CN220248108U - 一种隧道衬砌双台车组合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隧道衬砌双台车组合装置，包括已拆除拼接端干扰物的两个台车，两个台车门梁顶面的两侧分别固定有防撞梁，防撞梁之间的台车门梁顶面上分布有台车拼接主横梁，防撞梁上固定有板凳平台，且板凳平台的上端面与台车拼接主横梁上端面相平齐，每个台车门梁上方的台车拼接主横梁和板凳平台上均沿横向设置有拱架水平横梁，拱架水平横梁的上端沿横向分布固定有竖向工字钢，竖向工字钢的上端与环形拱架固定连接，竖向工字钢还通过纵向槽钢与原台车竖向支撑架固定连接。以解决现有大断面隧道双台车施工无法在小范围的局部地区实现快速施工的问题。属于隧道施工技术领域。

Description

一种隧道衬砌双台车组合装置

技术领域

本实用新型属于隧道施工领域，具体涉及一种隧道衬砌双台车组合装置。

背景技术

隧道衬砌是隧道工程中的重要组成部分，其承担着保证隧道结构安全和稳定的重要任务。隧道施工时，常常不可避免的需要穿越一些不良地质施工，不良地质地带易发生地质灾害，如塌方、滑坡、岩爆等，一旦遇到不良地质会影响施工进度，甚至影响整个工程的进展，此时二衬的快速封闭成型可以有效减轻这些地质灾害对隧道的影响，提高隧道的安全性。通常情况下，隧洞衬砌通常采用12米标准单台液压式衬砌钢模台车浇筑，如遇不良地质变化加剧，未施做二衬段仍采用标准单台车浇筑，施工进度慢，二衬浇筑等强时间过长，不利于二衬迅速封闭成环、存在较大的施工安全隐患。

目前，针对大断面隧道虽然有双台车施工相关技术，但现有双台车施工是一前一后两台台车相距若干个衬砌长度,而不会使用一台超长衬砌台车，大断面隧道衬砌台车下可过车,两台衬砌台车之间距离可以尽可能加大,缩小台车之间距离有以下缺点:1.以减小施工干扰；2、减少新开衬砌两边均需架立挡头模板的次数,2号衬砌台车一端与已浇好的衬砌混凝土搭接,另一端架立挡头模板,1号衬砌台车新开衬砌两边需架立挡头模板；3、减少衬砌背后空洞注浆次数,因后一板衬砌观察孔所留空洞会被前一板衬砌填满，而2号衬砌台车最后一板衬砌与1号衬砌台车第一板衬砌接头位置的空洞则需要注浆。

现有CN 105673045 A专利-双台车合并技术，是将衬砌台车前后端工作平台全部拆除、将衬砌台车走行电机与走行轮后移于衬砌台车骨架之内，使双台车两端端头模板可以直接拼接组合，拼接方式简单，是在台车结构能够改变的情况下的一种好的施工方法，但对于现有施工台车，如12m液压标准台车，台车两端有防撞梁及立柱，走行轮位于立柱上，都不可拆除后移，当需要穿越不良地质，台车需要组合时，双台车端头模板无法直接合拢，该拼接段，临时做法可直接搭设钢管支架+小钢膜浇筑，当浇筑模数过多时，每段都需要搭设与拆除，施工速度缓慢，且混凝土浇筑过程支架搭设受力体系较弱，二衬外观质量差，因此现有方式已不适用。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种隧道衬砌双台车组合装置，以解决现有大断面隧道双台车施工是两台台车相距若干个衬砌长度，如遇不良地质变化加剧，现有方法只能整体提升施工速度，无法在如两三个衬砌长度等小范围的局部地区实现快速施工，局部地区仍旧无法解决二衬浇筑等强时间过长，不利于二衬迅速封闭成环、存在较大的施工安全隐患的问题。

本实用新型提供了一种隧道衬砌双台车组合装置，包括已拆除拼接端干扰物的两个台车，两个台车门梁顶面的两侧分别固定有防撞梁，防撞梁之间的台车门梁顶面上分布有台车拼接主横梁，防撞梁上固定有板凳平台，且板凳平台的上端面与台车拼接主横梁上端面相平齐，每个台车门梁上方的台车拼接主横梁和板凳平台上均沿横向设置有拱架水平横梁，拱架水平横梁的上端沿横向分布固定有竖向工字钢，竖向工字钢的上端与环形拱架固定连接，竖向工字钢还通过纵向槽钢与原台车竖向支撑架固定连接。

