專利名稱：水工隧洞開敞式tbm全斷面同步襯砌臺(tái)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧洞施工設(shè)備，特別涉及一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺(tái)車。
技術(shù)背景用于水電項(xiàng)目和輸水工程的水工隧洞采用圓形斷面是最為合理的結(jié)構(gòu)形式，長大隧洞采用TBM施工在提升隧洞施工水平的同時(shí)，也更有利于提高隧洞利用效率。以往開敞式TBM施工的水工隧洞只能順序施工，即隧洞部分或者全部貫通后，方可施作二次襯砌，并且通常先施工底拱再施工邊頂拱，成洞速度相對(duì)較低且對(duì)隧洞施工期間的安全與質(zhì)量不利。
發(fā)明內(nèi)容為了解決水工隧洞采用開敞式TBM掘進(jìn)的同時(shí)施作全斷面圓形二次模筑混凝土襯砌的問題，本實(shí)用新型提供了一種專用的同步襯砌臺(tái)車，且實(shí)現(xiàn)了全斷面一次成型。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺(tái)車，其特征在于臺(tái)車主梁為箱梁中空結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置供有軌運(yùn)輸列車通行的空間；主梁兩端分別設(shè)置過渡軌道系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主梁底板上的鋼軌、分別設(shè)置在主梁兩端的斜坡段和Y型道岔組成；主梁的兩端分別連接有由多個(gè)拖車車板連接組成的車板組，其中一個(gè)拖車車板與主梁連接，這些拖車車板的底部裝有輪組，車板面上帶有鋼軌；Y型道岔安裝在拖車車板上；在臺(tái)車主梁的兩端、拖車車板的上部分別裝有吊機(jī)懸臂梁和吊機(jī)懸臂梁支架；臺(tái)車主梁前、后兩端的梁體底部分別裝有主梁支承，主梁支承和梁體之間裝有主梁支承升降裝置；臺(tái)架總成由上部臺(tái)架和下部臺(tái)架組成，上部臺(tái)架為桁架式中空結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置有可供大直徑通風(fēng)軟管穿越臺(tái)車用的空間，并且在上部臺(tái)架上設(shè)置有由托輥組成的槽型保護(hù)托架，上部臺(tái)架底部設(shè)置橫向調(diào)整油缸；下部臺(tái)架為桁架式結(jié)構(gòu)，套裝在主梁上，下部臺(tái)架的側(cè)面設(shè)置有用于支撐連續(xù)皮帶機(jī)穿越臺(tái)車的連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)；全斷面模板總成為圓形斷面，該模板總成由頂模、側(cè)模和底模共5組模板共同組成，各塊模板之間圓周方向連接方式為鉸接、軸向連接方式為螺栓連接，頂模和側(cè)模之間通過鉸接銷連接；頂模通過頂模油缸和兩排抗浮頂模絲杠與上部臺(tái)架連接，側(cè)模通過側(cè)模油缸和側(cè)模絲杠與下部臺(tái)架連接，底模通過底模升降油缸和底模絲杠與下部臺(tái)架連接。上述斜坡段與洞內(nèi)鋼軌銜接處安裝有可更換的具有較高耐磨性的岔尖。上述主梁支承升降裝置由滑管、油缸和絲杠組成。上述連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)由橫梁、橫梁斜撐和安裝在橫梁上的托輥組成。本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、實(shí)現(xiàn)了水工隧洞開敞式TBM掘進(jìn)的同時(shí)，施作全斷面圓形二次襯砌且一次成型。[0012]2、臺(tái)車臺(tái)架和模板總成的組合體可以在臺(tái)車主梁上前后滑動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)交替襯砌施工。3、由于在臺(tái)車主梁前后設(shè)置可以升降的支承，可用以穩(wěn)固襯砌臺(tái)車。4、由于在臺(tái)車主梁內(nèi)部預(yù)留大空間并在底板上鋪設(shè)鋼軌，因此可供有軌運(yùn)輸列車穿行。5、由于在上部臺(tái)架預(yù)留足夠空間，可保證大直徑通風(fēng)軟管(直徑2200mm)順利穿越臺(tái)車，并以槽型滾輪組對(duì)軟管實(shí)施有效保護(hù)。