二衬台车施工专项方案介绍.doc

江罗高速公路第十二合同段 二衬台车施工专项方案
广东省江门至罗定高速公路第十二合同段
二衬台车专项
施工方案
中铁十一局集团有限公司
江门至罗定高速公路第十二合同段项目经理部
二○一三年十二月
8

目录
一、工程概况 1
二、台车概况 1
三、各部件组成 3
四、机、液、电系统 4
五、安装 5
六、就位 5
七、灌注 6
八、护养、脱模 6
九、台车受力分析 6
十、主门架受力分析 10
隧道台车专项方案
一、工程概况
第12标段地处广东省云浮市云安县,起止里程RK102+660～RK111+750,正线长度9.09km，为双向6车道高速公路,隧道4335m/2座,其中特长隧道3191.5m/1座，长隧道1143.5m/1座。
二、台车概况
根据隧道设计衬砌断面和施工具体要求，以及根据我部二衬混凝土施工方法(拱墙一体,无单独施工矮边墙),制定具体的台车方案如下图,台车共四台，采用电机驱动整体有轨行走，模板采用全液压操作，利用液压缸支（收)模板，机械丝杆固定.
主要技术参数
1、一个工作循环的理论衬砌长度： 12 米；
2、衬砌厚度(包括超挖回填厚度)：1000mm；
3、轨距:10400 mm；
4、成拱半径：R1＝8450mm，R2＝5350mm，R3＝1750mm;
5、台车进行速度:8m/min;
6、液压系统工作压力:160Kg/cm2；
7、衬砌上升速度:1。50米/小时；
8、钢轨采用43Kg/m重轨.
9、模板采用12mm钢板
10、每台台车重量130吨；
台车结构尺寸图（一)
台车侧视图(一)
台车结构尺寸图(二)
台车侧视图(二）
台车工作窗口平面图
三、各部件组成
台车一般由模板总成、托架总成、平移机构、门架总成、主从行走机构、侧向液压油缸、侧向支承千斤、托架支承千斤、门架支承千斤等组成。
模板组成：模板由16块顶模、16块侧模以及16块小边模构成横断面,顶模与顶模之间通过螺栓联成整体，侧模与顶模、侧模与小边模通过铰耳轴联接。每节模板做成1.5米宽，由多节组合而成，模板之间皆由螺栓联接。
模板上开有呈品字型排列的工作窗,共32个，每个窗口尺寸为50cm＊50cm，窗口纵向间距为2。5m,顶部安装有与输送泵Φ125接口的注浆装置。(详见台车工作窗口平面图）
托架总成:托架主要承受浇铸时上部混凝土及模板的自重，它上承模板，下部通过液压油缸和支承千斤传力于门架。托架由两根纵梁、两根边横梁、多根中横梁及立柱组成。纵梁由钢板焊接成工字形截面;边横梁及多根中横梁由工字钢制造；立柱由工字钢制造。
平移机构：一台液压台车,平移机构前后各一套,它支承在门架边横梁上。平移小车上的液压油缸(GE160/90─300）上与托架纵梁相连,通过油缸的收缩来调整模板的竖向定位及脱模,其调整行程为300mm;而水平方向上的油缸(GE90/50─200)用来调整模板的衬砌中心与隧道中心是否对中，左右可调行程为100mm。
门架总成：门架是整个台车的主要承重构件，它由横梁、立柱及纵梁通过螺栓联接而成，各横梁及立柱间通过联接梁及斜拉杆联接。液压台车的主要结构由钢板焊接，整个门架保证有足够的强度，刚度和稳定性。门架横梁由钢板焊接成I或Ⅱ字形截面；立柱同样由工字钢焊接成I或Ⅱ字形截面;纵梁采用钢板焊接而成;斜支承采用工字钢或槽钢；各联接梁采用槽钢、工字钢或角钢。
主从行走机构：液压台车主从行走机构各两套，它们铰接在门架纵梁上。主行走机构由Y型电机驱动一级齿轮减速后,再通过两级链条减速,其行走速度为8m/min，行走轮直径为φ350mm；
侧向液压油缸：侧向液压油缸主要是为边模板脱模,同时起着支承模板的作用，侧向油缸（GE100/63─400），根据衬砌长度选用4个油缸，其调整行程为250mm。
侧向螺旋千斤：安装在门架上的螺旋千斤用来支承、调节模板位置,承受灌注混凝土时产生的压力。螺杆直径为65mm,其调整行程为250mm.考虑此台车的特别性螺杆为单螺杆。
托架支承千斤：它主要为改善浇注混凝土时托架纵梁的受力条件，保证托架的可靠和稳定。螺杆直径为65mm，其调整行程为150mm。
门架支承千斤：它联接在门架纵梁下面,台车工作时，它顶在轨道面上，承受台车和混凝土的重量，改善门架纵梁的受力条件,保证台车工作时门架的稳定。螺杆直径为65mm，其调整行程为200mm.
