公路隧道二衬台车制作方案 、施工方案

某高速公路№某合同段

隧道二衬台车制作及施工方案

编制人：___________

复核人：___________

审核人：___________

某工程集团有限公司

某高速公路№某合同段

20某年月

目录

第一章工程概况 (1)

第二章台车概况 (1)

第三章各部件组成 (3)

第四章机、液、电系统 (4)

第五章安装 (4)

第六章就位 (5)

第七章灌注 (6)

第八章八护养、脱模 (6)

第九章台车受力分析 (7)

第十章二衬施工注意事项及附件 (18)

附件............................................................................. 错误!未定义书签。

隧道二衬台车专项方案

第一章工程概况

本标段（K某）主线共设有某座隧道，均为短隧道。其中某隧道位于某区某镇某村附近。设计隧道为连拱隧道，起讫里程桩号为K某，全长315m，属于短隧道，隧道路基设计高程为368.066～373.106，最大埋深约129.6m。隧道围岩以Ⅴ级（145m）为主，Ⅲ级（110m）次之，Ⅳ级（60m）最短。

某隧道位于某某县某镇。设计隧道为短小净距隧道，起讫里程桩号为左线ZK某，左线长384m，右线YK34+364～YK34+770,右线长406m，两洞平均长395m,属短隧道；隧道左线路基设计高程为371.864～363.388，隧道右线路基设计高程为372.383～363.066，隧道最大埋深为96.55米。

主线在K某段另设有480m/1座过水隧道，设计布置形式为单洞式，某过水隧道位于某某县某镇。起讫里程桩号GSK0+020～GSK0+500,全长480m，净空（宽×高）为3m×2.9m

第二章台车概况

根据隧道设计衬砌断面和施工具体要求,以及根据本合同段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，台车共五台,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): 400-600mm；

3、轨距: 10400 mm；

4、成拱半径: R1=8350mm, R2=5168mm, R3= 1500mm；

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。

第三章各部件组成

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，侧模与项模、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18个，每个窗口尺寸为50cm某50cm,窗口纵向间距为2m,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托架。托架由两根纵梁、两根边横梁、多根中横粱及立柱组成。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。门架横粱由钢板焊接成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-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ψ 350mm；

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疑士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。

第四章机、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。

第五章安装

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土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70cm,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致，以免操作时出现互锁现象。

第六章就位

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.台车门架内一定要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。

第七章灌注

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80cm。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，每次振动时间不超过60秒。

第八章八护养、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。

第九章台车受力分析

钢模台车（简称台车）沿洞轴线方向看是一个不完整的圆柱壳（模板），和内部门架组成。模板分两侧边模和顶部模板。台车在衬砌过程中受力分析很复杂，由于砼是半流体且易凝固, 浇注过程为动态过程,所以受力也为动态程过。（即在一定时间范围内，砼一边浇注一边凝固，在砼未初凝时有力存在，初凝后力消失）。两侧边模主要受砼的侧向挤压力，顶部模板主要受砼的正压力，门架部份既受侧向力又受正压力及各种弯矩,受力情况较复杂。

一、边模侧压力的确定

（侧压力只与浇注混凝土高度有关，与浇注混凝土厚度无关）。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

各参数的确定：

①rc取24KN/ M3

②t0=200/(T+15)

=200/(25+15)

=5

V的确定: V≤2.0 m/h（根据经验及参考日本歧阜工业公司计算值）

β1取1.0

β2取1.15

侧压力计算：

F0=0.22x24x5x1.125x1x21/2

=42 KN/M2

混凝土侧压力设计值:

F1=F0×分项系数×折减系数

=42×1.2×0.85=42.84KN/m2

倾倒混凝土时产生的水平荷载、插入振捣时产生的水平荷载取4 KN/m2，则混凝土的总荷载设计值为:F’=42.84+4=46.84 KN/m2 （日本歧阜工业公司侧压力计算值为47KN/m2）

二、边模的强度验算

模板强度验算

由于模板的内表面每隔230mm有一根加强角钢，因此，我们可以把它简化成每隔230mm的梁单元来考虑。将宽度为230mm的模板所受到的载荷折算成梁上线载荷。这是在有限元单元处理中常用的方法.