前述组合装置中，所述防撞梁为“L”型防撞梁，且防撞梁的“L”型转角处为平滑曲面过度，防撞梁的立柱结构底面贴合台车门梁顶面固定，防撞梁的横柱结构端部伸出至台车门梁外侧，且防撞梁的横柱结构端部的下侧具有伸至台车门梁顶面下方的防撞限位部，所述板凳平台固定于横柱结构上。

前述组合装置中，所述竖向工字钢以台车中线向两侧的顺序对称安装有四组，仅第二组的竖向工字钢通过纵向槽钢与原台车竖向支撑架固定连接，竖向工字钢上沿竖向分布连接有两组纵向槽钢，每组纵向槽钢中，位于竖向工字钢的两侧对称设置有固纵向槽钢，且对称设置的固纵向槽钢通过穿设于竖向工字钢上的对拉螺杆固定。

前述组合装置中，竖向工字钢的下端固定有矩形连接板，并通过矩形连接板与拱架水平横梁螺栓连接固定。

工艺原理是在双台车拼接段门架主横梁上增加环形简易拱架及模板，支撑拱架沿用台车原受力体系设计，采用5mm小钢板与I6.3槽钢焊接于原台车端头钢膜模板处，形成可组可分的衬砌台车，利用隧道台车自身的液压升降系统，驱动拼接段模板支撑同步升降、伸展，台车拼装就位后，使用双泵车前后同步浇筑，一次完成两板衬砌浇筑、等强。

与现有技术相比，本实用新型解决了双台车组合拼装段模板支撑加固问题，利用两台12米液压式衬砌钢模台车采用衬砌双台车组合整体浇筑施工方法，每一轮施工节约了传统12米台车浇筑及二衬等强施工时间，可大大提高衬砌进度，减少各工作面不同作业班组交叉影响，实现设备的最大化利用及作业人员的合理安排，安全、高效的完成隧道二次衬砌施工，该方法已经通过应用实践与验证，实现了不良地质二衬的快速封闭成型，有利于保证隧道工程的顺利进行和安全稳定，对于隧道施工穿越不良地质且工期要求紧、剩余衬砌施工强度大的工程项目具有重要的借鉴意义，除此之外，本实用新型还具有如下优点：

1)设计效率高、设计合理性强

台车改装组合部分设计依托BIM技术进行全三维参数化设计，设计可视化效果好，利用参数化模型进行结构检算受力分析，优化结构尺寸，设计效率快、合理性强，同时设计成果模型可出具三维施工交底指导书指导操作人员组合改装。

2)施工进度快、节省二衬施工时间

双组合式衬砌台车改装，只需在两台车门架主横梁上设置环形简易拱架及模板，改装迅速，双台车组合浇筑，加快了衬砌施工进度，同时完成两板衬砌等强，缩短二衬浇筑施工时间。

3)台车组合改装适应性、安全性强

台车加长段参照原台车受力体系设计，能与原台车同步收缩、伸展，受力传递明确，施工安全有保障。

4)现场施工管理易控制

衬砌台车操作人员易于掌握拼装程序以及定位、加固、混凝土浇筑、台车拆除等操作要点，有利于现场施工管理和工序质量控制.

相比于现有CN 105673045 A专利-双台车合并技术，采用本实用新型所述技术把该拼接段的支撑体系与原台车模板支撑体系形成一体，受力体系好，组合简单，拼装完成后，可重复多次拼接施工。大断面隧道采用双台车组合整体浇筑，台车底部仍可进行通车作业，在台车两端端头位置侧边，布置混凝土泵车及混凝土罐车，从双台车两端向中部同时进行整体浇筑，加快了二衬浇筑速度，且做到了减少其他工序施工干扰。一次性浇筑两板二衬，减少了中间段二衬端头封堵次数，减少了一次二衬浇筑及等强时间，加快了施工进度，同时减少了中间段的施工缝，提高了结构安全性，在穿越最后不良地质段最后一板二衬时，超长台车的长度可以满足最后一板二衬的浇筑模数，为后续12标准衬砌浇筑模数调整提供了便利，且台车拼接段的拼接装置可以拆卸重复使用，利于再次遇见不良地质等工况时，能快速组合拼接。

