CN105422137A - 隧道大净空模块化衬砌台车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道大净空模块化衬砌台车，其特征是由模块化设置的衬砌台车门架、衬砌台车门架支撑结构、衬砌台车可调模板和衬砌台车模板支撑系统构成；其衬砌台车门架是在两道拱形门架之间以顶部纵梁进行固定连接；衬砌台车可调模板分体设置为左右对称的半幅模板，并以可调的形式实现在标准断面与曲线加宽断面及下锚段断面间的任意更换；衬砌台车模板支撑系统整体形成大净空的“穴”字形结构。本发明模块化结构可以有效提高工效、增加净空，改善通风条件，提高施工安全性。
Description
技术领域
本发明涉及应用在隧道施工二次衬砌过程中的设备，更具体地说一种衬砌台车，尤其是应用在存在有一般断面与曲线加宽断面以及一般锚段的加宽、加高断面的转换的隧道二次衬砌施工中的衬砌台车。
背景技术
衬砌台车是隧道施工过程二次衬砌中的专用设备，用于对隧道内壁的砼衬砌施工，衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品，现有技术中主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车和网架式衬砌台车。然而由于隧道施工环境的特殊性，这些砌台车的结构复杂，搭建繁琐，且极易出现施工误差缺陷，衬砌台车占地面积大，在隧道内施工受限，且传统的衬砌台车内部由多道门架作为受力结构，阻碍了隧道内空气流通，使得隧道内空气流通差；由于门架多，门架与衬砌台车模板通过短油缸连接可调节的范围较小；传统衬砌台车没有进行模块化设计，遇到一般锚段的断面，就跳过，在隧道贯通后将衬砌台车退出洞外改装成一般锚段的断面，再移至一般锚段处进行衬砌混凝土浇筑，这一过程大大降低了工作效率，延长工期，增加生产成本。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种隧道大净空模块化衬砌台车，以期增大衬砌台车内部净空，改善隧道内的通风条件，并能达到在一般断面与一般锚段断面之间的任意更换，不必将衬砌台车退出洞外进行改装，从而提高工效。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明隧道大净空模块化衬砌台车，其特征是由模块化设置的衬砌台车门架、衬砌台车门架支撑结构、衬砌台车可调模板、衬砌台车模板支撑系统构成；
所述衬砌台车门架的结构形式为：设置拱形门架，是在左右两根立柱之间以顶部横梁相连接，所述立柱为“C”形件，左右两根立柱是以“C”形件的开口一侧呈相对，以“C”形件的背部朝向立柱所在一侧的隧道侧壁方向呈弓形；所述拱形门架为两道，并有两道平行设置的顶部纵梁在两道拱形门架的顶部横梁之间固定连接；
所述衬砌台车门架支撑结构为：在两道顶部纵梁之间沿纵向间隔设置各道桁架，所述桁架呈倒“皿”字型，桁架顶部两端伸出的翼杆支撑在所述顶部纵梁上，在所述翼杆的端部设置有可调连杆，所述可调连杆在沿着翼杆的延伸方向上长度可调；
所述衬砌台车可调模板的结构形式为：在成拱的隧道断面上，以竖向中心线为对称中心，将衬砌模板分体设置为左右对称的半幅模板，所述半幅模板是由上拱模板和侧墙模板所构成，所述上拱模板和侧墙模板是以中位螺栓进行铰接，并在中位螺栓的连接部位、于所述上拱模板和侧墙模板之间设置可调撑杆，所述可调撑杆与所述中位螺栓呈三角布置，通过调节所述可调撑杆的长度可以调整所述上拱模板和侧墙模板之间的收张程度；在所述左右对称的半幅模板的上拱模板之间是通过调节块进行连接，更换不同宽度的调节块可以调整所述衬砌模板的宽度。
所述衬砌台车模板支撑系统设置为：以桁架作为顶部横向支撑横跨支撑在左右对称的两半幅模板之间，所述桁架呈倒“皿”字型，桁架顶部两端伸出的翼杆支撑在台车的顶部纵梁上，在所述翼杆的端部设置有可调连杆，所述可调连杆在沿着翼杆的延伸方向上长度可调，所述可调连杆的前端连接在对应一侧的上拱模板的底端背肋上；在所述桁架的两端与对应一侧的侧墙模板的中段背肋之间设置斜向传力杆；在所述桁架与上拱模板之间设置竖向撑杆，整体形成大净空的“穴”字形结构；
