地铁整体道床混凝土施工（设备）系统设计.pdf

安徽建筑 2 0 1 3年第 1期( 总 1 8 9期 ) 图 4小车结构变形云图 3 1 1 系统工作原理 针对传统施工方法存在的问题 ， 本系统采用定点下料， 由专用 轨道车运输至工作面， 再用智能施工小车通过铺轨龙门吊走行轨道 运行至作业面浇筑整体道床的施工方法， 有效克服了传统施工方法 存在的问题 ， 具有施工效率高 、 施工成本低 、 技术先进可靠的优点。 根据“ 节约成本、 提高效率” 的设计理念， 设计了混凝土施工系统 ， 系 统由自动下料系统、混凝土搅拌车和智能施工小车等三部分组成。 该系统在保证地铁道床混凝土施工质量的同时，有效提高了作业效 率， 降低了施工成本， 既保护环境又节能减排。 3 1 2系统工作流程 地铁整体道床混凝土施工( 设备) 系统的工作流程如图 1所示。 商品混凝土搅拌车将混凝土运输至地铁施工井处， 在上部接 料斗卸料 ， 混凝土经过中间溜槽进入下料系统下部料斗。 轨道车牵引混凝土搅拌车至下料系统料斗， 对位放料， 同时 运转搅拌 ， 承接到额定容积时下料系统停止放料。 接料完毕， 轨道车牵引混凝土搅拌车运行至工作面， 与智能 小车对位卸料。 卸料完毕， 轨道车牵引混凝土搅拌车返回下料系统， 再次接 料。 智能小车接料完毕 ， 通过铺轨龙门吊走行轨道运行至作业 面， 浇筑整体道床。 重复以上步骤， 完成当日 混凝土施工任务。 3 1 - 3 各组成部分设计 3 1 3 1自动下料系统 自动下料系统由上部接料斗、 中间溜槽、 下部接放料斗、 放料控 制装置 、 振动装置、 清洗装置和固定装置组成。根据洞口设计标高， 增加或减少中间溜槽的节来确定长度。组装完成后 ， 上部固定在地 面上 ， 下部固定在洞 口 建筑结构上或支承在已建整体道床上。在轨 道上部结构满足限界要求。 商品混凝土搅拌车运输至洞口正对上部 接料斗卸料， 混凝土经过中间溜槽进入下部接放料斗。 3 1 3 2混凝土搅拌车 本方案采用固定混凝土搅拌车。固定混凝土搅拌车由发动机、 车架、 搅拌机构、 搅拌筒、 上料斗 、 出料槽、 清洗装置、 固定装置、 吊运 装置、 安全装置、 控制系统组成。发动机驱动液压泵 ， 液压泵驱动定 量马达， 定量马达带动搅拌筒转动， 正向搅拌， 反向卸料。 3 1 3 _ 3 智能施工小车 智能施工小车包括外轨走行机构 、 外轨走行梁 、 外轨 走行梁伸缩机构、 内轨走行机构 、 内轨走行支架、 内轨走行 轮升降机构、 小车架 、 料斗、 放料控制装置、 搅拌输送机构、 清洗机构、 控制系统 、 安全保护装置、 电源系统等。将智能 施工小车安放在门架最后面， 混凝土搅拌车运输混凝土至 现场， 启动智能施工小车， 在门架轨道上运行至搅拌车附 近 ， 使小车料斗能承接到搅拌车输出混凝土， 智能施工小 车接料后， 在临时门架轨道上完成起始阶段整体道床的浇 筑施工 。 3 1 3 4智能小车结构的有限元分析 通过对智能小车结构的优化设计， 在保证强度 、 刚度 的情况下， 使小车的结构最优， 重量最轻。 智能小车结构有 限元分析结果如图 2 图 4 。 小车结构采用 Q 3 4 5材料 ， 其强度 、 刚度能够满足施 工过程中载荷的要求。 3 2保证混凝土施工质量的措施 自动下料系统的中间溜槽设计成 z字型。通过不 断改变混凝土运行方向， 使其在每段圆形滑槽内的滑行距 离很短， 从而降低混凝土运行速度， 避免混凝土的离析， 保 证混凝土物理结构不变。 在轨道车牵引运行过程中， 通过驱动搅拌筒运转 ， 实现混凝土运输过程的全程搅拌， 有效解决混凝土在运输 过程中的离析问题。 