6、由于下部臺(tái)架側(cè)面設(shè)置連續(xù)皮帶機(jī)穿行空間和承臺(tái)。連續(xù)皮帶機(jī)由此穿越臺(tái)車并可上、下左、右調(diào)整，橡膠減震塊消除連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)行震動(dòng)對(duì)二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)的影響。7、由于在主梁前、后兩端分別設(shè)置過渡軌道系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主梁底板上的鋼軌、分別設(shè)置在主梁兩端的斜坡段和Y型道岔組成，可實(shí)現(xiàn)隧洞內(nèi)四軌雙線軌道上運(yùn)行的列車通行臺(tái)車區(qū)域，有效凈高^OOmm，有效凈寬^OOmm。8、由于在臺(tái)車主梁的兩端、拖車車板的上部分別裝有吊機(jī)懸臂梁和吊機(jī)懸臂梁支架專用吊機(jī)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)臺(tái)車前方軌排快速拆除，吊運(yùn)至臺(tái)車后部快速安裝。9、可實(shí)現(xiàn)混凝土澆筑的不倒管作業(yè)，避免澆筑混凝土與列車從臺(tái)車區(qū)域穿行發(fā)生干擾。10、在頂模上設(shè)置兩排抗浮絲杠、每塊ail長的模板上設(shè)置一組，替代以往襯砌臺(tái)車前后兩端設(shè)置集中抗浮機(jī)構(gòu)的方式，將浮力分散、均勻地傳遞到洞壁，避免對(duì)剛剛脫模的二襯混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。11、有效襯砌長度與軌排長度一致，為12. 5m，保持臺(tái)車移位和軌排拆裝步調(diào)一致。12、符合目前我國相關(guān)法規(guī)明確的隧洞施工掌子面與二次襯砌步距要求，利于保證隧洞施工安全、工期以及成洞質(zhì)量，同時(shí)有利于節(jié)約總體施工成本。13、二次襯砌作業(yè)過程中，TBM掘進(jìn)所需的電力供應(yīng)、施工供水排水、施工通風(fēng)、連續(xù)皮帶機(jī)出碴、施工材料有軌運(yùn)輸不間斷。14、可保證在TBM掘進(jìn)過程中，二次襯砌所需的混凝土運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工序不受影響。

圖1是全斷面同步襯砌臺(tái)車橫斷面結(jié)構(gòu)圖。圖2是全斷面同步襯砌臺(tái)車主體側(cè)視圖。圖3是主梁支承圖。圖4是隧洞內(nèi)軌道及軌排設(shè)計(jì)圖。圖5是圖4的A部放大圖。圖6是圖4的B部放大圖。圖7是軌排的示意圖。圖8是全斷面同步襯砌臺(tái)車過渡軌道系統(tǒng)布置圖。圖9是圖8的俯視圖。[0035]圖10是圖8的C部放大圖。圖11是軌排專用吊機(jī)系統(tǒng)斷面設(shè)計(jì)圖。圖12是圖11的側(cè)視圖。圖13是同步襯砌臺(tái)車上連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)示意圖。圖中1.隧洞開挖輪廓線，2. 二次襯砌內(nèi)輪廓線，3.底模，4.底模升降油缸，5.下部臺(tái)架，6.主梁，7.側(cè)模，8.側(cè)模油缸A，9.頂模A，10.頂模油缸A，11.上部臺(tái)架，12.上部臺(tái)架橫向調(diào)整油缸，13.大直徑通風(fēng)軟管，14.頂模絲杠A，15.頂模B，16.頂模油缸B，17.大直徑通風(fēng)軟管保護(hù)托架，18.頂模絲杠B，19.側(cè)模絲杠A，20.有軌運(yùn)輸列車輪廓，21.連續(xù)皮帶機(jī)，22.連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)，23.側(cè)模絲杠B，24.側(cè)模油缸B，25.側(cè)模絲杠C，26.底模絲杠A，27.底模絲杠B，28.主梁支承，29.主梁梁體，30.混凝土分配器，31.臺(tái)架總成，32.模板總成，33.主梁支承絲杠，34.主梁支承油缸，35.主梁支承滑管，36.吊機(jī)軌道，37.