仰拱襯砌臺(tái)車(chē)及同步隧道作業(yè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種仰拱襯砌臺(tái)車(chē)及同步隧道作業(yè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)不同巖體狀況適應(yīng)性差、機(jī)器運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題。本實(shí)用新型在支架上安裝有與其通過(guò)軌道滑動(dòng)連接的皮帶機(jī)、電纜、管道和液壓裝置，在框體內(nèi)設(shè)有行走鋼軌，且行走鋼軌的兩端設(shè)有相應(yīng)的上坡軌和下坡軌，在框體的底部設(shè)有與其鉸支連接的側(cè)模，在框體的下方安裝有與該襯砌臺(tái)車(chē)所經(jīng)過(guò)的巖體情況相對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的滑動(dòng)收面板。有益效果在于：實(shí)現(xiàn)了與TBM配套的仰拱同步襯砌；能夠針對(duì)隧道巖體情況，而對(duì)該更改后期混凝土的抹平做出適應(yīng)性的調(diào)整；提供了一套系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與TBM同步的仰拱澆筑混凝土的方法；提供了一套仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，能夠保證高效平穩(wěn)運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】仰拱襯砌臺(tái)車(chē)及同步隧道作業(yè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種臺(tái)車(chē)，確切來(lái)說(shuō)涉及一種仰拱襯砌臺(tái)車(chē)及同步隧道作業(yè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在路橋領(lǐng)域，隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)，是利用回轉(zhuǎn)刀具開(kāi)挖，同時(shí)破碎洞內(nèi)圍巖并掘進(jìn)，形成整個(gè)隧道斷面的一種新型、先進(jìn)的隧道施工機(jī)械；相對(duì)于目前常用的方法，TBM集鉆、掘進(jìn)、支護(hù)于一體，使用電子電氣、液壓、信息、遙測(cè)、遙控等高新技術(shù)對(duì)全部作業(yè)進(jìn)行制導(dǎo)和監(jiān)控，使掘進(jìn)過(guò)程始終處于最佳狀態(tài)。襯砌指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。襯砌技術(shù)通常是應(yīng)用于隧道工程、水利渠道中。襯砌簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是內(nèi)襯，常見(jiàn)的就是用砌塊襯砌，可以是預(yù)應(yīng)力高壓灌漿素混凝土襯砌。在隧道的挖掘中，為改善上部支護(hù)結(jié)構(gòu)受力條件而設(shè)置在隧道底部的反向拱形結(jié)構(gòu)，是隧道結(jié)構(gòu)的主要組成部分之一，通俗解釋為向上仰的拱，即仰拱。
[0003]在當(dāng)今的隧道施工中，隧道周邊面的仰拱襯砌能夠做到與TBM施工的同步，但是仰拱的做法，大多還是原有的普通混凝土澆筑的做法，施工成本高且施工縫多，不利于隧道防水質(zhì)量的提高和降低施工成本。在當(dāng)今的隧道施工中，邊頂拱與TBM掘進(jìn)同步襯砌技術(shù)已成熟，但均依托于底部仰拱預(yù)制塊，施工成本較高；而常規(guī)的單工序作業(yè)是待TBM掘進(jìn)貫通后統(tǒng)一施做仰拱，則不利于節(jié)約工期。
[0004]在保證施工安全的前提下，如何減少相互干擾，既能保證TBM快速掘進(jìn)施工，又能保證襯砌施工質(zhì)量是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0005]公布號(hào)為CN103133012A的名為一種敞開(kāi)式TBM現(xiàn)澆混凝土仰拱同步襯砌臺(tái)車(chē)，解決了 TBM掘進(jìn)與現(xiàn)澆混凝土仰拱襯砌同步施工的問(wèn)題，同時(shí)現(xiàn)澆混凝土仰拱襯砌施工基本上不影響有軌運(yùn)輸列車(chē)通行，現(xiàn)澆混凝土仰拱襯砌施工條件下的皮帶機(jī)出渣不間斷，現(xiàn)澆混凝土仰拱襯砌施工不影響TBM施工通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。公布號(hào)為CN102528449A的名為鋪設(shè)內(nèi)弧面仰拱預(yù)制塊隧道、洞TBM同步襯砌臺(tái)車(chē)，主要解決隧道、洞采用開(kāi)敞式TBM掘進(jìn)、鋪設(shè)內(nèi)弧面仰拱預(yù)制塊時(shí)的同步襯砌的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)工程蘭渝鐵路西秦嶺隧道和吐庫(kù)鐵路二線中天山隧道均采用平底仰拱預(yù)制塊的技術(shù)。
