工效，大大改善隧道工程的施工作业环境，实现文明施工和快速施工，从而保证施工安全和质量，促进铁路事业的不断发展，是工程界十分关注和研究的重要课题之一。

既有的隧道衬砌台车均由衬砌台车由模板系统、支撑系统、液压系统、行走系统、电控系统等组成，包括模板、门架、走行机构、顶板及边板纵向托梁、垂直升降液压油缸、侧向液压油缸、侧向支撑丝杠等构件。台车模板系统主要由顶模、边模组成，模板间用螺栓连接成整体，两侧边模为曲模，顶模分两块，拼缝位于拱顶部位，顶模与边模间销接，台车共有10条纵向梁，其中包括两条门架主梁和8条模板托梁，重量最大的为门架主梁，单条重约2吨，台车沿钢轨行走。

我国单线铁路隧道断面尺寸已标准化，由三个半径圆弧组成，但在隧道施工设计中，由于地质围岩类型的不同，隧道转弯半径的差异，不同的隧道截面尺寸不一样，甚至同一隧道各段的截面尺寸也经常有变化，发明一种隧道多功能变截面衬砌台车将会减小施工成本，加快施工速度，减少劳动强度，提高机械化和自动化水平，保证工程施工质量，具有重要的科学意义和工程应用价值。

隧道衬砌台车目前存在的主要问题：

（1）台车整车重量太大，运输、拼装困难，并造成严重的材料浪费。

（2）台车构件为一次性非标产品，不能满足变截面隧道衬砌施工要求。

（3）加载系统分别采用液压和支撑丝杠加载，浇注混凝土时压力不能自动控制，易造成跑模和错台等质量缺陷，在浇筑到顶部时，有时会发生顶部模板受压变形甚至被打塌的现象。

（4）支撑系统采用门架结构，结构容易产生不均匀变形，整体刚度差，严重浪费材料。

（5）台车模板在焊接、运输等过程中会发生局部的小的焊接变形及塑性变形。

（6）台车模板与矮边墙搭接错台及错缝控制困难。

发明内容

本发明为了克服上述缺陷，提出了一种隧道多功能变截面衬砌台车，其采用全液压驱动系统、三角支撑结构系统、浇注混凝土压力自动控制和分配系统等，实现隧道衬砌台车生产工厂化和构件标准化，减少整车重量20%，降低劳动强度，提高工作效率。

本发明的技术方案如下：

一种隧道多功能变截面衬砌台车，其特征在于：包括三角形支撑系统、模板系统、全液压系统、混凝土分配系统以及行走系统，所述三角形支撑系统上设置有全液压系统以及混凝土分配系统，三角形支撑系统底部设置有行走系统；

所述三角形支撑系统包括三角形支撑架、行走和横移机构、底纵梁、顶纵梁以及多个拉杆，三角形支撑架平行设置，其底部设置有行走和横移机构，行走和横移机构底部连接有行走系统；三角形支撑架上设置有横梁；

底纵梁和顶纵梁分别连接在三角形支撑架底部和顶部，使其连接成一整体，三角形支撑架之间设置有多个拉杆，各构件之间通过销轴或卡板联接，易于拆装。三角形结构稳定、受力好。支撑系统的结构联结采用销轴结构，可快速装拆、运输，方便多工地多次重复使用，可节省大量成本。

所述模板系统，包括两侧截面尺寸不变的侧模板以及设置于隧道衬砌顶部中央的宽度可变的中间变截面模板，通过更换不同宽度的中间变截面模板，同时调整模板支撑横梁的宽度和两侧液压/丝杆支撑长度来实现，而支撑结构不变。中间变截面模板与三角形支撑架之间通过升降油缸连接。

所述模板系统的侧模板与三角形支撑架之间连接设置有液压/丝杆支撑。

所述全液压系统包括升降油缸、横移油缸、侧模支撑操作油缸、行走驱动马达和分配器马达，分别用于中间变截面模板和三角形支撑架的升降、三角形支撑系统的横移、侧模板的支撑、行走驱动以及混凝土的分配；侧模支撑操作油缸连接液压/丝杆支撑；