智能施工小车选用变频调速电机， 在小车运行时， 螺旋输送机可低速正反转， 实现对小车料斗内混凝土的搅 拌。 当小车运行至工作面时， 螺旋输送机高速运转， 并通过 2个卸料口， 实现快速卸料。有效地解决了混凝土在远距 离输送中的离析问题， 保证了混凝土质量。 3 3环保节能设计 下料系统利用地上 、 地下高度落差产生的势能， 科 学设计落料轨迹 ， 将混凝土由地面快速输入到地下， 较混 凝土泵送和吊运， 大大节约了能源。同时， 采用密闭管送、 接料斗和落料斗， 控制了混凝土输送飞溅对环境的污染。 固定混凝土搅拌车因其运输的特殊性 ， 选用欧 I I I 或国标准柴油机， 尽量减少对地铁隧道内环境的污染。 智能施工小车由于选用变频设计 ，其： C 作速度在 不同阶段有很大不同， 节约了电能； 混凝土卸料采用螺旋 输送 ， 且在料斗上部设立了导料和防撒料装置 ， 避免了混 凝土输送 和浇筑过程 中的飞溅 ， 减少 了对地铁隧道 内环境 的污染 。 清洗方面， 在自动下料系统上部、 搅拌车和智能小 车上都设计了清洗设备和污水料槽 ，当完成施工任务后 ， 对各部分进行冲洗 ， 污水料槽 上部设立活动网筛 ， 分离污 水和砂石， 有效保证了施工设备和现场的清洁。 清洗用水实现循环再利用，自 动下料系统的清洗 用水可再清洗固定混凝土搅拌车， 固定搅拌车清洗后再清 洗智能施工小车。清洗污水流向设定的污水料槽， 污水料 槽分离污水和砂石， 污水沉淀后作养护路基用， 砂石收集 后清理出工作面。 3 4主要技术参数 3 4 1自动下料系统 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 圆 重 2 0 1 3年第 1期( 总 1 8 9期 ) 安徽建筑 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 固 下料速度： 3 m 3 m i n 5 m a mi n ； 下料系统长度： | O n l 一 3 0 m； 清洗方式： 水箱放水由上至下， 自由式。 3 4 2固定混凝士搅拌车 额定容积 ： l O re ； 进料速度 ： 3 2 m 3 m i n ； 出料速度 ： 2 5 m 3 m i n ； 发动机功率 ： 1 0 5 k w； 允许平板轨道车坡度： 3 ； 清洗方式： 自备水箱压水式 ； 外型尺寸： 9 0 0 0 m m x 2 4 0 0 m m3 0 0 0 mm。 3 4 3 智能施工小车 料 斗容积 ： I O m ； 小车运行速度： 3 0 m J r n i n 一 6 0 m mi n ； 内轨距 ： 1 5 0 5 m m； 外轨距 ： 2 3 0 0 mm 3 9 0 0 m m； 小车高度： 1 4 0 0 mm 1 5 0 0 m m； 清洗方式： 水箱内贮； 轮压： 6 0 k N； 放料速度： 4 m3 mi n ； 效率： 1 8 0 m 3 h 。 4 技术创新点 解决了混凝土输送离析问题， 混凝土质量得到保证； 生产成本大大降低 ， 作效率大大提高； 实现了作业机械化 ， 运输连续化 ， 施工智能化； 采用清洁能源和先进工艺， 减少环境污染 ； 填补了国内地铁整体道床施工设备的空白； 充分利用势能及机电系统集成技术， 大量节约能源。 5 结论 本( 设备) 系统能实现地铁整体道床施工的连续化 、 机械 化、 智能化， 解决了地铁道床混凝土施工的离析现象 ， 有效提高 工程质量， 降低施工成本， 缩短工期。 