本发明隧道大净空模块化衬砌台车，其特征是：在所述侧墙模板的上段背肋与翼杆的杆端之间设置上斜撑杆；在所述侧墙模板的下段背肋与隧道地面之间设置下斜撑杆；在所述斜向传力杆的腰部与侧墙模板之间设置腰部撑杆形成三角撑；在所述桁架的中心与两侧上拱模板的拱顶端分别设置顶撑油缸，一对顶撑油缸形成“V”形支撑，其“V”开口的张合度可以调整。
本发明隧道大净空模块化衬砌台车，其特征是：设置通风系统，是在由上斜撑杆、下斜撑杆以及腰部撑杆所形成的空腔内沿纵向设置通风管道。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明中采用拱形门架，并将立柱设置为弓形，由顶部横梁和顶部纵梁架起了宽阔的空间，形成大净空，极大地有利于隧道内通风，也利于工作人员在砌台车下部行走工作，给工作人员提供一个较为舒适、便捷、宽阔的工作空间；
2、本发明中衬砌台车门架支撑结构有效地将桁架自重和桁架支撑模板的支撑力传递至拱形门架，提供围岩压力传递途径，整体结构牢固可靠。
3、本发明桁架设置为呈倒“皿”字型，其结构牢固，与顶部纵梁之间结构配合牢固可靠，利用其可调连杆与衬砌模板背肋进行连接的结构形式既能保证承载力，又保持了空间的合理分布。
4、本发明中衬砌台车可调模板在隧道渐变段中，当隧道断面发生变化时，拆除调节块，利用可调撑杆推动模板收张，使模板调整在施工断面位置，再根据隧道断面选择安装相适应的调节块，即可实现台车模板断面的调整，施工过程大为简化，可极大地提高施工效率。
5、本发明中衬砌台车模板支撑系统整体形成大净空的“穴”字形结构，其结构牢固可靠，有效增加了台车下净空，降低安全风险，提高隧道施工效率。
6、本发明中设置通风系统位置合理，不占用下部行走通道，并能保证通风顺畅，保证了隧道内部的空气流通，保证工作人员的人身安全。
附图说明
附图说明
图1A为本发明中拱形门架断面结构示意图；
图1B为本发明中拱形门架侧视结构示意图；
图1C为本发明中拱形门架立体结构示意图；
图2A为本发明中门架支撑结构示意图；
图2B为本发明中门加支撑结构断面示意图；
图3A为本发明中衬砌台车模版结构示意图；
图3B为本发明中衬砌台车模版中上拱模板和侧墙模板之间连接结构示意图；
图3C为本发明中衬砌台车模版中调节块安装结构示意图；
图4为本发明中衬砌台车模板支撑系统结构示意图；
图5A为本发明总体结构端面示意图；
图5B为本发明总体结构侧视图；
图中标号：11a前道门架，11b后道门架，111a上部弯曲段，111b中部竖直段，111c下部弯曲段，112顶部横梁，113行走轮，114伸缩装置，12顶部纵梁，13水平轨道，14隧道，21桁架，21a翼杆，21b可调连杆，31上拱模板，32侧墙模板，33中位螺栓，34可调撑杆，35调节块，41斜向传力杆，42竖向撑杆，43上斜撑杆，44下斜撑杆，45腰部撑杆，46通风管道，47踏板，48护栏，49顶撑油缸。
具体实施方式
本实施例中隧道大净空模块化衬砌台车是由模块化设置的衬砌台车门架、衬砌台车门架支撑结构、衬砌台车可调模板、衬砌台车模板支撑系统和通风系统构成。
参见图1A、图1B和图1C，本实施例中衬砌台车门架的结构形式为：设置拱形门架，是在左右两根立柱之间以顶部横梁112相连接，立柱是具有上部弯曲段111a、中部竖直段111b和下部弯曲段111c的“C”形件，左右两根立柱是以“C”形件的开口一侧呈相对，以“C”形件的背部朝向立柱所在一侧的隧道侧壁方向呈弓形；拱形门架为两道，分别是前道门架11a和后道门架11b，并有两道平行设置的顶部纵梁12在前道门架11a和后道门架11b的顶部横梁112之间固定连接。