附图说明

图1是单个台车拼接端的立体结构示意图；

图2是单个台车拼接端的主视图；

图3是图1中A处局部示意图；

图4是图1中B处局部示意图；

图5是双台车拼接后拼接端的立体结构示意图；

图6是图5中的主视结构示意图；

图7是双台车拼接处的侧视图；

图8是本实用新型的施工流程图；

其中，附图标记1-台车，2-防撞梁，21-立柱结构，22-横柱结构，23-防撞限位部，3-台车拼接主横梁，4-板凳平台，5-拱架水平横梁，6-竖向工字钢，7-环形拱架，8-纵向槽钢，9-原台车竖向支撑架，10-对拉螺杆，11-矩形小钢膜，12-I6.3#槽钢。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。

实施例

参照附图1-7，本实施例针对隧道衬砌双台车组合装置进行改进，改进后的装置包括已拆除拼接端干扰物的两个台车1，两个台车1门梁顶面的两侧分别固定有防撞梁2，防撞梁2之间的台车1门梁顶面上分布有台车拼接主横梁3，防撞梁2上固定有板凳平台4，且板凳平台4的上端面与台车拼接主横梁3上端面相平齐，每个台车1门梁上方的台车拼接主横梁3和板凳平台4上均沿横向设置有拱架水平横梁5，拱架水平横梁5的上端沿横向分布固定有竖向工字钢6，竖向工字钢6的下端固定有矩形连接板，并通过矩形连接板与拱架水平横梁5螺栓连接固定，竖向工字钢6的上端与环形拱架7固定连接，竖向工字钢6还通过纵向槽钢8与原台车竖向支撑架9固定连接，竖向工字钢6以台车1中线向两侧的顺序对称安装有四组，仅第二组的竖向工字钢6通过纵向槽钢8与原台车竖向支撑架9固定连接，竖向工字钢6上沿竖向分布连接有两组纵向槽钢8，每组纵向槽钢8中，位于竖向工字钢6的两侧对称设置有固纵向槽钢8，且对称设置的固纵向槽钢8通过穿设于竖向工字钢6上的对拉螺杆10固定。

防撞梁2为“L”型防撞梁，且防撞梁2的“L”型转角处为平滑曲面过度，防撞梁2的立柱结构21底面贴合台车1门梁顶面固定，防撞梁2的横柱结构22端部伸出至台车1门梁外侧，且防撞梁2的横柱结构22端部的下侧具有伸至台车1门梁顶面下方的防撞限位部23，所述板凳平台4固定于横柱结构22上。

参照附图1至8，利用上述隧道衬砌双台车组合装置进行隧道衬砌双台车整体浇筑施工的具体方法如下：

1)双台车组合拼接段设计及优化

(1)首先采用BIM软件进行台车组合支撑体系三维设计，得到台车组合拼接段初始模型。

(2)将三维模型导进CAE仿真软件中进行检算分析，在满足受力安全前提下，从而对组合支撑体系进行优化，减少材料用量，方便施工。

(3)根据优化结果，台车组合支撑体系最终设计为:双台车组合连接主横梁采用五道I40#工字钢，环形拱架采用I20#工字钢布置，模板采用5mm小钢膜拼装，背楞采用I6.3#槽钢，液压支撑杆采用φ80圆钢自制而成，再基于三维模型输出三维及二维图纸，指导加工生产。

2)施工准备及零部件加工

本次台车组合选择在隧道内部进行拼装，(配合采用一种基于BIM+仿真分析的隧道衬砌台车快速运输方法，已解决台车转运缓慢问题)先将台车移至洞内空旷位置，拆除原台车拼接段踏板、护栏等干扰物，拼接段支撑体系零部件在工厂内统一加工，质量验收合格后统一运至拼装现场，台车拼装由衬砌台车操作人员完成(洞外拼装也可参考此办法)。

3)单台车拼接段支撑体系安装

(1)降低台车高度，预留拱架、面板安装空间，在原台车门梁上方两侧防撞柱上，采用小筋板焊接制作成两个板凳平台，平台高度30cm，作为环形拱架临时支撑，随即分节安装I20工字钢作为拱架水平横梁。

(2)以台车中线以1-4号顺序对称安装竖向I20工字钢，竖向工钢上焊接矩形连接板，采用螺栓连接拱架水平横梁，竖杆底部两侧使用5mm小筋板作加强处理，为保持拱架侧向稳定性，在对称安装1号工字钢后，需在竖杆上焊接I6.3#槽钢与原台车竖向支撑架进行固定，与原台车端连接方式采用对拉螺杆固定，作为活动端头，方便后期拱架提升。