主梁鋼軌，38.洞內(nèi)軌排上的鋼軌，39.斜坡段可更換岔尖，40.斜坡段，41.道岔，42.拖車輪組， 43.拖車車板，44.拖車上的鋼軌，45.拖車連接銷，46.鋼枕，47.軌排總成，48.組合式鋼枕立柱，49.鋼枕加強(qiáng)連接板，50.鋼枕連接板螺栓，51.鋼枕上段立柱，52.鋼枕立柱連接螺栓，53.可拆裝的鋼枕下段立柱，54.吊機(jī)懸臂梁，55.吊機(jī)懸臂梁支架，56.連續(xù)皮帶機(jī)減震托輥，57.連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)橫梁，58.連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)斜撐，59.連續(xù)皮帶機(jī)洞壁固定組合式橫梁，60.連續(xù)皮帶機(jī)洞壁固定組合式斜撐。
具體實(shí)施方式
1、如圖1和圖2所示頂模(9、15)、側(cè)模(7)、底模(3)共5組模板共同組成了全斷面模板總成(32)，各塊模板之間圓周方向連接方式為鉸接、軸向連接方式為螺栓連接，頂模(9、15)和側(cè)模(7)之間的鉸接銷可以便利拆除和安裝，以利于脫模及立模。2、全斷面模板總成(32)為圓形斷面，因此無法實(shí)現(xiàn)變徑。3、臺(tái)架總成(31)由上部臺(tái)架(11)和下部臺(tái)架(5)組成。4、上部臺(tái)架(11)為桁架式中空結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置足夠的空間，以利于大直徑通風(fēng)軟管(13)穿越臺(tái)車，同時(shí)為最大程度地減小通風(fēng)軟管穿越臺(tái)車時(shí)的阻力、更好地保護(hù)軟管， 在上部臺(tái)架設(shè)置了由托輥組成的槽型保護(hù)托架(17)；施工過程中軟管懸掛高度和位置在二次襯砌前后保持不變，以避免和減少通風(fēng)軟管彎折。5、下部臺(tái)架(7)為桁架式結(jié)構(gòu)，套裝在主梁(6)上，并且在下部臺(tái)架(7)和主梁 (6)的四個(gè)角上分別設(shè)置耐磨滑板，以利于臺(tái)架總成(31)和模板總成(32)共同在主梁(6) 上前后滑動(dòng)。6、下部臺(tái)架(7)的側(cè)面設(shè)置有連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)0 ，為連續(xù)皮帶機(jī)穿越臺(tái)車提供可靠支承。7、主梁(6)為箱梁中空結(jié)構(gòu)，底板上安裝鋼軌37，中間設(shè)置足夠的有軌運(yùn)輸列車通行空間，允許單個(gè)列車編組通行，有效凈高不小于沈00讓，有效凈寬不小于觀00讓。8、如圖2和圖3所示主梁(6)前后兩端為2組主梁支承08)，主梁梁體09)和主梁支承(28)之間設(shè)置有滑管(35)、油缸(34)和絲杠(33)。9、除非需要移動(dòng)主梁(6)，其他工況下，主梁支承08)在絲杠(33)的作用下，支承于隧洞開挖后的洞壁或者完成二次襯砌后的混凝土上。
5[0049]10、如圖4、圖5、圖6、圖7所示由于TBM掘進(jìn)與二次襯砌同步施工，洞內(nèi)施工材料運(yùn)輸任務(wù)較為繁重，并且運(yùn)輸距離通常會(huì)較長，因此，洞內(nèi)設(shè)置四軌雙線軌道(38)，安裝于組合式鋼枕G6)上。為便于鋼軌(38)和鋼枕06)在二次襯砌前后拆除和安裝，二者分段連接為一個(gè)整體組成軌排(47)，以實(shí)現(xiàn)整體拆裝；軌排07)長度與鋼軌(38)長度保持一致，為12.5m。主梁(6)內(nèi)部空間無法滿足四軌雙線軌排通過，因此為方便軌排G7)吊運(yùn)， 分為左右兩個(gè)部分，相互之間依靠鋼枕加強(qiáng)連接板G9)和螺栓(50)連接，保證鋼枕06) 及軌排(47)穩(wěn)固。11、二次襯砌前后，洞內(nèi)均需鋪設(shè)軌排，但斷面直徑有變化，因而鋼枕06)的立柱 (48)設(shè)計(jì)為組合式，上段立柱(51)與鋼枕06)之間為焊接結(jié)構(gòu)，當(dāng)軌排G7)需要鋪設(shè)于二次襯砌之前的洞段時(shí)，下段立柱(5 通過螺栓(52)連接于上段立柱(51)；當(dāng)軌排07) 鋪設(shè)于已經(jīng)完成二次襯砌的洞段時(shí)，需要拆除下段立柱(53)。