在立柱的底部安装有行走轮113，行走轮113支撑在一对平行设置的水平轨道13上，并能沿水平轨道13行进，使衬砌台车整体可以在隧道内前进，实现隧道内不同深度部位的施工操作，避免搭建多种型号的衬砌台车，节省成本，提高生产效率。
参见图2A和图2B，本实施例中在两道顶部纵梁12之间沿纵向间隔设置各道桁架21，桁架21呈倒“皿”字型，桁架21顶部两端伸出的翼杆21a支撑在顶部纵梁12上，在翼杆21a的端部设置有可调连杆21b，可调连杆21b在沿着翼杆21a的延伸方向上长度可调，利用可调连杆21b通过螺栓连接衬砌模板背肋，实现对衬砌模板的支撑，并能通过可调连杆21b在长度上的调整适应不同的模板结构。在立柱111与顶部横梁112、之间，以及在顶部横梁112与顶部纵梁12之间是采用法兰盘进行固定连接，其连接接头少，且不易出现错搭，保证了无门架衬砌台车整体的稳定性和安全性；在翼杆21a与顶部枞梁12之间焊接连接，牢固可靠。
如图1A所示，本实施例在立柱111的底部串联设置有可调整立柱高度的伸缩装置114，行走轮113安装在伸缩装置114的底部，使得衬砌台车可以适应隧道内不同高度段位的施工操作。伸缩装置114和可调连杆21b均为液压缸，其便于控制并能准确调整；桁架21的主体部分位于一对顶部纵梁12之间，桁架21的下部作为横向支撑连接斜向传力杆，水平轨道13铺设在隧道14的地面上。
参见图3A，本实施例中衬砌台车可调模板的结构形式为：在成拱的隧道断面上，以竖向中心线为对称中心，将衬砌模板分体设置为左右对称的半幅模板，半幅模板是由上拱模板31和侧墙模板32所构成，上拱模板31和侧墙模板32是以中位螺栓33进行铰接，并在中位螺栓33的连接部位、于上拱模板31和侧墙模板32之间设置可调撑杆34，可调撑杆34与中位螺栓33呈三角布置形成支撑结构，通过调节可调撑杆34的长度可以调整上拱模板31和侧墙模板32之间的收张程度；在左右对称的半幅模板的上拱模板31之间是通过调节块35进行连接，更换不同宽度的调节块35可以调整衬砌模板的宽度。
具体实施中，如图3B所示，在可调撑杆34的两端分别与上拱模板31和侧墙模板32的背肋采用螺栓进行连接，设置可调撑杆34为液压支撑杆，可以适当增加衬砌模板的背肋的强度，以增加衬砌模板的整体强度，利用背肋分担弯曲应力；如图3C所示，在调节块35与上拱模板31之间是采用螺栓进行连接，这一连接形式易于实施；在隧道渐变段处需要调节台车断面时，首先拆除调节块35，伸长或缩短液压支撑杆的长度，使上拱模板31和侧墙模板32达到预定的断面角度；再根据隧道断面选择宽度相适的调节块35、并利用螺栓在上拱模板31与调节块35之间进行固定安装，实现衬砌模板的调节。
如图4所示，本实施例中设置衬砌台车模板支撑系统为：以桁架21作为顶部横向支撑横跨支撑在左右对称的半幅模板之间，桁架21呈倒“皿”字型，桁架21顶部两端伸出的翼杆21a支撑在台车的顶部纵梁12上，在翼杆21a的端部设置有可调连杆21b，可调连杆21b在沿着翼杆21a的延伸方向上长度可调，可调连杆21b的前端连接在对应一侧的上拱模板31的底端背肋上；在桁架21的两端与对应一侧的侧墙模板32的中段背肋之间设置斜向传力杆41；在桁架21与上拱模板31之间设置竖向撑杆42，整体形成大净空的“穴”字形结构。
具体实施中，如图4所示，在侧墙模板32的上段背肋与翼杆21a的杆端之间设置上斜撑杆43；在侧墙模板32的下段背肋与隧道地面之间设置下斜撑杆44，用于支撑系统自重；在斜向传力杆41的腰部与侧墙模板32之间设置腰部撑杆45形成三角撑，在桁架21的中心与两侧上拱模板31的拱顶端分别设置顶撑油缸49，一对顶撑油缸49形成“V”形支撑，其“V”开口的张合度可以调整，整个系统结构牢固、稳定性好；本实施例中可调撑杆34、斜向传力杆41、竖向撑杆42、上斜撑杆43、下斜撑杆44以及腰部撑杆45均为油顶。
参见图5A和图5B，本实施例中还包括有通风系统，是在由上斜撑杆43、下斜撑杆41以及腰部撑杆45所形成的空腔内沿纵向设置通风管道46，以保证隧道内部的空气流通；图5B示出在顶部横梁112上铺设踏板47及其包括护栏48在内的安全装置