[0006]但是，上述技術(shù)方案都存在如下缺點(diǎn):1.隧道的巖體情況在不同階段有不同表現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)難以針對(duì)不同階段做出相應(yīng)調(diào)整；2.現(xiàn)有技術(shù)中，臺(tái)車(chē)的移動(dòng)是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，臺(tái)車(chē)在移動(dòng)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況；3.上述兩種技術(shù)方案都沒(méi)有公開(kāi)同步仰拱襯砌的方法；4.現(xiàn)有技術(shù)中為避免運(yùn)輸不暢，所有軌道都采用四軌三線制運(yùn)輸，該方法的缺點(diǎn)在于對(duì)臺(tái)車(chē)的寬度有限制；5.現(xiàn)有技術(shù)中臺(tái)車(chē)的上下坡軌是通過(guò)銷(xiāo)釘坡度固定的，難以適應(yīng)各個(gè)工況；6.初步規(guī)劃但是沒(méi)有合理的解決TBM掘進(jìn)供風(fēng)、供水、供電管線過(guò)臺(tái)車(chē)的問(wèn)題，特別是直徑2.2m通風(fēng)軟管級(jí)皮帶機(jī)過(guò)臺(tái)車(chē)的問(wèn)題，上述風(fēng)管和皮帶機(jī)過(guò)臺(tái)車(chē)時(shí)，由于其自身沒(méi)有穩(wěn)固的固定，還是會(huì)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)帶來(lái)擾動(dòng)?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中的隧道作業(yè)系統(tǒng)，生產(chǎn)效率低，成本高，對(duì)不同巖體狀況適應(yīng)性差，整機(jī)運(yùn)行難以保持穩(wěn)定。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型提供一種仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)不同巖體狀況適應(yīng)性差、機(jī)器運(yùn)行不穩(wěn)定的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)，公開(kāi)了一種含該仰拱襯砌臺(tái)車(chē)的同步隧道作業(yè)系統(tǒng)以及同步仰拱襯砌的方法。
[0008]為了完成上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的內(nèi)容如下:
[0009]設(shè)計(jì)一種仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，包括上部臺(tái)架和下部臺(tái)架，在所述上部臺(tái)架中間設(shè)置有通風(fēng)管道預(yù)留口，在所述下部臺(tái)架安裝有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述下部臺(tái)架包括框體和安裝在框體側(cè)面上方的支架，在所述支架上安裝有與其通過(guò)軌道滑動(dòng)連接的皮帶機(jī)、電纜、管道和液壓裝置，在所述框體內(nèi)部貫通有行走鋼軌，且在該行走鋼軌的兩端設(shè)有相應(yīng)的上坡軌和下坡軌，在所述框體的底部設(shè)有與其鉸支連接的向框體兩側(cè)展開(kāi)的側(cè)模，在所述框體的下方安裝有滑模，對(duì)應(yīng)于該滑模設(shè)置有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的滑動(dòng)收面板，該滑動(dòng)收面板的長(zhǎng)度與該襯砌臺(tái)車(chē)所經(jīng)過(guò)的巖體情況相對(duì)應(yīng)。
[0010]優(yōu)選的，該隧道作業(yè)系統(tǒng)中的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，分為上部臺(tái)架和下部臺(tái)架，上部臺(tái)架中間設(shè)置通風(fēng)管道，下部臺(tái)架安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，下部臺(tái)架包括框體和支架，支架安裝在框體的側(cè)面，在支架上安裝有與其滑動(dòng)連接的皮帶機(jī)、電纜、管道和液壓裝置，在框體內(nèi)設(shè)有行走鋼軌，且行走鋼軌的兩端設(shè)有相應(yīng)的上坡軌和下坡軌，在框體的底部設(shè)有與其鉸支連接的向框體兩側(cè)展開(kāi)的側(cè)模，在框體的下方安裝有滑模，對(duì)應(yīng)滑模設(shè)置有滑動(dòng)收面板，該滑動(dòng)收面板的長(zhǎng)度與該襯砌臺(tái)車(chē)所經(jīng)過(guò)的巖體情況相對(duì)應(yīng)。
[0011]優(yōu)選的，襯砌臺(tái)車(chē)的框體上還設(shè)有軌道架，在框體下方，與支架固定連接有軌排吊機(jī)，軌排吊機(jī)滑動(dòng)嵌套在軌道架的軌道內(nèi)。 [0012]優(yōu)選的，在上坡軌、下坡軌和行走鋼軌間設(shè)有調(diào)節(jié)上坡軌、下坡軌角度的液壓調(diào)節(jié)
>J-U ρ?α裝直。
[0013]優(yōu)選的，在襯砌臺(tái)車(chē)的支架上安裝有支撐。
[0014]優(yōu)選的，支撐為液壓/氣壓支撐，支撐安裝在襯砌臺(tái)車(chē)全長(zhǎng)方向的中部位置。
[0015]優(yōu)選的，仰拱臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度為81.604m。
[0016]一種帶有仰拱襯砌臺(tái)車(chē)的同步隧道作業(yè)系統(tǒng)，包括在軌道上依次設(shè)置的TBM、仰拱臺(tái)車(chē)和邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)，所述軌道每隔1000~2000米，優(yōu)選1500米，設(shè)有會(huì)車(chē)平臺(tái)；該軌道在所述TBM和仰拱臺(tái)車(chē)之間為對(duì)應(yīng)設(shè)置的長(zhǎng)度為20~40m，優(yōu)選20米的四軌三線運(yùn)輸線狀浮放道岔，在所述邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)后為對(duì)應(yīng)設(shè)置的長(zhǎng)度為20~40m，優(yōu)選40米的單線運(yùn)輸線。