四、机、液、电系统
1、机械系统
台车行走采用两套机械传动装置，通过一级齿轮减速器和两级链条减速后驱动台车行走。为实现两套驱动装置同步，采用两台电机同时起动；为满足工况要求，电机可进行正、反转运行。
2、液压系统
台车液压系统采用三位四通手动换向阀进行换向,来实现油缸的伸缩。左右侧向油缸各采用一个换向阀控制两侧水平油缸的动作；四个竖向油缸各用一个换向阀控制其动作；两个小车平移油缸各用一个换向阀操作；利用双向液控单向阀对四个竖向油缸进行锁闭,保证模板不致下降，采用单向节流阀调节油缸的运动速度。
当换向阀处于中位时,系统卸荷,防止系统发热；直回式回油滤清器和集成阀块简化了系统管路。
3、电气系统
电气系统主要对油泵电机的起停及行走电机的正反向运行进行控制.行走电机没有正反转控制及过载保护。
五、安装
1．台车安装在洞外安装，吊装前应选择便于进洞的安装地段，安装完后台车轴线与隧道轴线夹角应不大于5度。
2．铺设轨道：枕木和钢轨必须合乎要求，铺设后轨距误差控制在±10mm以内；轨道与枕木必须用道钉固定，防止台车行走时发生危险;枕木间距不得大于70㎝，以免钢轨被压断.
3．吊装：根据场地条件选择适当吨位的吊车，主件吊装用钢丝绳不小于φ16。按先后顺序组装台车，组装中必须注意安全。
4．安装质量的要求：因台车在出厂前已进行过厂内拼装、调试，故在现场应顺利组装.模板外表面尽量避免使用气割和电焊的方法影响质量,确有因运输变形的情况应尽量校正，具体要求如下：
1。全车所有螺栓必须齐全，且拧紧。
2。所有模型板拱板连接处的定位销窗口处的铰销、定位销必须全部存在、并打紧，防止在使用中产生错台。
3.所有螺旋千斤顶必须在螺纹部分涂黄油，保证旋转自由。
4。电气系统安装必须是专业电工进行操作，确保安全操作。
5.液压系统试车后，要确保所有油缸动作自如，所有接头处无漏洞现象。
6.在安装丝杠时,要保证纵向同一排丝杠转向一致，以免操作时出现互锁现象.
六、就位
1．安装试车合格后，在确保台车上下、左右无障碍物的情况下,启动行走电机，操作台车前行至待衬砌里程，前后反复动作几次,使台车结构放松,停在正确衬砌位置,关闭行走电机,并在行走轮处打好木楔或使用阻车器，防止溜车或衬砌中骨架受偏力产生位移，引起跑、爆模。
2．旋紧底梁下的螺旋支腿，应确保底板落在坚实的基础上。
3、在拆掉所有边模支承丝杠一端铰销的情况下,启动液压油泵，操纵升降油缸上升至设计拱顶标高,锁紧举升油缸上的机械锁紧螺母；操纵调心油缸，使台车中线对正隧道中线，旋下台梁下支腿并拧紧；操纵边模油缸使边模伸出至设计尺寸。若油缸动作不同步,可采用锁紧靠近一个油缸的丝杠,继续动作操作阀使同排其他油缸继续伸出。微量调节时可用丝杠。边模达到设计尺寸后，连接好所有边模杠并确保旋紧.
