CN111101974B - 一种衬砌模板台车支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种衬砌模板台车支撑系统及其运行方法，该衬砌模板台车支撑系统包括行走系统、模板系统、支撑系统、液压系统和电气系统，本发明还公开了该衬砌模板台车支撑系统的具体运行方法。本发明有效提高了车辆与设备通过性和通风性能，改善了人工的作业环境，节约了项目成本；提高了模板支撑系统整体刚度和稳定性，有效避免了衬砌模板台车变形和衬砌时跑模的现象发生，施工质量好，施工效率高，劳动强度低，能够有效改善衬砌混凝土外观质量，降低生产成本，赢得经济效益。

Description

一种衬砌模板台车支撑系统

技术领域

本发明属于隧道施工二次衬砌技术领域，具体涉及一种衬砌模板台车支撑系统及其运行方法。

背景技术

在铁路单线隧道中，隧道空间狭小，传统模板台车设计思维是全液压整体钢模板，支撑架子使用杆件较多，整体组装与拆卸较为复杂，特别是洞内空间狭小操作极为不便。由于模板及台车架子占用空间大，导致模板台车下方过车空间受限制，由于隧道空间限制无骨架模板台车也未在铁路单线中使用。传统形式的模板台车（门架系统和模板系统两大部分）在张唐铁路、蒙华铁路、山西中南通道、衢宁铁路、乌兹别克斯坦铁路等单线铁路项目使用中均暴露一些问题：门架净空间较小，施工车辆通过性较差；台车底部容易跑模、纵向结构容易变形，影响衬砌混凝土质量；台车结构较为复杂，影响隧道内通风；台车作业空间小，无法安装混凝土捣固系统而造成振捣密实度不够，容易造成空洞现象。

国外在大断面衬砌施工中，模板台车设计较为成熟，可为国内单线铁路模板台车的设计提供借鉴。

单洞单线隧道由于空间狭小，通用设备配套与隧道断面之间在各工序平行作业时存在着不可调和的矛盾。目前中铁隧道集团公司承建200km/h时速以下的单洞单线隧道普遍采用扩大断面、加长加大避车洞及横通道的方式解决交通错车和生产组织等困难，给施工成本带来极大浪费。

目前单线铁路隧道逐渐增多，如果仍采用扩大断面等无任何技术含量的方式组织施工生产，将会造成生产成本的极大浪费，且与中铁隧道专业局的施工能力及水平极不匹配，故很有必要对200km/h时速以下的单洞单线铁路隧道机械化配套进行深入研究。

针对目前单线铁路隧道施工现状，本发明以丽香铁路项目为依托，展开科学技术研究，进行科研立项，以提高集团公司在单线铁路隧道施工中机械化配套水平。

单线铁路隧道衬砌模板台车，在国内众多厂家中，并无相关成果应用，严重制约了单线铁路隧道施工进度，而国外也仅有大断面施工应用。衬砌模板台车支撑系统的设计,简化了模板台车结构，增大门架净空面积，使隧道通风与施工环境得到改善，并通过调整台车支撑方式，增强模板刚度，杜绝台车因变形而导致跑模的现象发生。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种衬砌模板台车支撑系统及其运行方法，该衬砌模板台车支撑系统以无骨架台车或是模板门架一体式新型模板台车为主要研发思路，简化门架设计，优化传统底纵梁+立柱+横梁的支撑结构，采用模板端部外设四条承重支腿，该支腿通过顶部四根纵向梁连接，形成稳定门架支撑结构，减少门架组成部件数量，增大门架内净空面积，使隧道通风与人工作业环境得到改善；模板支撑系统依靠模板自身结构强度，通过模板底部设置专用纵向梁、支撑螺杆、丝杆等部件，使模板支撑系统与仰拱填充层形成封闭结构，提高模板支撑系统整体刚度，增强模板支撑系统的稳定性，增强其抗压能力，杜绝模板台车因为变形、支撑不牢固等因素导致衬砌时跑模现象的发生。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种衬砌模板台车支撑系统，其特征在于包括行走系统、模板系统、支撑系统、液压系统和电气系统，其中行走系统放置在已铺设好的隧道内的钢轨上，通过支撑系统的立柱内套将支撑系统与行走系统通过销轴连接，再通过模板系统的支撑连接座和支撑系统上的横移架I、横移架II将模板系统与支撑系统连接，支撑系统的模板支撑底梁与模板系统的边模底部通过螺栓连接，支撑系统的底螺杆与模板支撑底梁连接，底螺杆下部支撑在支撑系统的底螺杆底座上。