[0017]仰拱襯砌臺(tái)車(chē)及系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)的仰拱同步襯砌的方法，包括如下步驟:
[0018](I)準(zhǔn)備工作:TBM處于施工段前方時(shí)，后方依次設(shè)置相應(yīng)的軌道、軌道上依次設(shè)置仰拱臺(tái)車(chē)、襯砌臺(tái)車(chē)和浮放岔道；
[0019](2)掘進(jìn):TBM以20~30m/天的速度開(kāi)始掘進(jìn)作業(yè)進(jìn)行，掘進(jìn)產(chǎn)生的的石渣通過(guò)皮帶機(jī)運(yùn)出；
[0020](3)襯砌的準(zhǔn)備:襯砌開(kāi)始前停止掘進(jìn)，先組裝仰拱臺(tái)車(chē)及浮放道岔，待仰拱臺(tái)車(chē)組裝完畢后恢復(fù)掘進(jìn)，開(kāi)始仰拱同步襯砌；
[0021](4)仰拱襯砌:a.首先將軌排支架在軌道上滑動(dòng)至做好的仰拱側(cè)邊，并以該側(cè)邊為支點(diǎn)，支撐臺(tái)車(chē)進(jìn)行澆筑作業(yè)；b.當(dāng)澆筑作業(yè)進(jìn)行時(shí)，滑模根據(jù)施工情況落下，澆筑形成仰拱的弧面的面頂，完成混凝土澆筑；C.軌排吊機(jī)不動(dòng)，通過(guò)控制軌排吊機(jī)上的電機(jī)對(duì)完成過(guò)程的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)的控制，使仰拱襯砌臺(tái)車(chē)移動(dòng)到下一個(gè)工位；d.在仰拱襯砌臺(tái)車(chē)移動(dòng)過(guò)程中，對(duì)混凝土進(jìn)行平整化修整；待上述步驟重復(fù)循環(huán)施做3組后，仰拱臺(tái)車(chē)向前行走，開(kāi)始組裝邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)；
[0022](5)邊頂拱同步襯砌:在隧道的周邊同步襯砌厚度為300?350mm的混凝土層；
[0023](6)材料運(yùn)輸:襯砌過(guò)程中，所需材料由施工中編組列車(chē)運(yùn)入,施工后廢料自編組列車(chē)運(yùn)出或皮帶機(jī)運(yùn)出；
[0024](7)襯砌段養(yǎng)護(hù):仰拱臺(tái)車(chē)施工時(shí)按照32m/天、16m/天交替作業(yè)、交替養(yǎng)護(hù)，當(dāng)養(yǎng)護(hù)20h后強(qiáng)度達(dá)SMPa以上時(shí)，仰拱臺(tái)車(chē)行走準(zhǔn)備下一循環(huán)作業(yè)，邊頂拱襯砌臺(tái)車(chē)按照10?18m/2天施工，施工完畢后，進(jìn)行20?30天的靜置養(yǎng)護(hù)。
[0025]所述仰拱施工與TBM掘進(jìn)同步進(jìn)行，仰拱臺(tái)車(chē)有效澆筑長(zhǎng)度40?50m，具體為48米。
[0026]仰拱施工與TBM掘進(jìn)同步進(jìn)行。仰拱臺(tái)車(chē)按有效澆筑長(zhǎng)度48m (3組)設(shè)計(jì)。
[0027]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0028]1.滑動(dòng)收面板的存在，實(shí)現(xiàn)了能夠針對(duì)隧道巖體情況，對(duì)仰拱的澆筑做出適應(yīng)各種情況的更改，而對(duì)該更改后期混凝土的抹平做出適應(yīng)性的調(diào)整，不再是統(tǒng)一的長(zhǎng)度，無(wú)需后期的加工，提聞了生廣效率；
[0029]2.實(shí)現(xiàn)了與TBM配套的仰拱同步襯砌，浮放道岔的設(shè)置方便洞內(nèi)外的物資更好、更便捷的的流通，在邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)后設(shè)置25m浮放道岔，其中25m浮放道岔前端是四軌三線，浮放道岔后端為單線運(yùn)輸，道岔作用即單線變雙線再變單線，實(shí)現(xiàn)仰拱澆筑與TBM掘進(jìn)物料運(yùn)輸同步作業(yè)，軌道每隔1500米設(shè)有會(huì)車(chē)平臺(tái)，不同于現(xiàn)有技術(shù)，前端的四軌三線和后端的單線運(yùn)輸結(jié)合使用，使運(yùn)輸物資時(shí)既不發(fā)生沖突，又節(jié)省了軌道的材料，提升了運(yùn)輸速度；
[0030]3.提供了一套系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與TBM同步的仰拱澆筑混凝土的方法；
[0031]4.提供了一套仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，能夠保證自身平穩(wěn)運(yùn)行，保證TBM施工列車(chē)編組順利通行并盡量不移動(dòng)風(fēng)管、水管及電纜等管線，進(jìn)一步提高了施工效率；
[0032]5.本工程采用的仰拱模板臺(tái)車(chē)，移動(dòng)快捷、方便、無(wú)施工干擾。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本實(shí)用新型的臺(tái)車(chē)的整體架構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為圖1中的A向剖視圖；
