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