面板厚度10mm，宽1.5M内间距220布置75#角钢，将侧压力视为均布载荷：

均布载荷：q=F x 0.22/1000

=46.84x0.23/1000

=10.77N/mm

弯矩：M=ql2/10

=10.77x15002/10

=242.325x104 N·mm

模板截面模量：W=1/6 x (220x42)+9.93x103x2

=20.473 x 103 mm3

设计应力：σ=M/W

= 242.325x104/(20.473x103)

=118.36N/mm2

模板强度合符要求。

注：fm为钢模板设计许用应力规范值。

挠度:fmax=5ql4/384EI=5×11.71×15004/384×210×109×750=0.49mm 挠度符合要求.

(1)弧板强度验算：(所采取的方法与模板强度校核一样)

弧板截面模量W=1/6［14x (220/2)2］

=30.858 x 103mm3

为了计算方便，将弧板按直板计算：

均布载荷：q=(Fx2025/1000)x1/2

=46.84 x 2025/1000 x 1/2

=47.43N/mm

弯矩：M=ql/10

=47.84x20252/10

=1961x104N·mm

设计应力：σ=M/W

=1961x104/(3x30.858x103)

=211.83N/mm2≤fm=215N/mm

弧板强度合符要求。

挠度:fmax=5ql4/384EI=5×47.43×15004/384×210×109×750=1.48mm 挠度符合要求.

弧板联接梁的强度验算：

弧板联接梁为［20#组焊

截面模量：W=191.4x103 x2

=382.8x103 mm3

均布载荷：q=Fx1500/1000

=46.84x1500/1000

=70.29N/mm

弯矩：M=ql2/10

=70.29x15002/10

=1582x104 N·mm

设计应力：σ=M/W

=1582x104/(382.8x103)

=41.33N/mm<

弧板联接梁强度符合要求

三、上拱板的强度验算

上拱板与弦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米计算，正压力：

N=24 KN/m3 x 1m

=24KN/m2

较侧压力46.84KN/m2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

四、模板台车的强度刚度校核

参考文献：1、《机械设计手册第一卷》机械工业出版社出版。

计算条件：2、按每小时浇灌2m高度的速度，每平方米承受

5T载荷的条件计算。

1、面板校核(每块模板宽1500mm，纵向加强角钢间隔250mm).

1、计算单元图：

其中：q—砼对面板的均布载荷 q =0.5Kgf/cm2

1.2、强度校核模型

根据实际结构，面板计算模型为四边固定模型

公式：q t

b 2

max

)(ασ= 其中 α——比例系数。 当 a/b=150/25=6 α取0.5

t ——面板厚 t=1.2 cm b ——角钢间隔宽度 b=25cm σmax —— 中心点最大应力

得σmax =0.5x(25/1.2)^2x0.5=109 Kgf/cm 2<[σ]=1300Kgf/cm 2 合格

1.3 、刚度校核 见强度校核模型 公式：t E

q t

b 4max )(βω=

式中：β——比例系数。由 a/b=150/25=6 β取 0.0284 E ——弹性模量 A 3钢板E=1.96x106 kgf/cm 2 ωmax ——中点法向最大位移。 得：cm 0055.08.01096.15.0)8.025(

0284.064max =????=ω 中点法向位移ωmax =0.0055cm<0.035cm 。 合格

2 面板角钢校核。

2.1 计算单元

2 .2 强度校核 2.2.1 计算模型

根据实际结构，角钢计算模型为两端固定。

2.2 .2 强度校核

公式：122

max ql M = [x=L ，最大弯矩在两端处]

得：12

1505.122

max ?=M =23437 kgfcm

公式：242

ql M = [x=L/2 角钢中点弯矩]

得：24

1505.122

?=M =11718 kgfcm

由W

M

=

σ 如图：

H bh BH W 633-==5

.768.68.65.75.733??-?=22.8 cm 3

所以 两端8.2223437

max =

σ=1028kgf/cm 2<1300kgf/cm 2

中点8

.2211718

=σ=514kgf/cm 2<1300kgf/cm 2 合格

2.2.3、刚度校核。 见强度校核模型。

公式：EI ql y 3844

max = [（中点挠度）]