[0035]圖3為圖1中的B向剖視圖；
[0036]圖4為圖1中的C向剖視圖；
[0037]圖5為圖1中的D向剖視圖；
[0038]圖6為圖1中的E向剖視圖；
[0039]圖7為圖1中的F向剖視圖；
[0040]圖8為圖1中的G向剖視圖；
[0041]圖9為仰拱襯砌完成后，鋼軌通過(guò)滑模前端的示意圖；[0042]圖10為仰拱襯砌完成后，鋼軌通過(guò)側(cè)模的示意圖；
[0043]圖11為仰拱襯砲完成后，鋼軌通過(guò)臺(tái)車(chē)后端的不意圖；
[0044]圖12為仰拱現(xiàn)澆同步襯砌的工藝流程圖；
[0045]圖13為鋼軌起吊裝置示意圖；
[0046]圖14為圖1中I的局部放大圖；
[0047]圖15為圖2中H的局部放大圖；
[0048]圖16為圖3中J的局部放大圖；
[0049]圖17為圖8中M的局部放大圖；
[0050]圖18為圖3中L的局部放大圖；
[0051]圖中各部件名稱(chēng):1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；2.滑軌；3.臺(tái)車(chē)架；4.支撐；6.滑道；7.皮帶機(jī)；8.仰拱周邊；9.仰拱底；10.框體；11.軌排吊機(jī)；12.電纜；14.框架底部支撐；16.液壓泵及控制柜；17.通風(fēng)管道；19.運(yùn)輸車(chē)；20.滑模；21.側(cè)模；22.鋼軌；23.滑動(dòng)收面板；24.支架；25.鋼軌起吊裝置吊架。
【具體實(shí)施方式】
[0052]實(shí)施例1 一種同步隧道作業(yè)系統(tǒng)，參見(jiàn)圖1至圖8，依次包括在軌道上設(shè)置的TBM、仰拱臺(tái)車(chē)(長(zhǎng)度為81.604m)和設(shè)置于該仰拱臺(tái)車(chē)之后的邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)，該仰拱臺(tái)車(chē)分為上部臺(tái)架和下部臺(tái)架，上部臺(tái)架中間設(shè)置通風(fēng)管道17，下部臺(tái)架安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置I，下部臺(tái)架包括框體10和支架24，支架24安裝在框體10的側(cè)面，在支架24上安裝有皮帶機(jī)7、電纜12、管道和液壓裝置，在框體10內(nèi)設(shè)有行走鋼軌，且行走鋼軌的兩端設(shè)有相應(yīng)的上坡軌和下坡軌，在框體10的底部設(shè)有與其鉸支連接的側(cè)模21，在框體10的下方安裝有滑模20，該滑模20的長(zhǎng)度與該襯砌臺(tái)車(chē)所經(jīng)過(guò)的巖體情況相對(duì)應(yīng)。襯砌臺(tái)車(chē)的框體10上還設(shè)有軌道架，在框體10下方，與支架24固定連接有軌排吊機(jī)11，軌排吊機(jī)11滑動(dòng)嵌套在軌道架的軌道內(nèi)。在上坡軌、下坡軌和行走鋼軌間設(shè)有調(diào)節(jié)上坡軌、下坡軌角度的液壓調(diào)節(jié)裝置。在襯砌臺(tái)車(chē)的支架24上安裝有支撐4。支撐4為液壓/氣壓支撐，支撐4安裝在襯砌臺(tái)車(chē)全長(zhǎng)方向的中部位置。隧道作業(yè)系統(tǒng)依次包括在軌道上設(shè)置的TBM、仰拱臺(tái)車(chē)和同步襯砌臺(tái)車(chē)，在TBM和仰拱臺(tái)車(chē)之間設(shè)置有35m浮放道岔，在仰拱臺(tái)車(chē)后設(shè)置16m同步襯砌臺(tái)車(chē)，在16m同步襯砌臺(tái)車(chē)后設(shè)置25m浮放道岔，軌道每隔1500米設(shè)有會(huì)車(chē)平臺(tái)。
[0053]利用上述同步隧道作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行仰拱同步襯砌的方法，包括如下步驟:
[0054]( I)準(zhǔn)備工作:TBM處于前方、后方依次設(shè)置相應(yīng)的軌道、軌道上的仰拱臺(tái)車(chē)、襯砌臺(tái)車(chē)和浮放岔道；
[0055](2)掘進(jìn):TBM以每天大約30m的速度開(kāi)始掘進(jìn)作業(yè)、掘進(jìn)出的石洛通過(guò)皮帶機(jī)7運(yùn)送出，皮帶機(jī)7同時(shí)具有調(diào)整功能；
[0056](3)襯砌的準(zhǔn)備:在TBM需要仰拱襯砌的地方進(jìn)行仰拱臺(tái)車(chē)定位；
[0057](4)仰拱襯砌:以上一段做好的仰拱襯砌，開(kāi)始做為下一個(gè)仰拱循環(huán)的起點(diǎn)，依次經(jīng)過(guò)a.軌排支架在軌道上滑動(dòng)至做好的仰拱側(cè)邊，并以該側(cè)邊為支點(diǎn)，支撐4臺(tái)車(chē)進(jìn)行澆筑作業(yè)；b.澆筑作業(yè)進(jìn)行時(shí)，側(cè)模21根據(jù)施工情況落下，形成仰拱的弧面的面頂；c.混凝土澆筑；d.軌排吊機(jī)11不動(dòng)，通過(guò)控制軌排吊機(jī)11上的電機(jī)對(duì)完成過(guò)程c的臺(tái)車(chē)控制，使其移動(dòng)到下一個(gè)工位；e.在臺(tái)車(chē)移動(dòng)過(guò)程中，臺(tái)車(chē)下方的鋼軌22劃過(guò)混凝土面并對(duì)混凝土進(jìn)行修整使其平整；
[0058](5)同步襯砌:在隧道的周邊同步襯砌厚度為30(T350mm的混凝土層；
[0059](6)材料運(yùn)輸:襯砌過(guò)程中，所需材料由編組列車(chē)運(yùn)入,施工后廢料由編組列車(chē)運(yùn)出或皮帶機(jī)7運(yùn)出；