进一步优选，所述行走系统包括主动行走总成和从动行走总成。

进一步优选，所述模板系统包括边模、长顶模、短顶模、搭接模和堵头板；油缸耳板和丝杆耳板分别焊接在边模的中部和底部；长顶模和短顶模上分别焊接有支撑连接座，长顶模的拱顶位置设置有注浆口，长顶模和短顶模之间采用螺栓连接；边模与长顶模之间通过铰接销连接，边模与短顶模之间通过铰接销连接；将一侧边模-长顶模-短顶模-另一侧边模依次环向连接成1榀后，再用螺栓纵向将8榀模板进行连接；搭接模安装在台车前进方向的后端，与第1榀模板纵向连接，起到台车搭接定位作用；堵头板安装在台车前进方向的前端，与最后1榀模板纵向连接，起到端部封堵的作用，最终组成模板系统。

进一步优选，所述支撑系统包括模板支撑底梁、立柱内套、门架立柱、门架横梁、上部纵向主梁、模板横梁、横移架I、上纵梁、模板立柱、横移架II、立柱加强板、纵梁侧斜撑、下部纵向主梁、侧斜撑、底螺杆、底螺杆底座、顶部支撑丝杆、中部支撑丝杆和接地丝杆座；4个门架立柱分别对称设置在衬砌模板台车的两端，每两根门架立柱横向与门架横梁连接、纵向与下部纵向主梁连接；两根门架横梁之间通过两根上部纵向主梁连接；立柱加强板将门架立柱与门架横梁连接进行加强；侧斜撑分别与门架立柱和下部纵向主梁连接；5组纵梁侧斜撑分别与上部纵向主梁和下部纵向主梁连接，均匀布置在门架内侧，用于提高整个支撑系统的强度；4个立柱内套分别放置在4个门架立柱底部内部，分别与2个主动行走总成和2个从动行走总成连接；横移架I和横移架II与上纵梁通过螺栓连接后放置在两根上部纵向主梁上；上部纵向主梁、下部纵向主梁和横移架I上均焊接有油缸耳板，上部纵向主梁和下部纵向主梁上均焊接有丝杆耳板；模板横梁与横移架I和横移架II连接，模板立柱与上纵梁连接；模板横梁和模板立柱另一端与长顶模和短顶模连接；底螺杆的上部与模板支撑底梁连接，底螺杆下部支撑在底螺杆底座上，底螺杆底座放置在混凝土填充面上与钢轨面平齐；接地丝杆座设置在混凝土填充面边角处，用于起到较好的受力效果；顶部支撑丝杆通过丝杆销将边模腹板上部和上部纵向主梁的丝杆耳板连接；中部支撑丝杆通过丝杆销将边模腹板上部和下部纵向主梁的丝杆耳板连接；接地丝杆通过丝杆销将边模底部丝杆耳板和接地丝杆座连接。

进一步优选，所述液压系统包括液压泵站、液压油箱、升降油缸、横移油缸、边模油缸、阀块和油管；升降油缸设置在门架立柱内部，与立柱内套连接；横移油缸通过油缸销将位于上部纵向主梁和横移架I上的油缸耳板连接；边模油缸通过油缸销将位于边模中部和下部纵向主梁上的油缸耳板连接。

进一步优选，所述电气系统包括液压泵站控制柜、衬砌模板台车配电柜、照明、电缆及辅助设施。

本发明所述的衬砌模板台车支撑系统的运行方法，其特征在于具体过程为：工作前，将行走系统放置在隧道内已铺设好的钢轨上，通过支撑系统上的立柱内套将支撑系统与行走系统通过销轴连接，再通过模板系统上的支撑连接座和支撑系统上的横移架I、横移架II将模板系统与支撑系统连接，将模板支撑底梁与模板系统的边模的底部通过螺栓连接，将底螺杆与模板支撑底梁连接，底螺杆下部支撑在底螺杆底座上；