所述混凝土分配机构主要由分配器马达、分配器结构体、阀芯及液压控制系统构成；泵车将混凝土通过分配器结构体入口打入，通过阀芯的孔分别流向分配器结构体的左右4个出口，阀芯通过分配器马达驱动其阀芯的2个孔依次转动到4个出口位置，4个出口分别对应模板系统左右各2个混凝土灌注位置。

所述三角形支撑架为4排，行走和横移机构为4组，底纵梁为2条，顶纵梁为3条，侧模板为4块。

所述模板系统的各个模板间采用销轴和螺栓联接。

所述升降油缸为4个，横移油缸为4个，侧模支撑操作油缸为4个，行走驱动马达为2个，分配器马达为1个。

所述全液压系统的各个油缸和马达均非同时工作；所述全液压系统的速度控制采用液压泵电机的变频调速方式或流量控制阀模式；所述分配器马达采用电控方式实现时间间隔轮换和阀芯位置控制。

通过实时监测灌注混凝土的压力，并根据监测压力调整灌入混凝土的分配比例，保持结构受力平衡，间隔时间控制和轮流灌注，可以实现左右两侧的灌注量基本相同，避免偏压。避免偏压造成跑模和错台等质量缺陷，避免顶部模板受压变形甚至被打塌的现象；混凝土加注口设置弹簧和液压压力感应机构，当加注压力达到限值时自动阻断加注口，防止过载加注；升降、侧支油缸可自由控制动作，方便操作；全部采用一套液压系统，分时工作，简化了系统。

有益效果

本发明的优点在于：一种隧道多功能变截面衬砌台车，采用全液压驱动系统、三角支撑结构系统、浇注混凝土压力自动控制和分配系统等，实现隧道衬砌台车生产工厂化和构件标准化，减少整车重量20%，降低劳动强度，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明台车总装示意图；

图2为本发明三角形支撑结构；

图3为本发明混凝土分配系统正面及侧面示意图；

图4为本发明全液压系统示意图；

图中：1-侧模板 2-中间变截面模板 3-三角形支撑架 4-液压/丝杆支撑 5-液压升降机构6-行走系统 7-横梁 8-顶纵梁支撑位置 9-销轴联结结构 10-底纵梁 11-入口 12-混凝土右侧出口 13-接右侧灌注管 14-阀芯 15、18-分配器马达 16-混凝土左侧出口 17-接左侧灌注管 19-行走驱动马达 20-横移油缸 21-升降油缸 22-侧模支撑操作油缸。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明的一种隧道多功能变截面衬砌台车，包括三角形支撑系统、模板系统、全液压系统、混凝土分配系统以及行走系统6，三角形支撑系统上设置有全液压系统以及混凝土分配系统，三角形支撑系统底部设置有行走系统6；三角形支撑系统包括4排三角形支撑架3、4组行走和横移机构、2条底纵梁10、3条顶纵梁以及多个拉杆，三角形支撑架3平行设置，其底部设置有行走和横移机构，行走和横移机构底部连接有行走系统6；三角形支撑架3上设置有横梁7；底纵梁10和顶纵梁分别连接在三角形支撑架3底部和顶部，使其连接成一整体，三角形支撑架3之间设置有多个拉杆，各构件之间通过销轴或卡板联接。模板系统包括两侧截面尺寸不变的4块侧模板1以及设置于隧道衬砌顶部中央的宽度可变的中间变截面模板2。中间变截面模板2与三角形支撑架3之间通过升降油缸连接。模板系统的侧模板与三角形支撑架3之间连接设置有液压/丝杆支撑。全液压系统包括4个升降油缸21、4个横移油缸20、4个侧模支撑操作油缸22、2个行走驱动马达19和1个分配器马达15，分别用于中间变截面模板2和三角形支撑架3的升降、三角形支撑系统的横移、侧模板的支撑、行走驱动以及混凝土的分配；侧模支撑操作油缸连接液压/丝杆支撑4；混凝土分配机构主要由分配器马达15、分配器结构体、阀芯及液压控制系统构成；泵车将混凝土通过分配器结构体入口11打入，通过阀芯14的孔分别流向分配器结构体的左右4个出口，阀芯14通过分配器马达15驱动其阀芯14的2个孔依次转动到4个出口位置，4个出口分别对应模板系统左右各2个混凝土灌注位置。模板系统的各个模板间采用销轴和螺栓联接。全液压系统的各个油缸和马达均非同时工作；全液压系统的速度控制采用液压泵电机的变频调速方式或流量控制阀模式；分配器马达15采用电控方式实现时间间隔轮换和阀芯位置控制。