[0060](7)襯砌段養(yǎng)護(hù):仰拱臺(tái)車(chē)和襯砌臺(tái)車(chē)的施工速度為施工時(shí)按照32m、16m交替作業(yè)，施工完畢后，進(jìn)行28天的靜置養(yǎng)護(hù)。可有利保障施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)與掘進(jìn)進(jìn)度同步。邊頂拱襯砌臺(tái)車(chē)按照16m/2d施工，施工完畢后，進(jìn)行28天的靜置養(yǎng)護(hù)。
[0061]運(yùn)輸軌道為四軌三線運(yùn)輸。
[0062]仰拱施工與TBM掘進(jìn)同步進(jìn)行。仰拱臺(tái)車(chē)按有效澆筑長(zhǎng)度48m ( 3組)設(shè)計(jì)。
[0063]下面結(jié)合圖1至圖8對(duì)整體工作流程做出解釋:
[0064]圖1為整體臺(tái)車(chē)的總裝示意圖，臺(tái)車(chē)行進(jìn)的方向自左向右，臺(tái)車(chē)與洞底的仰拱底9的混凝土間設(shè)有框架底部支撐14，鋼軌22與軌排吊機(jī)11相連，軌排吊機(jī)11的移動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置I的啟動(dòng)，控制仰拱臺(tái)車(chē)總體的移動(dòng)，軌排吊機(jī)11處于澆筑完畢的混凝土上，起到支點(diǎn)的作用，臺(tái)車(chē)與軌排吊機(jī)11間存在相對(duì)移動(dòng)。
[0065]圖2澆筑完畢后的截面，整個(gè)臺(tái)車(chē)同時(shí)由多個(gè)支撐桿進(jìn)行支撐4，滑模20處于混凝土上方。
[0066]圖3為正在澆筑的截面，此時(shí)，側(cè)模21下落，澆筑仰拱的仰拱周邊8。
[0067]圖4為正在澆筑仰拱底9，尚未澆筑仰拱周邊8，連接板加工成長(zhǎng)孔±40mm，側(cè)模21不在該圖截面中。
[0068]圖5為正在澆筑仰拱底9，尚未澆筑仰拱周邊8，側(cè)模21在該圖截面中。
[0069]圖6為尚未加工仰拱區(qū)域的截面，此時(shí)，臺(tái)車(chē)底部鋪設(shè)鋼軌22以為仰拱底9的混凝土鋪設(shè)做準(zhǔn)備。
[0070]圖7為仰拱底9鋪設(shè)完畢，準(zhǔn)備鋪設(shè)仰拱周邊8的截面示意圖。
[0071]圖8為仰拱底9鋪設(shè)完畢，準(zhǔn)備鋪設(shè)仰拱周邊8的截面示意圖，該截面上不存在側(cè)模21和滑模20，但是存在減輕臺(tái)機(jī)整體撓度的支撐4。
[0072]本工程TBM施工段均設(shè)仰拱，仰拱施工與TBM掘進(jìn)同步進(jìn)行。仰拱臺(tái)車(chē)按分為3組，每組16m，有效澆筑長(zhǎng)度48m，設(shè)計(jì)，施工時(shí)按照32m、16m交替作業(yè)，平均月進(jìn)尺達(dá)720m。根據(jù)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，混凝土強(qiáng)度20小時(shí)可達(dá)到SMPa以上，滿足臺(tái)車(chē)走行要求。設(shè)計(jì)仰拱模板臺(tái)車(chē)時(shí)，保證TBM施工列車(chē)編組順利通行并盡量不移動(dòng)通風(fēng)管道17、水管及電纜12等管線，所以保證本工程采用的仰拱模板臺(tái)車(chē)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，按移動(dòng)快捷、方便、無(wú)施工干擾為原則設(shè)計(jì)。
[0073]本實(shí)施例中，邊頂拱臺(tái)車(chē)的行走軌為洞內(nèi)軌線兩側(cè)邊軌即TBM后配套走行軌，通過(guò)控制臺(tái)車(chē)行走電機(jī)進(jìn)行臺(tái)車(chē)走行，具體過(guò)程如下:
[0074]當(dāng)臺(tái)車(chē)穿越主洞連續(xù)皮帶機(jī)7時(shí):
[0075]I臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)時(shí),在臺(tái)車(chē)上設(shè)有固定皮帶機(jī)7支架,保證皮帶穿越臺(tái)車(chē)時(shí)空間相對(duì)位置不變；在臺(tái)車(chē)上的固定支架上設(shè)置滑道6，確保皮帶機(jī)7與臺(tái)車(chē)相對(duì)運(yùn)動(dòng)流暢；
[0076]2臺(tái)車(chē)走行前，將主洞皮帶機(jī)7的三角形支架及托輥等拆除，將皮帶機(jī)7轉(zhuǎn)移至臺(tái)車(chē)上固定的支架，并拆下的三腳架倒運(yùn)至臺(tái)車(chē)尾部，為安裝已襯砌段皮帶機(jī)7支架做準(zhǔn)備；
[0077]3進(jìn)行臺(tái)車(chē)走行，并觀察皮帶機(jī)7在臺(tái)車(chē)支架托輥上的跑偏情況，若跑偏較嚴(yán)重，則通過(guò)輕微調(diào)整托皮帶滾筒的左右位置進(jìn)行調(diào)偏。與此同時(shí)，進(jìn)行已襯砌段皮帶機(jī)7支架的安裝，皮帶機(jī)7支架及托輥的安裝與TBM掘進(jìn)時(shí)的安裝方法一致，支架固定的鉆孔位置在臺(tái)車(chē)測(cè)量定位的同時(shí)放線，標(biāo)示在隧洞襯砌的邊墻上。
[0078]當(dāng)臺(tái)車(chē)穿越通風(fēng)管道17、水管時(shí)通風(fēng)管道17位于隧洞頂部位置，在臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)在頂部預(yù)留通風(fēng)管道17通過(guò)位置，確保通風(fēng)管道17可以順直的通過(guò)臺(tái)車(chē)；在臺(tái)車(chē)即將走行至風(fēng)管掛鉤位置時(shí)，采用人工將風(fēng)管掛鉤拆除，同時(shí)在已襯砌段采用沖擊鉆打孔，安裝膨脹螺栓作受力支點(diǎn)，將懸掛風(fēng)管的鋼絲繩固定起來(lái)，完成風(fēng)管的穿越，進(jìn)出水管在臺(tái)車(chē)范圍采用中間固定兩端軟管的形式與洞壁水管相接；