使电气系统处于通电状态；使液压系统处于达到工作状态；操作液压系统使横移油缸动作，衬砌模板台车支撑系统的中心线与隧道中心线重合；再次操作液压系统使升降油缸伸长，长顶模和短顶模到达拱顶定位位置；最后操作液压系统使边模油缸伸长，边模到达侧部定位位置，边模的底部与底部回填面进行搭接；所有模板到达定位状态后，将支撑系统与模板系统之间的顶部支撑丝杆、中部支撑丝杆、接地丝杆和底螺杆锁紧，此时衬砌模板台车支撑系统定位完成，进行混凝土浇筑；混凝土初凝达到脱模状态后，旋松顶部支撑丝杆、中部支撑丝杆、接地丝杆和底螺杆；操作液压系统，通过边模油缸将边模收回；再次操作液压系统，通过升降油缸使整个衬砌模板台车支撑系统整体下降；此时衬砌模板台车支撑系统完全离开已成型混凝土表面；操作行走系统，使衬砌模板台车支撑系统前行一个循环即8榀模板连接后的长度，重新进行衬砌模板台车支撑系统的定位，准备进行下一循环作业。

由于采用如上所述的技术方案，本发明产生了以下有益效果：

1、本发明的衬砌模板台车支撑系统，优化传统底纵梁+立柱+横梁的支撑结构，增大门架内净空面积，使隧道通风与人工作业环境得到改善；

2、本发明的衬砌模板台车支撑系统，优化门架结构设计，减少门架组成榀数，有效增大了衬砌模板台车内部通过净空，提高了车辆与设备通过性和通风性能，降低了设备重量，为项目节约成本；

3、本发明的衬砌模板台车支撑系统，采用的新型支撑结构，使模板支撑系统与仰拱填充层形成封闭结构，提高了模板支撑系统整体刚度和稳定性，有效避免了因门架底纵梁纵向变形引起的模板系统纵向直线度误差大、支撑不牢固等因素导致衬砌模板台车变形和衬砌时跑模的现象发生。

4、本发明的衬砌模板台车支撑系统，采用的边模采用下宽、上窄同弧度腹板的设计结构，提高了材料利用率，减少下料切割运行轨迹，节约生产成本，提高生产效率。

5、本发明的衬砌模板台车支撑系统，采用的新型支撑结构，衬砌模板台车内部作业空间大，有效保证了辅助施工机具的作业；人性化、标准模块化设计，使衬砌模板台车的拆卸与组装更加方便。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为本发明的结构侧视图。

图中：1-行走系统，2-模板支撑底梁，3-边模，4-立柱内套，5-门架立柱，6-接地丝杆，7-中部支撑丝杆，8-顶部支撑丝杆，9-门架横梁，10-上部纵向主梁，11-模板横梁，12-横移架I，13-上纵梁，14-长顶模，15-模板立柱，16-短顶模，17-横移架II，18-丝杆销，19-油缸销，20-横移油缸，21-立柱加强板，22-纵梁侧斜撑，23-下部纵向主梁，24-边模油缸，25-升降油缸，26-底螺杆，27-接地丝杆座，28-底螺杆底座，29-侧斜撑，30-搭接模，31-注浆口，32-堵头板，33-液压泵站，34-电气系统，35-螺栓，36-油缸耳板，37-丝杆耳板，38-铰接销，39-支撑连接座。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的技术方案，一种衬砌模板台车支撑系统，包括行走系统1、模板系统、支撑系统、液压系统和电气系统34，其中行走系统1放置在隧道内已铺设好的钢轨上，通过支撑系统上的立柱内套4将支撑系统与行走系统1通过销轴连接，再通过模板系统上的支撑连接座39和支撑系统上的横移架I 12、横移架II 17将模板系统与支撑系统连接，支撑系统的模板支撑底梁2与模板系统的边模3底部通过螺栓35连接，支撑系统的底螺杆26与模板支撑底梁2连接，底螺杆26下部支撑在支撑系统的底螺杆底座28上；