施工过程：
1、在洞外完成衬砌台车的拼装，并完成各油缸的调试。
2、分别收缩斜向传力杆41、竖向撑杆42、顶撑油缸46以及上斜撑杆43，将衬砌台车移至待施工衬砌混凝土的位置，调整好衬砌台车的中线位置，再重新张开各油顶到设计断面处，固定好斜向传力杆41和下斜支撑44后即可浇筑衬砌混凝土。
3、在曲线加宽段，通过一对顶撑油缸49的张合程度、更换调节块35实现一般断面与曲线加宽断面的自由转换。
4、在锚段断面处，调节腰部撑杆45和顶撑油缸49，相应更换调节块35，配合加高模板实现一般断面与锚段断面的自由转换。
Claims (3)
1.一种隧道大净空模块化衬砌台车，其特征是由模块化设置的衬砌台车门架、衬砌台车门架支撑结构、衬砌台车可调模板和衬砌台车模板支撑系统构成；
所述衬砌台车门架的结构形式为：设置拱形门架，是在左右两根立柱之间以顶部横梁(112)相连接，所述立柱为“C”形件，左右两根立柱是以“C”形件的开口一侧呈相对，以“C”形件的背部朝向立柱所在一侧的隧道侧壁方向呈弓形；所述拱形门架为两道，并有两道平行设置的顶部纵梁(12)在两道拱形门架的顶部横梁(112)之间固定连接；
所述衬砌台车门架支撑结构为：在两道顶部纵梁(12)之间沿纵向间隔设置各道桁架(21)，所述桁架(21)呈倒“皿”字型，桁架(21)顶部两端伸出的翼杆(21a)支撑在所述顶部纵梁(12)上，在所述翼杆(21a)的端部设置有可调连杆(21b)，所述可调连杆(21b)在沿着翼杆(21a)的延伸方向上长度可调；
所述衬砌台车可调模板的结构形式为：在成拱的隧道断面上，以竖向中心线为对称中心，将衬砌模板分体设置为左右对称的半幅模板，所述半幅模板是由上拱模板(31)和侧墙模板(32)所构成，所述上拱模板(31)和侧墙模板(32)是以中位螺栓(33)进行铰接，并在中位螺栓(33)的连接部位、于所述上拱模板(31)和侧墙模板(32)之间设置可调撑杆(34)，所述可调撑杆(34)与所述中位螺栓(33)呈三角布置，通过调节所述可调撑杆(34)的长度可以调整所述上拱模板(31)和侧墙模板(32)之间的收张程度；在所述左右对称的半幅模板的上拱模板(31)之间是通过调节块(35)进行连接，更换不同宽度的调节块(35)可以调整所述衬砌模板的宽度；
所述衬砌台车模板支撑系统设置为：以桁架(21)作为顶部横向支撑横跨支撑在左右对称的两半幅模板之间，所述桁架(21)呈倒“皿”字型，桁架(21)顶部两端伸出的翼杆(21a)支撑在台车的顶部纵梁(12)上，在所述翼杆(21a)的端部设置有可调连杆(21b)，所述可调连杆(21b)在沿着翼杆(21a)的延伸方向上长度可调，所述可调连杆(21b)的前端连接在对应一侧的上拱模板(31)的底端背肋上；在所述桁架(21)的两端与对应一侧的侧墙模板(32)的中段背肋之间设置斜向传力杆(41)；在所述桁架(21)与上拱模板(31)之间设置竖向撑杆(42)，整体形成大净空的“穴”字形结构。
2.根据权利要求1所述的隧道大净空模块化衬砌台车，其特征是：在所述侧墙模板(32)的上段背肋与翼杆(21a)的杆端之间设置上斜撑杆(43)；在所述侧墙模板(32)的下段背肋与隧道地面之间设置下斜撑杆(44)；在所述斜向传力杆(41)的腰部与侧墙模板(32)之间设置腰部撑杆(45)形成三角撑；在所述桁架(21)的中心与两侧上拱模板(31)的拱顶端分别设置顶撑油缸(49)，一对顶撑油缸(49)形成“V”形支撑，其“V”开口的张合度可以调整。
3.根据权利要求2所述的隧道大净空模块化衬砌台车，其特征是：设置通风系统，是在由上斜撑杆(43)、下斜撑杆(41)以及腰部撑杆(45)所形成的空腔内沿纵向设置通风管道(46)。
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