12、如圖8、圖9、圖10所示主梁(6)內(nèi)軌道為單線，隨洞內(nèi)軌道為四軌雙線，因而需要設(shè)置Y型道岔Gl)實(shí)現(xiàn)列車在臺(tái)車區(qū)域的通行，主梁(6)前后兩端分別設(shè)置一組斜坡段GO)和Y型道岔01)。道岔Gl)安裝于拖車車板G3)上，拖車車板03)與主梁 (6)之間采用銷子G5)連接，且通過輪組02)在洞內(nèi)鋼軌(38)上支承和行走，各拖車平板 (43)之間也采用銷子連接；由于襯砌作業(yè)區(qū)的軌排G7)需要拆除，因而主梁前后兩端拖車平板G3)的A、B兩處經(jīng)常處于輪組02)懸空狀態(tài)，為此在主梁支承08)上設(shè)置有臺(tái)階， 用于承載拖車車板(43)，保證拖車上的鋼軌04)具有足夠的承載能力，為列車通行提供保障。斜坡段GO)與洞內(nèi)鋼軌(38)銜接處安裝有可更換的具有較高耐磨性的岔尖(39)，變形后可以方便更新。13、主梁(6)需要向前移動(dòng)時(shí)，首先拆除前后兩端拖車平板G3)與主梁(6)之間的銷子0 ；之后拖車平板^幻與斜坡段GO)分別向前后兩端移動(dòng)，為后續(xù)軌排拆裝提供空間，此時(shí)尚未脫模，臺(tái)架總成(31)與模板總成(3 保持不動(dòng)，在卷揚(yáng)機(jī)和鋼絲繩的帶動(dòng)下，主梁向前移動(dòng)。14、如圖8、圖9、圖10、圖11和圖12所示主梁(6)前后兩端分別設(shè)置懸臂梁 (M)，用以安裝軌排吊機(jī)，軌排吊機(jī)的工作范圍覆蓋懸臂梁(54)和主梁(6)，用以拆除主梁 (6)前端的軌排07)，吊運(yùn)到主梁(6)后端并安裝。15、如圖13所示連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)02)由橫梁(57)、斜撐(58)和托輥(56)組成， 托輥(56)安裝有減震塊，以減小連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)行中的震動(dòng)對(duì)臺(tái)車以及處于養(yǎng)護(hù)期間的混凝土產(chǎn)生不利影響，同時(shí)允許連續(xù)皮帶機(jī)橫向擺動(dòng)；如果需要調(diào)整連續(xù)皮帶機(jī)的垂直位置，可在托輥(56)和橫梁(57)之間增減調(diào)整墊板。16、如圖1所示脫模時(shí)，第一步解除所有的模板絲杠(14、18、19、23、25、26、27)； 第二步，拆除頂模(9、15)與側(cè)模(7)之間的鉸接銷，二者分離；第三步，頂模(9、15)隨油缸 (10,16)回縮，向下移動(dòng)約20cm;第四步，在頂模油缸A的帶動(dòng)下，左右兩塊頂模(9、15)以二者的鉸接銷為中心分別向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)約8° ；第五步，側(cè)模油缸(8、24)回縮，帶動(dòng)側(cè)模向內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)；第六步，底模升降油缸回縮，帶動(dòng)側(cè)模(7)和底模C3)上升，實(shí)現(xiàn)脫模。17、如圖2所示脫模后，在卷揚(yáng)機(jī)和鋼絲繩的牽引下，模板總成(32)和臺(tái)架總成 (31)可以整體在主梁(6)上滑動(dòng)，到達(dá)下一個(gè)作業(yè)點(diǎn)。18、下部混凝土澆筑過程會(huì)產(chǎn)生較大的浮力，特別是全斷面模板臺(tái)車更是如此，為減小臺(tái)車受力集中，在頂模上設(shè)置兩排抗浮絲杠14、16、每塊ail長的模板上設(shè)置一組，替代以往襯砌臺(tái)車前后兩端設(shè)置集中抗浮機(jī)構(gòu)的方式，將浮力分散、均勻地傳遞到洞壁。19、如圖1所示立模時(shí)，伸出底模油缸，底模(3)到位，旋轉(zhuǎn)側(cè)模到位，再旋轉(zhuǎn)并頂推頂模(9、15)到位，最后安裝頂模(9、15)與側(cè)模(7)之間的鉸接銷；調(diào)整上部臺(tái)架橫向調(diào)整油缸(12)，使得模板總成(3 精確定位；最后調(diào)整所有絲杠，牢固支撐模板。20、主梁(6)移位時(shí)，需要同時(shí)完成兩項(xiàng)工作，其一，解除大直徑通風(fēng)軟管(13)在主梁(6)前端的掛鉤，同時(shí)在主梁(6)后端及時(shí)懸掛固定通風(fēng)軟管(1 ；其二，拆除連續(xù)皮帶機(jī)在主梁(6)前端的橫向支撐(59)和斜撐(60)，同時(shí)在主梁(6)后端同步安裝橫梁(59)和斜撐(60)。