所述行走系统1包括主动行走总成和从动行走总成；

所述模板系统包括边模3、长顶模14、短顶模16、搭接模30和堵头板32；油缸耳板36和丝杆耳板37分别焊接在边模3的中部和底部；长顶模14和短顶模16上焊接了支撑连接座39，长顶模14的拱顶位置设置了注浆口31，长顶模14和短顶模16之间采用螺栓35连接；边模3与长顶模14之间通过铰接销38连接，边模3与短顶模16之间通过铰接销38连接；将一侧边模3-长顶模14-短顶模16-另一侧边模3依次环向连接成1榀后，再用螺栓35纵向将8榀模板进行连接；搭接模30安装在台车前进方向的后端，与第1榀模板纵向连接，起到台车搭接定位作用；堵头板32安装在台车前进方向的前端，与最后1榀模板纵向连接，起到端部封堵的作用，最终组成模板系统；

所述支撑系统包括模板支撑底梁2、立柱内套4、门架立柱5、门架横梁9、上部纵向主梁10、模板横梁11、横移架I 12、上纵梁13、模板立柱15、横移架II 17、立柱加强板21、纵梁侧斜撑22、下部纵向主梁23、侧斜撑29、底螺杆26、底螺杆底座28、顶部支撑丝杆8、中部支撑丝杆7和接地丝杆座27；4个门架立柱5分别对称设置在衬砌模板台车的两端，每两根门架立柱5横向与门架横梁9连接、纵向与下部纵向主梁23连接；两根门架横梁9之间通过两根上部纵向主梁10连接；立柱加强板21将门架立柱5与门架横梁9连接，进行加强；侧斜撑29分别与门架立柱5和下部纵向主梁23连接；5组纵梁侧斜撑22分别与上部纵向主梁10和下部纵向主梁23连接，均匀布置在门架内侧，提高了整个支撑系统强度；4个立柱内套4分别放置在4个门架立柱5底部内部，分别与2个主动行走总成和2个从动行走总成连接；横移架I 12和横移架II 17与上纵梁13通过螺栓35连接后，放置在两根上部纵向主梁10的合适位置上；上部纵向主梁10、下部纵向主梁23和横移架I 12上均焊接了油缸耳板36，上部纵向主梁10和下部纵向主梁23上均焊接了丝杆耳板37；模板横梁11与横移架I 12和横移架II 17连接，模板立柱15与上纵梁13连接；模板横梁11和模板立柱15另一端与长顶模14和短顶模16连接；底螺杆26的上部与模板支撑底梁2连接，底螺杆26下部支撑在底螺杆底座28上，底螺杆26底座放置在混凝土填充面上与钢轨面平齐；接地丝杆座27设置在混凝土填充面边角处，用于起到很好的受力效果；顶部支撑丝杆8通过丝杆销18将边模腹板上部和上部纵向主梁10的丝杆耳板37连接；中部支撑丝杆7通过丝杆销18将边模腹板上部和下部纵向主梁23的丝杆耳板37连接；接地丝杆6通过丝杆销18将边模底部丝杆耳板37和接地丝杆座27连接；

所述液压系统包括液压泵站33、液压油箱、升降油缸25、横移油缸20、边模油缸24、阀块和油管；升降油缸25设置在门架立柱5内部，与立柱内套4连接；横移油缸20通过油缸销19将位于上部纵向主梁10和横移架I 12上的油缸耳板36连接；边模油缸24通过油缸销19将位于边模中部和下部纵向主梁23上的油缸耳板36连接；

所述电气系统34包括液压泵站控制柜、衬砌模板台车配电柜、照明、电缆及辅助设施。

本发明所述的衬砌模板台车支撑系统的运行方法，其具体过程为：工作前，将行走系统1放置在已铺设好的钢轨上，通过支撑系统上的立柱内套4将支撑系统与行走系统1通过销轴连接，再通过模板系统上的支撑连接座39和支撑系统上的横移架I 12、横移架II 17将模板系统与支撑系统连接，将模板支撑底梁2与模板系统的边模的底部通过螺栓35连接，将底螺杆26与模板支撑底梁2连接，底螺杆26下部支撑在底螺杆底座28上；