[0079]當(dāng)臺(tái)車(chē)穿越電纜12及通訊線時(shí):
[0080]皮帶機(jī)7、電纜12、TBM對(duì)外聯(lián)絡(luò)通信電線及隧洞照明電線通過(guò)臺(tái)車(chē)相對(duì)簡(jiǎn)單。皮帶機(jī)7、通訊電纜12、TBM對(duì)外聯(lián)絡(luò)通信電線和隧洞照明電線的穿越通過(guò)采用在臺(tái)車(chē)上設(shè)置絕緣膠管，在遇到電線支架的地方將隧洞邊墻上的支架24從臺(tái)車(chē)前端拆卸倒裝在已襯砌段即可。
[0081]TBM掘進(jìn)與仰拱同步施工時(shí)，擬隔每1500m設(shè)置會(huì)車(chē)平臺(tái)；仰拱作業(yè)面前后設(shè)置浮放道岔解決施工干擾，保證TBM的正常運(yùn)輸，確保同步施工。
[0082]當(dāng)工程TBM施工段均設(shè)仰拱時(shí)，仰拱施工與TBM掘進(jìn)同步進(jìn)行。根據(jù)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，混凝土強(qiáng)度20小時(shí)可達(dá)到SMPa以上，滿足臺(tái)車(chē)走行要求。設(shè)計(jì)仰拱模板臺(tái)車(chē)時(shí)，保證TBM施工列車(chē)編組順利通行并盡量不移動(dòng)通風(fēng)管道17、水管及電纜12等管線，移動(dòng)快捷、方便、無(wú)施工干擾。
[0083]工作時(shí)，仰供臺(tái)車(chē)每個(gè)循環(huán)襯砌長(zhǎng)度為16米，32米養(yǎng)生段，臺(tái)車(chē)在襯砌時(shí)，前端可以同時(shí)綁扎鋼筋網(wǎng)，與后端剛襯砌好的混凝土等強(qiáng)，模板臺(tái)車(chē)模板定位及脫模采用液壓泵及控制柜16控制，液壓系統(tǒng)額定壓力16MPa，工作壓力12MPa ;臺(tái)車(chē)主升降油缸行程800mm，輔助升降油缸行程350mm，側(cè)模21橫移油缸行程±80mm，側(cè)模21回收油缸行程700mm，起吊鋼軌起吊梁行程400mm，破橋升降油缸行程300mm。臺(tái)車(chē)自行驅(qū)動(dòng)行走，臺(tái)車(chē)行走軌距為2910mm。行走速度為6.7m/min ;臺(tái)車(chē)前端行走軌道放置在特殊枕木上,后端行走軌道放置在已襯砌好仰拱上。臺(tái)車(chē)在襯砌的時(shí)候不影響盾構(gòu)掘進(jìn)后配套運(yùn)輸車(chē)19的通過(guò)；臺(tái)車(chē)前后段都有一爬坡軌與后配套軌相連接，爬坡軌與臺(tái)車(chē)之間鉸接連接；清理爬坡軌下方的渣土?xí)r利用油缸將爬坡軌吊起沿鉸接位置向上翻起再清理下方的渣土；清理爬坡軌下方渣土、仰拱臺(tái)車(chē)脫模、臺(tái)車(chē)行走、起吊行走鋼軌等時(shí)間段，運(yùn)輸車(chē)19輛不能通過(guò)仰拱臺(tái)車(chē)；前后爬坡軌坡度為4%，其和既有軌過(guò)渡時(shí)，兩端高差175mm。單臺(tái)混凝土罐車(chē)30噸對(duì)混凝土壓強(qiáng)為1.5MPa。臺(tái)車(chē)主梁中部設(shè)計(jì)有支撐4，也就是輔助升降油缸，可調(diào)整主梁起升高度。臺(tái)車(chē)額定承載能力100噸，正常過(guò)車(chē)時(shí)，禁止兩列編組同時(shí)在臺(tái)車(chē)上。臺(tái)車(chē)底部滑模20采用自制卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，模板上振搗器工地自備。鋼軌起吊梁組裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)焊接，葫蘆中心距可通過(guò)電機(jī)控制調(diào)節(jié)。單臺(tái)混凝土罐車(chē)30噸對(duì)混凝土壓強(qiáng)為1.5MPa。臺(tái)車(chē)自重155噸。
[0084]具體工作中，皮帶機(jī)7、風(fēng)水管、電纜12穿行模式與邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)相同。臺(tái)車(chē)兩側(cè)每隔4.5m設(shè)置支撐靴，也就是支撐4，解決長(zhǎng)主梁撓度問(wèn)題，通過(guò)受力驗(yàn)算，滿足要求。
[0085]48米仰拱棧橋主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及校核:
[0086]主梁總長(zhǎng)為53560mm,為方便運(yùn)輸，其分成五段制作，梁主要米用HW300X300X10mm型材焊接而成，主梁截面外形尺寸為:3210 X 2800mm，考慮主梁較長(zhǎng)，主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在主梁側(cè)部間距3000mm左右設(shè)計(jì)一個(gè)輔助支腿，并在主梁中間設(shè)計(jì)一個(gè)輔助油缸，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和行走支撐4點(diǎn)基本相同，因此，對(duì)棧橋主梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核時(shí)，在不考慮主梁兩側(cè)輔助支腿的情況下，可簡(jiǎn)化成兩段對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)支梁，梁體前后支點(diǎn)的中心間距為26780m,當(dāng)車(chē)輛通過(guò)棧橋時(shí)，主梁為主要受力部件，因此只需對(duì)針梁進(jìn)行強(qiáng)度校核。在一列列車(chē)，正常通過(guò)棧橋時(shí)，主梁是棧橋的主要受力部件，在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，主梁最大受力狀態(tài)包括:
[0087]a:允許通過(guò)最大車(chē)輛重量p=100t ;
[0088]b:主梁本身總重量g=86t ；
[0089]其中:a:載荷a簡(jiǎn)化為三處集中載荷，每處間距按照7米計(jì)算，集中載荷F=P/3=33.3T
[0090]b:載荷b簡(jiǎn)化為均布載荷，均布載荷集度:q=b/L=86/27=3.2 (T/m)
[0091]其中:L為主梁受力模型兩支點(diǎn)間距離；
[0092]當(dāng)允許通過(guò)的最重車(chē)輛，也就是載荷b處于棧橋主梁中間時(shí)，棧橋此時(shí)為最大受力狀態(tài):
[0093]主梁最大彎矩發(fā)生在主梁的中間部位，此截面也就是針梁的危險(xiǎn)截面。由針梁彎矩圖可知此位置彎矩為針梁的最大彎矩:
[0094]Mmax=13276KN .m
[0095]假設(shè)針梁截面為等截面梁，計(jì)算得其抗彎系數(shù)W=105248.1cm3
[0096]則此截面的彎曲應(yīng)力應(yīng)為:
[0097]σ = Mmax/ff=13276000/105248.1=126.14 MPa
[0098]主梁所用材料為Q235，其極限應(yīng)力σ s=235MPa，取其安全系數(shù)ns=l.8，則其許用應(yīng)力[σ ] = σ s/ns=130MPa
[0099]所以σ〈 [ σ ]
[0100]故:主梁強(qiáng)度是滿足施工使用要求的。
[0101 ]剛度驗(yàn)算:,=40mm< f /250=60mm,滿足要求
[0102]48米仰拱棧橋主梁與底部橫梁端板連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算:
[0103]底部橫梁與主梁都采用分段制作，最短一段主梁與底部橫梁間連接法蘭共10塊，每塊連接法蘭上設(shè)計(jì)有12個(gè)M20螺栓，根據(jù)棧橋承受集中載荷為100T，均分到每個(gè)螺栓上承受的剪切力為:T=100/12X 10=0.83Τ
[0104]假設(shè):螺栓殘余預(yù)緊力系數(shù)K = 1.6，螺栓機(jī)械性能等級(jí)為4.8級(jí)，螺栓相對(duì)剛度λ = 0.25，經(jīng)查表可知:螺栓屈服強(qiáng)度os =320MPa，取安全系數(shù)Ssl = 3則:螺栓許用應(yīng)力[σ] = 192MPa
[0105]螺栓許用切應(yīng)力[τ] = 96.00 MPa ；
[0106]螺栓承受總載荷:F0=8.3X1.6+1= 21.58 kN ；
[0107]螺栓預(yù)緊力:Fp= 48.88 kN ；
[0108]螺栓計(jì)算壓應(yīng)力σ P = 43.23 MPa ；
[0109]螺栓計(jì)算切應(yīng)力τ = 73.62 MPa ；
[0110]校核計(jì)算結(jié)果:σ≤[σ]，τ≤[τ]滿足要求。[0111]應(yīng)選用的螺栓:螺栓公稱(chēng)尺寸為M16，螺栓小徑dl = 13.835mm，
[0112]考慮列車(chē)編組在通過(guò)棧橋時(shí)，有一定的振動(dòng)，為提高其安全性，設(shè)計(jì)時(shí)，橫梁連接法蘭采用M20螺栓，經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，其強(qiáng)度完全能夠滿足使用要求。
[0113]48米仰拱棧橋液壓系統(tǒng)的校核:
[0114]結(jié)合仰拱棧橋結(jié)構(gòu)形式及使用工況，仰拱棧橋液壓系統(tǒng)采用一套泵站，分別用于仰拱模板定位、脫模、棧橋整體的升降和前后破橋的升降，液壓系統(tǒng)工作壓力設(shè)計(jì)為12MPa ;用于仰拱模板脫模的油缸油缸型號(hào)為:HSG90/45-400mm,橫移油缸型號(hào)為:HSG90/45-160mm，用于棧橋整體升降油缸型號(hào)為:HSG250/125_ 800mm，主梁輔助升降油缸型號(hào)為:HSG200/100-350mm，鋼軌22起吊油缸型號(hào)為:HSG90/45-400mm ;每種油缸別由手動(dòng)換向閥控制。由計(jì)算可知，升降油缸在系統(tǒng)壓力為12MPa的情況下，單條升降油缸和輔助升降油缸提供的推力分別為58.8T、37.7Τ，棧橋自重按照160Τ計(jì)算，臺(tái)車(chē)放置在隧道上，4條升降油缸及2條輔助升降油缸完全能滿足使用要求。
[0115]綜上所述，本實(shí)用新型中，仰拱棧橋設(shè)計(jì)具備如下功能:
[0116]1、底部設(shè)計(jì)有襯砌長(zhǎng)度為16m仰拱模板，仰拱模板后端主架預(yù)留32m養(yǎng)生段；
[0117]2、在襯砌一環(huán)仰拱后，其前端可以同時(shí)綁扎鋼筋網(wǎng)，后端已襯砌好的混凝土等強(qiáng)；
[0118]3、移動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，前端行走軌道放置在特殊枕木上，后端行走軌道放置在已襯砌好仰拱上，棧橋行走過(guò)程中不破壞已襯砌仰拱；
[0119]4、仰供棧橋在仰拱襯砌及養(yǎng)生過(guò)程中，不影響盾構(gòu)掘進(jìn)后配套運(yùn)輸車(chē)19輛的正常通行；
[0120]5、仰供棧橋仰拱模板脫模和定位采用液壓控制，液壓系統(tǒng)可操作性強(qiáng)；
[0121]6、仰拱施工采用分層襯砌，先襯砌底部，然后襯砌兩側(cè)弧面，底部仰拱采用自制卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引滑模20，滑模20上配備有振搗器。