權(quán)利要求1.一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺(tái)車，其特征在于臺(tái)車主梁為箱梁中空結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置供有軌運(yùn)輸列車通行的空間；主梁兩端分別設(shè)置過渡軌道系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主梁底板上的鋼軌、分別設(shè)置在主梁兩端的斜坡段和Y型道岔組成；主梁的兩端分別連接有由多個(gè)拖車車板連接組成的車板組，其中一個(gè)拖車車板與主梁連接，這些拖車車板的底部裝有輪組，車板面上帶有鋼軌；Y型道岔安裝在拖車車板上；在臺(tái)車主梁的兩端、拖車車板的上部分別裝有吊機(jī)懸臂梁和吊機(jī)懸臂梁支架；臺(tái)車主梁前、后兩端的梁體底部分別裝有主梁支承，主梁支承和梁體之間裝有主梁支承升降裝置；臺(tái)架總成由上部臺(tái)架和下部臺(tái)架組成，上部臺(tái)架為桁架式中空結(jié)構(gòu)，中間設(shè)置有可供通風(fēng)軟管穿越臺(tái)車用的空間，并且在上部臺(tái)架上設(shè)置有由托輥組成的槽型保護(hù)托架，上部臺(tái)架底部設(shè)置橫向調(diào)整油缸；下部臺(tái)架為桁架式結(jié)構(gòu)，套裝在主梁上，下部臺(tái)架的側(cè)面設(shè)置有用于支撐連續(xù)皮帶機(jī)穿越臺(tái)車的連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)；全斷面模板總成為圓形斷面，該模板總成由頂模、側(cè)模和底模共5組模板共同組成，各塊模板之間圓周方向連接方式為鉸接、軸向連接方式為螺栓連接，頂模和側(cè)模之間通過鉸接銷連接；頂模通過頂模油缸和兩排抗浮頂模絲杠與上部臺(tái)架連接，側(cè)模通過側(cè)模油缸和側(cè)模絲杠與下部臺(tái)架連接，底模通過底模升降油缸和底模絲杠與下部臺(tái)架連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺(tái)車，其特征在于上述斜坡段與洞內(nèi)鋼軌銜接處安裝有可更換的高耐磨性岔尖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺(tái)車，其特征在于上述主梁支承升降裝置由滑管、油缸和絲杠組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺(tái)車，其特征在于上述連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)由橫梁、橫梁斜撐和安裝在橫梁上的托輥組成。
專利摘要一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺(tái)車，全斷面模板總成模板在主梁上前后滑動(dòng)，交替襯砌施工；主梁前后設(shè)置穩(wěn)固臺(tái)車的支承；主梁內(nèi)部預(yù)留列車通行條件；上部臺(tái)架設(shè)置大直徑通風(fēng)軟管穿行空間及保護(hù)措施；下部臺(tái)架側(cè)面設(shè)置連續(xù)皮帶機(jī)承臺(tái)；主梁前后設(shè)置過渡軌道系統(tǒng)；吊機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)軌排快速拆除與鋪設(shè)。本實(shí)用新型徹底改變了以往開敞式TBM掘進(jìn)水工隧洞二次襯砌的施工方法，實(shí)現(xiàn)了同步襯砌，縮短長大隧洞總體施工工期，大幅提升隧洞施工期間的安全性、隧洞質(zhì)量，降低施工成本。
文檔編號(hào)E21D11/10GK202300422SQ20112031746
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者周雁領(lǐng), 齊夢(mèng)學(xué) 申請(qǐng)人:中鐵十八局集團(tuán)有限公司