使电气系统34处于通电状态；使液压系统处于达到工作状态；操作液压系统使横移油缸20动作，衬砌模板台车支撑系统的中心线与隧道中心线重合；再次操作液压系统使升降油缸25伸长，长顶模14和短顶模16到达拱顶定位位置；最后操作液压系统使边模油缸24伸长，边模到达侧部定位位置，边模的底部与底部回填面进行搭接；所有模板到达定位状态后，将支撑系统与模板系统之间的顶部支撑丝杆8、中部支撑丝杆7、接地丝杆6和底螺杆26锁紧，此时衬砌模板台车支撑系统定位完成，可进行混凝土浇筑；混凝土初凝达到脱模状态后，旋松顶部支撑丝杆8、中部支撑丝杆7、接地丝杆6和底螺杆26；操作液压系统，通过边模油缸24将边模收回；再次操作液压系统，通过升降油缸25使整个衬砌模板台车支撑系统整体下降；此时衬砌模板台车支撑系统完全离开已成型混凝土表面；操作行走系统1，使衬砌模板台车支撑系统前行一个循环即8榀模板连接后的长度，重新进行衬砌模板台车支撑系统的定位，准备进行下一循环作业。

本发明所述的衬砌模板台车支撑系统，采用传统底纵梁、立柱和横梁的支撑结构，增大门架内净空面积，使隧道通风与人工作业环境得到改善。

本发明所述的衬砌模板台车支撑系统，优化了门架结构设计，减少门架组成榀数，有效增大了衬砌模板台车内部通过净空，提高了车辆与设备通过性和通风性能，降低了设备重量，为项目节约成本。

所述的衬砌模板台车支撑系统，采用新型支撑结构，使模板支撑系统与仰拱填充层形成封闭结构，提高了模板支撑系统整体刚度和稳定性，有效避免了因门架底纵梁纵向变形引起的模板系统纵向直线度误差大、支撑不牢固等因素导致衬砌模板台车变形和衬砌时跑模的现象发生。

所述的衬砌模板台车支撑系统，采用的边模采用下宽、上窄同弧度腹板的设计结构，提高了材料利用率，减少下料切割运行轨迹，节约生产成本，提高生产效率。

所述的衬砌模板台车支撑系统，采用的新型支撑结构设计，使衬砌模板台车内部作业空间大，有效保证了辅助施工机具的作业；人性化、标准模块化设计，衬砌模板台车的拆卸与组装更加方便。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (4)

1.一种衬砌模板台车支撑系统，其特征在于包括行走系统、模板系统、支撑系统、液压系统和电气系统，其中行走系统放置在已铺设好的隧道内的钢轨上，通过支撑系统的立柱内套将支撑系统与行走系统通过销轴连接，再通过模板系统的支撑连接座和支撑系统上的横移架I、横移架II将模板系统与支撑系统连接，支撑系统的模板支撑底梁与模板系统的边模底部通过螺栓连接，支撑系统的底螺杆与模板支撑底梁连接，底螺杆下部支撑在支撑系统的底螺杆底座上；

所述行走系统包括主动行走总成和从动行走总成；

所述模板系统包括边模、长顶模、短顶模、搭接模和堵头板；油缸耳板和丝杆耳板分别焊接在边模的中部和底部；长顶模和短顶模上分别焊接有支撑连接座，长顶模的拱顶位置设置有注浆口，长顶模和短顶模之间采用螺栓连接；边模与长顶模之间通过铰接销连接，边模与短顶模之间通过铰接销连接；将一侧边模-长顶模-短顶模-另一侧边模依次环向连接成1榀后，再用螺栓纵向将8榀模板进行连接；搭接模安装在台车前进方向的后端，与第1榀模板纵向连接，起到台车搭接定位作用；堵头板安装在台车前进方向的前端，与最后1榀模板纵向连接，起到端部封堵的作用，最终组成模板系统；