4．台车就位结束后,必须关掉液压油泵电源，以免误动阀组操作手柄,使台车结构变形或损坏液压缸。
5．在模型板外表面涂脱模剂。
6．安装堵头板，并加设必要的支撑。
7此台车受断控制施工衬砌时门架内一定要6道内衬，内衬力约350公斤每根。边模底用边墙钢筋拉死.以防边模爆模.
七、灌注
1．灌注起始,应从距离基础上约1.5—2m处的作业窗开始灌注,并注意倒换灌注位置，防止局部受力过大引起变形，灌注过程中,严格控制左右高差不大于80㎝.严禁由拱顶直接浇注。
2．开始灌注混凝土的速度应不大于衬砌上升速度.
3．当灌注至拱肩处时，应设专人在拱部端头处观察排气口,以防灌满后过度泵送压坏模型板。
4。灌注过程中,采用捣固棒捣固即可,若需在模型板内侧安装使用平板式振动器，应事先增加辅助支撑，且以高频振动为宜，每次振动时间不超过60秒。
八、护养、脱模
灌注结束后，养护到规定时间,即可准备脱模。
1。拆除堵头板和支承。
2.启动液压油泵，操纵边模油缸微量外伸,使丝杠松动。拆除边模所有丝杠后,操纵边模油缸，使边模板收回，脱离成型表面。
3。操纵举升油缸微量上升后,松开锁紧螺母和台梁下的螺旋支腿,反向推动举升油缸控制手柄，使举升油缸受模板自重下降，拱模脱离成型表面。
4。旋起底梁下螺旋支腿，取掉行走轮处的木楔或阻车器，操纵台车前行,至下一衬砌位置。
5。台车模板与已衬砌表面搭接时,搭接长度不大于100mm。以免搭接过长造成错台.
九、台车受力分析
1、侧压力的确定(侧压力只与浇注混凝土高度有关，与厚度无关）.
根据《建筑手册》中“现浇砼结构模板的设计”可知侧压力公式为：
F=0。22rct0β1β2V1/2
F—新浇筑砼对模板的最大侧压力（KN/M2）
rc—混凝土的重力密度（KN/M3）
t0—新浇筑混凝土的初时间(h）,可按实测确定，当缺乏试验资料时，可采用t0=200/（T+15）计算（T为混凝土的温度oC）
V—混凝土的浇筑速度（m/h)
β1—外加剂影响修正参数，不掺外加剂时取1。0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2
β2-混凝土坍落度影响修正参数,当坍落度小于30mm时取0.85,50∽90mm时取1.0, 110∽150mm时取1.15
（1）、各参数的确定：
①rc取24KN/ M3
②t0=200/(T+15)
=200/（25+15）
=5
V的确定
施工时采用混凝土输送泵浇注,输送泵排量为25∽30m3/h,取最大值30m3/h,浇注混凝土平均厚度取1。0m，混凝土长度去台车长度12m，两边平衡浇注，考虑到浇注时，换管与时间耽误，取修正系数0.75,故：
0.75x30m/h=(1.0x12xV）x2
V=1.125m/h
β1取1。0
β2取1。15
（2）、侧压力计算:
F=0。22x24x5x1.125x1x1.15
=32。20 KN/M²
由于本台车使用时设计混凝土厚度为450mm～600mm，而本次验算选取混凝土厚度为1000mm，考虑到震动荷载等相对应侧压力来说要小，所以直接考虑到2.0的安全系数,不再考虑荷载组合。
2、边模的强度验算
（1)、模板强度验算
面板厚度12mm，间距250布置80＃角钢，将侧压力视为均布载荷,取面板与角钢组成的截面来计算：
均布载荷：q=F x 0。25/1000
=2 x 32。2x0.25/1000
=16。1N/mm
弯 矩： M=ql²/8
=16。1x1500²/8
=452。8x104 N·mm
模板截面模量：
=30。526 x 103 mm3
设计应力： σ=M/W
=452.8x104/（30。526x10³)
=148.4N/mm²〈fm=215N/mm²
设计应力仅为需用应力的70%，模板强度合符要求。
注:fm为模板设计许用应力规范值.