[0122]7、仰供棧橋前后段都設(shè)計(jì)有爬坡軌與后配套軌相連接，爬坡軌與棧橋之間采用鉸接銷(xiāo)連接；清理爬坡軌下方的渣土?xí)r，設(shè)計(jì)有油缸將爬坡軌吊起沿鉸接位置向上翻起再清理下方的渣土；
[0123]8、仰供棧橋清理爬坡軌下方渣土、仰拱臺(tái)車(chē)脫模、臺(tái)車(chē)行走、起吊行走鋼軌等時(shí)間段，運(yùn)輸車(chē)19輛不能通行；
[0124]9、仰供棧橋前后爬坡軌坡度不得大于4%，其和既有軌過(guò)渡時(shí)，前后端，軌面高差控制在175mm以?xún)?nèi)；
[0125]10、仰供棧橋主梁額定承載能力按照集中載荷100噸設(shè)計(jì)，正常運(yùn)行時(shí)，禁止兩列編組同時(shí)在棧橋上。
[0126]設(shè)計(jì)的軌排吊機(jī)11，可將臺(tái)車(chē)下部鋼軌22及軌排橫梁整體起吊，移動(dòng)至澆筑完畢的混凝土面上。在混凝土澆筑完畢后，臺(tái)車(chē)自帶的滑動(dòng)收面板23，該滑動(dòng)收面板23寬60cm，上附附著式振搗器，自一端向另一端緩慢滑動(dòng)收面，在滑動(dòng)收面的同時(shí)，完成仰拱底9的平整,如圖5所示。
[0127]連接板加工成長(zhǎng)孔可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)滑動(dòng)收面板23在不同工況下的可調(diào)節(jié)。
[0128]當(dāng)仰拱襯砌完成，也就是在混凝土澆筑完畢后，如圖9中所示，鋼軌22通過(guò)臺(tái)車(chē)前段仰拱未襯砌處，臺(tái)車(chē)整體上升300mm，鋼軌起吊油缸伸長(zhǎng)300mm，鋼軌吊機(jī)掛鋼軌22通過(guò)滑模20狀態(tài)。如圖10，起吊鋼軌通過(guò)滑模20后，鋼軌起吊油缸縮回300mm，如圖11所示，當(dāng)起吊鋼軌22通過(guò)滑模20側(cè)模21后，起吊鋼軌行走至后端與鋼軌連接。
【權(quán)利要求】
1.一種仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，包括上部臺(tái)架和下部臺(tái)架，在所述上部臺(tái)架中間設(shè)置有通風(fēng)管(17)道預(yù)留口，在所述下部臺(tái)架安裝有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述下部臺(tái)架包括框體(10)和安裝在框體(10)側(cè)面上方的支架(24)，在所述支架(24)上安裝有與其通過(guò)軌道滑動(dòng)連接的皮帶機(jī)(7)、電纜、管道和液壓裝置，在所述框體(10)內(nèi)部貫通有行走鋼軌，且在該行走鋼軌的兩端設(shè)有相應(yīng)的上坡軌和下坡軌，在所述框體(10)的底部設(shè)有與其鉸支連接的向框體(10)兩側(cè)展開(kāi)的側(cè)模(21)，在所述框體(10)的下方安裝有滑模(20)，對(duì)應(yīng)于該滑模(20)設(shè)置有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的滑動(dòng)收面板(23)，該滑動(dòng)收面板(23)的長(zhǎng)度與該襯砌臺(tái)車(chē)所經(jīng)過(guò)的巖體尺寸情況相對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，其特征在于:在所述襯砌臺(tái)車(chē)的框體(10)下方還設(shè)有軌道架；在所述框體(10)下方、與支架固定連接有軌排吊機(jī)(11)，所述軌排吊機(jī)(11)滑動(dòng)嵌套在所述軌道架的軌道內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，其特征在于:在所述上坡軌、下坡軌和所述行走鋼軌間設(shè)有調(diào)節(jié)所述上坡軌、下坡軌角度的液壓調(diào)節(jié)裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，其特征在于:在所述襯砌臺(tái)車(chē)的支架和巖層間安裝有支撐(4)。
5.如權(quán)利要求4所述的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，其特征在于:所述支撐(4)為液壓/氣壓支撐(4 )，安裝在所述襯砌臺(tái)車(chē)全長(zhǎng)方向的中部位置。
6.如權(quán)利要求5所述的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)，其特征在于:所述仰拱臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度為80?90m。
7.一種同步隧道作業(yè)系統(tǒng)，包括在軌道上依次設(shè)置的TBM、權(quán)利要求1所述的仰拱襯砌臺(tái)車(chē)和邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)，其特征在于:所述軌道每隔1000?2000米設(shè)有會(huì)車(chē)平臺(tái)；該軌道在所述TBM和仰拱臺(tái)車(chē)之間為對(duì)應(yīng)設(shè)置的長(zhǎng)度為20?40m的四軌三線運(yùn)輸線狀浮放道岔，在所述邊頂拱同步襯砌臺(tái)車(chē)后為對(duì)應(yīng)設(shè)置的長(zhǎng)度為20?40m的單線運(yùn)輸線。
【文檔編號(hào)】E21D11/10GK203809016SQ201420181075
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】李榮智, 陳建立, 張富強(qiáng), 林春剛, 鄭清君, 王亞鋒, 王石林, 袁慶嶸 申請(qǐng)人:中鐵隧道股份有限公司