12

33bh BH I -==108.87 cm 4

得87

.1081096.13841505.126

4

max ????=y =0.077cm 中点位移 y max =0.77mm 合格。

3、模板总成强度刚度校核：

3.1、强度校核

3.1.1、计算单元： q=75kgf/cm

3.1.2计算模型：

按简支梁计算。结果偏于安全。

3.1.3、公式：8

2

ql M =

W

M

=

σ 8

150752

?=M =210937 kgfcm

11y z z e I W =

2

2y z z e I W =

1233bh BH I z -==12

301472.311503

3?-?=48891.6cm 4

)

2.11472.318.2(22.11472.318.2)(22

2221?+??+?=++=bd aH bd aH e y =5.57

12y e H e y -==31.2-5.57=25.63

得：57.56

.488911=

z W =8777 cm 3

63

.256

.488912=z W =1907cm 3

故：面板端应力：8777210937

1=σ=24.03 kgf/cm 2<1300 kgf/cm 2

腹板端力：1907

210937

2=σ=110.6 kgf/cm 2<1300kgf/cm 2

由于实际应力小于许用应力。故不用再校核刚度。

4、门架强度校核：

4.1、计算单元：

F=0.5x0.5x1200(模板长)x543.9(有效受力高度)/6(门架) =27195kgf 4.2、计算模型：

门架中。A 截面（正中间）最为薄弱。故只校核A 截面抗弯能力。 4.3、公式：

W

M

=

σ

H

bh BH W 63

3-==(30x85^3-16x81.8^3)/(6x85)

=18953cm 3

M=561.3F=561.3x27195=15264553.5kgfcm 故：W

M

=σ=15264553.5/18953=805.4kgf/cm 2<1300kgf/cm 2 合格

第十章二衬施工注意事项及附件

一、隧道二衬台车准入制度

（一）衬砌台车要求

1、二衬台车审批验收制总共分为两阶段，由总监办组织成立专门的审批验收小组，对每座隧道的隧道二衬台车进行审批验收。

第一阶段（二衬台车进场前报批）：施工单位进场后应立即着手进行二衬台车进场前的准备工作，进场前向总监办上报拟进场二衬台车的数量、台车长度、外观几何尺寸、新旧程度、面板厚度及每块板的宽度，每台台车重量等主要台车参数，经总监办批准许可后方可组织进场。

第二阶段（二衬台车验收）：二衬台车进场后，填写验收表并报总监办，总监办验收合格后，才能进行二衬台车的拼装调试，调试成功后，上报总监办，由总监办上报项目公司，项目公司职能部门进行验收工作，并签发验收表。验收合格后，才能移入洞内进行二衬施工。

2、二衬台车有关说明

（1）隧道二衬衬砌施工（含加宽段）采用全液压自动行走的整体衬砌台车，衬砌台车结构尺寸准确，各种伸缩构件、液压系统、电气控制系统运行良好，合理设置各支承机构。刚度、强度良好，满足抵抗施工变形要求。

（2）二衬台车在隧道进洞前进场。对加宽段处在Ⅳ、Ⅴ级围岩段落的，专门配备加宽段整体衬砌台车，以确保加宽段二衬及时施作。

（3）二衬台车的长度根据隧道的弯道半径、纵坡合理选择，本项目隧道长度选择为12m。

（4）二衬台车应采用不锈钢组合面板，厚度为8+2mm（8mm钢板与2mm不锈钢板组合）。

（5）本项目隧道二衬台车施工前，对各种伸缩构件、液压系统、电气控制系统运行状况进行严格的调试，确保使用状态良好，否则应予更换。必须更换新的外弧模板，并经专业模板厂家整修合格，并出具相关合格证明。

（6）外弧模板：每块钢板宽度为1.5m，板间采用填缝处理，用砂轮打磨找平，以减少二衬模板间痕迹冷缝。