(3)以A-B单元顺序安装环向拱架，AB单元间采用连接板螺栓连接，拱架与竖向工字钢进行焊接处理。

(4)将矩形小钢膜分块安装到台车端部的角钢与环形拱架上，矩形小钢膜的规格为5*1000*1300mm，随即在钢膜上焊接一个吊环，利用麻绳牵引将钢膜移至B单元拱脚位置，由拱脚至拱顶依次安装，并将I6.3#槽钢按20cm间距环向布置拱架背楞，槽钢背楞、小钢膜面板与台车边端角钢做点焊固定。

(5)收展二衬台车侧模，安装侧墙C单元拱架，B、C单元拱架采用活动铰接方式进行连接，侧墙模板由侧墙底部采用电动葫芦提升至已焊接成型模板处，布置背楞并由上向下逐一拼装点焊接成型。

(6)开展支撑体系构件安装效果验收，确认构件与台车同步收缩、伸展是否正常。

4)双台车就位组合

使用运输装载机将双台车运输就位，开始最后的组合工作，通过台车液压系统将拼接段拱架模板提升至已浇筑二衬内轮廓底面，利用衬砌内轮廓修正拼接段模板线型，确保后期二衬浇筑的线型质量，再完成最后拱架与模板的加固焊接工作。

5)衬砌混凝土整体浇筑

(1)按设计要求，采用简易台架绑扎好二衬钢筋，将双台车行走至二衬待浇筑段，拱架和模板提升到位，在两台车门梁上方两个防撞柱之间，布置5根I40工字钢作为拱架支撑受力的主横梁，利用原台车门架和环型拱架上的连接环安装8根液压支撑杆，底模4根液压杆安装支撑至填充层侧壁，做好模板支撑

(2)采用2台混凝土泵车从双台车两端向中部进行整体浇筑；

验证双台车二衬整体浇筑效果，隧道墙面光滑、平整，浇筑效果良好。

采用衬砌双台车组合整体浇筑施工方法，每一轮施工节约了传统12米台车浇筑及二衬等强施工时间，可大大提高衬砌进度，减少各工作面不同作业班组交叉影响，实现设备的最大化利用及作业人员的合理安排，安全、高效的完成隧道二次衬砌施工，对于隧道施工穿越不良地质且工期要求紧、剩余衬砌施工强度大的工程项目具有重要的借鉴意义。

Claims (4)

1.一种隧道衬砌双台车组合装置，其特征在于：包括已拆除拼接端干扰物的两个台车(1)，两个台车(1)门梁顶面的两侧分别固定有防撞梁(2)，防撞梁(2)之间的台车(1)门梁顶面上分布有台车拼接主横梁(3)，防撞梁(2)上固定有板凳平台(4)，且板凳平台(4)的上端面与台车拼接主横梁(3)上端面相平齐，每个台车(1)门梁上方的台车拼接主横梁(3)和板凳平台(4)上均沿横向设置有拱架水平横梁(5)，拱架水平横梁(5)的上端沿横向分布固定有竖向工字钢(6)，竖向工字钢(6)的上端与环形拱架(7)固定连接，竖向工字钢(6)还通过纵向槽钢(8)与原台车竖向支撑架(9)固定连接。

2.根据权利要求1所述双台车组合装置，其特征在于：所述防撞梁(2)为“L”型防撞梁，且防撞梁(2)的“L”型转角处为平滑曲面过度，防撞梁(2)的立柱结构(21)底面贴合台车(1)门梁顶面固定，防撞梁(2)的横柱结构(22)端部伸出至台车(1)门梁外侧，且防撞梁(2)的横柱结构(22)端部的下侧具有伸至台车(1)门梁顶面下方的防撞限位部(23)，所述板凳平台(4)固定于横柱结构(22)上。

3.根据权利要求1所述双台车组合装置，其特征在于：所述竖向工字钢(6)以台车(1)中线向两侧的顺序对称安装有四组，仅第二组的竖向工字钢(6)通过纵向槽钢(8)与原台车竖向支撑架(9)固定连接，竖向工字钢(6)上沿竖向分布连接有两组纵向槽钢(8)，每组纵向槽钢(8)中，位于竖向工字钢(6)的两侧对称设置有固纵向槽钢(8)，且对称设置的固纵向槽钢(8)通过穿设于竖向工字钢(6)上的对拉螺杆(10)固定。

4.根据权利要求1所述双台车组合装置，其特征在于：竖向工字钢(6)的下端固定有矩形连接板，并通过矩形连接板与拱架水平横梁(5)螺栓连接固定。