并且本( 设备) 系统采用了 节约能源 、 清洁能源、 优化能源等方法， 减少了施工设备和施工 废物对空气和环境的污染， 通过污水净化， 实现了污水再利用， 节约了生产成本， 有效地保护了地铁内生产环境。整个施工系 统的技术指标先进 ， 具有良好的经济效益和社会效益。 船 夸 盥 t 章宣 业 妇 妇 坐 靶 妇 船妇逝 盥 妇妇 业啦 窖 ； 亭 ( 上接 第 1 1 6页) 按照前述要求找平梁体顶面， 铺设垫梁和行走梁； 上下高墩应配置有防护栏的上下钢梯。 松脱底模前后吊杆 ； 已成型梁节段上不得堆放重物。 在底模后下挂梁与侧模滑道梁之间安装辅助吊杆( q b 3 2 精轧螺纹钢) 或 1 0 t 倒链， 同时设置备用安全绳； 下放底模前吊杆， 将底模调整到水平状态， 紧固辅助吊 杆， 拆除底模后吊杆 ， 完成第一次吊点转换； 将侧模滑道粱和内模滑道梁后吊框前移至滑道梁中吊 杆位置， 锚固； 拆除内外滑道梁中吊杆 ， 完成第二次吊点转换； 将内模顶撑螺杆回调，将倒角模连带内腹板模板下放 ， 使内模脱离梁体 ； 在每个行走梁前支座处安装一台行程为 8 0 e m小型液压 千斤顶，在走道梁上标记出下一节段前支腿位置及 l O e m刻度 线， 在侧模滑道梁后端与挂架问安装 l O t 倒链； 解除挂篮主桁后锚固， 4台千斤顶同步施压，使挂篮主 桁架 、 悬挂系统 、 底侧模 、 内模同步前移就位至下一节段要求位 置， 挂篮移动速度控制在 1 0 e m m i n 左右， 移动过程必须保证平 稳 ； 安装底模后吊杆， 提升底模； 解除底模后横梁吊挂在侧模滑道上的辅助吊杆， 安装侧 滑道粱的中吊杆并提升侧模就位 ； 安装内模滑道梁中吊杆， 提升内模就位( 不顶升倒角模 板 ) ； 精确调整底侧模标高， 锁定前后吊杆； 重复上述步骤即可进行后续节段施工的挂篮走行工序。 2 6安全控制要点 挂篮走行时的安全系数不得小于 2 。走行过程中， 后部 防倾覆结构应牢固、 有效。 每施工i节段后须对挂篮结构受力进行一次全面检查 与维护。 墩顶临时同结或墩旁临时支墩应满足承受最大不平衡 弯矩的要求。 主墩两侧挂篮施工应对称进行。 在进行水中墩 、 连续梁施工时， 必须配备救生船 、 救生衣 等设备。通航河道应设置防撞设备( 钢管或防撞墩) 、 航道指示 标志( 灯等) 。 现浇梁施工时， 派河主航道应按交通安全规定设置安全 防护， 并没置指示、 指导、 警示牌。 3 施工体会 莲花路特大桥采用三角挂篮悬浇施工： E艺，施工方便、 安 全可靠， 在实际应用中具有较好的发展空间。 缺点是 ： 因桥面较 宽 ， 挂篮后下横梁在挂篮行走过程中只有两端 2个吊点 ， 产生 扰度过大， 在挂篮设计时应严格检算。 莲花路特大桥桥 面较 宽， 在混凝土浇筑 时严格按 T构 两侧 对称及单端左右对称的原则进行混凝土浇筑。 同时梁体施工测 量均设在早晨太阳出来之前， 以避免温度对测量的影响， 确保梁 体的线型。 另外在悬臂浇筑过程中， 因在小半径曲线上施工， 挂 篮走行及线性控制非常严格， 必须保证三角挂蓝受力体系结构 始终铅垂 ， 并利用吊挂系统调整底模系统标高及坡度来保证整 体线型。在整个特大桥施工过程中， 模型和支撑及挂篮都要进 行严格检算 ， 以确保施工全过程的安全性。 4 结语 合肥莲花路特大桥宽幅大跨度连续梁悬浇施工难度大， 再 加上桥梁位于半径 8 0 0 m的曲线上， 线型控制技术要求高。 在施 工中我们从挂篮的设计、 结构计算预测 、 施1 ： 测量等方面进行 研究和控制， 对桥梁的线形采用理论计算结合现场测量的方 法 ， 不断的进行验证调整 ， 在本桥施工的安全 、 质量上取得了很 好的效果。 虽