本发明支撑系统采用三角支撑结构（图2），刚度好，重量轻，同时节省材料20%，模板采用变截面设计（图1），可适用天不同截面尺寸的隧道衬砌施工，驱动系统采用全液压系统（图3），可实时监测和调整不同部位的压力，采用图4各部分自动控制和分配混凝土的浇注，实现两侧均匀浇注混凝土，减少台车不均匀受力产生的变形。

本发明采用图4各部分自动控制和分配混凝土的浇注，避免造成跑模、错台和打顶等质量缺陷。

以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims

1.一种隧道多功能变截面衬砌台车，其特征在于：包括三角形支撑系统、模板系统、全液压系统、混凝土分配系统以及行走系统（6），所述三角形支撑系统上设置有全液压系统以及混凝土分配系统，三角形支撑系统底部设置有行走系统（6）；

所述三角形支撑系统包括三角形支撑架（3）、行走和横移机构、底纵梁（10）、顶纵梁以及多个拉杆，三角形支撑架（3）平行设置，其底部设置有行走和横移机构，行走和横移机构底部连接有行走系统（6）；三角形支撑架（3）上设置有横梁（7）；

底纵梁（10）和顶纵梁分别连接在三角形支撑架（3）底部和顶部，使其连接成一整体，三角形支撑架（3）之间设置有多个拉杆，各构件之间通过销轴或卡板联接；

所述模板系统，包括两侧截面尺寸不变的侧模板（1）以及设置于隧道衬砌顶部中央的宽度可变的中间变截面模板（2）；所述中间变截面模板（2）与三角形支撑架（3）之间通过升降油缸（21）连接；

所述模板系统的侧模板与三角形支撑架（3）之间连接设置有液压/丝杆支撑（4）；

所述全液压系统包括升降油缸（21）、横移油缸（20）、侧模支撑操作油缸（22）、行走驱动马达（19）和分配器马达（15），分别用于中间变截面模板（2）和三角形支撑架（3）的升降、三角形支撑系统的横移、侧模板的支撑、行走驱动以及混凝土的分配；侧模支撑操作油缸连接液压/丝杆支撑（4）；

所述混凝土分配机构主要由分配器马达（15）、分配器结构体、阀芯及液压控制系统构成；泵车将混凝土通过分配器结构体入口（11）打入，通过阀芯（14）的孔分别流向分配器结构体的左右4个出口，阀芯（14）通过分配器马达（15）驱动其阀芯（14）的2个孔依次转动到4个出口位置，4个出口分别对应模板系统左右各2个混凝土灌注位置。

2.根据权利要求1所述的一种隧道多功能变截面衬砌台车，其特征在于：所述三角形支撑架（3）为4排，行走和横移机构为4组，底纵梁（10）为2条，顶纵梁为3条，侧模板（1）为4块。

3.根据权利要求1所述的一种隧道多功能变截面衬砌台车，其特征在于：所述模板系统的各个模板间采用销轴和螺栓联接。

4.根据权利要求1所述的一种隧道多功能变截面衬砌台车，其特征在于：所述升降油缸为4个，横移油缸为4个，侧模支撑操作油缸为4个，行走驱动马达为2个，分配器马达为1个。

5.根据权利要求1所述的一种隧道多功能变截面衬砌台车，其特征在于：所述全液压系统的各个油缸和马达均非同时工作；所述全液压系统的速度控制采用液压泵电机的变频调速方式或流量控制阀模式；所述分配器马达（15）采用电控方式实现时间间隔轮换和阀芯位置控制。