(2)刚度校核
公式:（中点挠度）
=108。87cm4
得=0。067cm
中点位移 ymax=0.67mm。合格。
（2)、弧板强度验算:
弧板截面模量W=1/6(14 x 250²)
=125 x 103mm³
为了计算方便，将弧板按直板计算：
均布载荷： q=(Fx1500/1000）
=2 x 32.2 x 1500/1000
=96。6N/mm
弯 矩： M=ql²/8
=96。6x1800²/8
=40x106N·mm
设计应力: σ=M/W
=40x106/（2x125x103)
=156N/mm²≤fm=215N/mm²
（注:弯矩由2块弧板承担）
设计应力仅为许用应力的70%,弧板强度合符要求.
（3）、弧板联接梁的强度验算：
弧板联接梁为［18＃组焊
截面模量: W=137x103 x2
=274x103 mm³
均布载荷： q=Fx1500/1000
=2 x 32。2x1800/1000
=156N/mm
弯 矩： M=ql²/8
=156x1800²/8
=47x106 N·mm
设计应力： σ=M/W
=47x106/(274x103)
=176N/mm²〈fm=215N/mm。
设计应力仅为许用应力的70％，弧板联接梁强度符合要求。
（4)、千斤顶强度验算
弧板联接梁为[18＃组焊均布载荷q=156N/mm
单根千斤顶F=156N*1900=220248N
千斤顶使用φ89*6无缝钢管
σ=F/A=220248/1564。5=140 N/mm²〈fm=215N/mm.
千斤顶强度符合要求
（5)千斤顶稳定性验算。
本台车使用双向及单向千斤顶俩种，最长千斤顶工作长度1690mm。
L/ΦMM=1690/89=18>10，所以需要进行稳定性验算。
临界荷载：
—-活塞纵向弯曲破坏的临界荷载
N—-末端条件洗漱，查表得n=1。
E——活塞杆材料的弹性模量。取E=Pa
J——活塞杆的转动惯量.J==
L——活塞杆计算长度.取1。69m
计算得出N
所以〉F.千斤顶满足稳定性要求.
3、上拱板的强度验算
上拱板与横梁联接成为一个穹形钢体,承受的正压力远大于侧向压力
故只需对上模板受正压力进行强度验算.
模板每平方米上所受正压力，即混凝土的自重,衬砌厚度按1.0米计算,正压力:
N=24 KN/m3 x 1。0m
=24 KN/m2
较侧压力32。2KN/m2稍小,但上模板刚度较下模板好。由下模板的计算可知，设计应力远小于许用应力，通过计算亦可得出上模板强度是符合要求的，在此不作计算。
十、主门架受力分析
（1)横梁分析：
横梁受力简易示意图
横梁受力状况又与模板最顶部受力状况不同，它受注浆口封口时产生的挤压力的影响小.所以每榀门架受力
q=1×2×2。45=4.9t/m。
F=5.2×4。9=25。48t
Fmax=25。48×1.2=30。6t
横梁为2×Ι1000 I=2×21700=43400cm4
W=2×1090=2180cm3
挠度σ=3060/2180=1。404t/cm2<[σ］=1.7t/cm2
扰度=1.34cm
f/l=1。34/640=2。1×10-3〈4×10—3
通过上述的分析计算可知，横梁的强度及刚度是足够的。
(2)立柱分析
立柱截面图:
门架立柱截面如上图
=（30×50³—14×47.6³）/（6x50)=7467cm3
M=207.5F=207.5×2×32。2=1336。3KN/M=133630N/cm （立柱上端以下混凝土高度我4150mm。）
故：=133630/7467=178 N/mm2<fm 。合格