所述支撑系统包括模板支撑底梁、立柱内套、门架立柱、门架横梁、上部纵向主梁、模板横梁、横移架I、上纵梁、模板立柱、横移架II、立柱加强板、纵梁侧斜撑、下部纵向主梁、侧斜撑、底螺杆、底螺杆底座、顶部支撑丝杆、中部支撑丝杆和接地丝杆座；4个门架立柱分别对称设置在衬砌模板台车的两端，每两根门架立柱横向与门架横梁连接、纵向与下部纵向主梁连接；两根门架横梁之间通过两根上部纵向主梁连接；立柱加强板将门架立柱与门架横梁连接进行加强；侧斜撑分别与门架立柱和下部纵向主梁连接；5组纵梁侧斜撑分别与上部纵向主梁和下部纵向主梁连接，均匀布置在门架内侧，用于提高整个支撑系统的强度；4个立柱内套分别放置在4个门架立柱底部内部，分别与2个主动行走总成和2个从动行走总成连接；横移架I和横移架II分别与第一上纵梁和第二上纵梁通过螺栓连接后放置在两根上部纵向主梁上；上部纵向主梁、下部纵向主梁和横移架I上均焊接有油缸耳板，上部纵向主梁和下部纵向主梁上均焊接有丝杆耳板；第一模板横梁和第二模板横梁分别与横移架I和横移架II连接，第一模板立柱与第一上纵梁连接，第二模板立柱与第二上纵梁连接；第一模板横梁和第一模板立柱另一端与长顶模连接，第二模板横梁和第二模板立柱另一端与短顶模连接；底螺杆的上部与模板支撑底梁连接，底螺杆下部支撑在底螺杆底座上，底螺杆底座放置在混凝土填充面上与钢轨面平齐；接地丝杆座设置在混凝土填充面边角处，用于起到较好的受力效果；顶部支撑丝杆通过丝杆销将边模腹板上部和上部纵向主梁的丝杆耳板连接；中部支撑丝杆通过丝杆销将边模腹板上部和下部纵向主梁的丝杆耳板连接；接地丝杆通过丝杆销将边模底部丝杆耳板和接地丝杆座连接。

2.根据权利要求1所述的衬砌模板台车支撑系统，其特征在于：所述液压系统包括液压泵站、液压油箱、升降油缸、横移油缸、边模油缸、阀块和油管；升降油缸设置在门架立柱内部，与立柱内套连接；横移油缸通过油缸销将位于上部纵向主梁和横移架I上的油缸耳板连接；边模油缸通过油缸销将位于边模中部和下部纵向主梁上的油缸耳板连接。

3.根据权利要求1所述的衬砌模板台车支撑系统，其特征在于：所述电气系统包括液压泵站控制柜、衬砌模板台车配电柜、照明、电缆及辅助设施。

4.一种权利要求1所述的衬砌模板台车支撑系统的运行方法，其特征在于具体过程为：工作前，将行走系统放置在隧道内已铺设好的钢轨上，通过支撑系统上的立柱内套将支撑系统与行走系统通过销轴连接，再通过模板系统上的支撑连接座和支撑系统上的横移架I、横移架II将模板系统与支撑系统连接，将模板支撑底梁与模板系统的边模的底部通过螺栓连接，将底螺杆与模板支撑底梁连接，底螺杆下部支撑在底螺杆底座上；

使电气系统处于通电状态；使液压系统处于达到工作状态；操作液压系统使横移油缸动作，衬砌模板台车支撑系统的中心线与隧道中心线重合；再次操作液压系统使升降油缸伸长，长顶模和短顶模到达拱顶定位位置；最后操作液压系统使边模油缸伸长，边模到达侧部定位位置，边模的底部与底部回填面进行搭接；所有模板到达定位状态后，将支撑系统与模板系统之间的顶部支撑丝杆、中部支撑丝杆、接地丝杆和底螺杆锁紧，此时衬砌模板台车支撑系统定位完成，进行混凝土浇筑；混凝土初凝达到脱模状态后，旋松顶部支撑丝杆、中部支撑丝杆、接地丝杆和底螺杆；操作液压系统，通过边模油缸将边模收回；再次操作液压系统，通过升降油缸使整个衬砌模板台车支撑系统整体下降；此时衬砌模板台车支撑系统完全离开已成型混凝土表面；操作行走系统，使衬砌模板台车支撑系统前行一个循环即8榀模板连接后的长度，重新进行衬砌模板台车支撑系统的定位，准备进行下一循环作业。

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