12 开敞式TBM仰拱混凝土同步衬砌双通道台车研制及应用

三 台车技术要点
3.1、正常段结构设计
标准段单节长度7.9m，高4.106m，宽
5.025m，共12架，左侧布置出渣皮带机， 故截面为非对称形式。底梁上安装双列
机车轨道，每节标准段设置4套（2对）
行走轮组，下部有0.4×5m孔口用于电 动葫芦拆除、调运支高架。
三 台车技术要点
3.2、前后道岔段结构
2、TBM同步衬砌技术现状分析
西秦岭铁路隧道水平面仰拱预制块+矮边墙现浇+双通道同步衬砌施工技术（ 刀盘直径10.23m）
拉门式支架
后工作台架
衬砌台车
拉门式支架
防水、钢筋台架
一、项目背景
2、TBM同步衬砌技术现状分析
一、项目背景
2、TBM同步衬砌技术现状分析
引汉济渭内弧面预制仰拱单通道同步衬砌（刀盘直径8.02m）
五 研究主要成果
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 成果类别 实用新型专利 发明专利 实用新型专利 发明专利 实用新型专利 发明专利 论文 省部级（电建） 工法
主要成果
名称 备注 一种仰拱同步衬砌钢模台车（专利号：ZL201620237929.0） 已授权 一种仰拱同步衬砌钢模台车（申请公布号：CN105715282A） 正在公布 已授权 一种圆形隧道支高架（专利号：ZL201520542357.9） 一种圆形隧洞轨道支高架施工的方法（申请公布号： CN201510440753.9） 一种升降坡轨道连接装置（专利号：L201620197779.5） 一种升降坡轨道连接装置（专利号： CN201610146258.1） 特长隧洞仰拱双通道同步衬砌模板台车设计与应用 开敞式TBM配套仰拱双通道同步衬砌模板台车施工工法 正在公布 已授权 已授权 已发表 已公布
道岔段也是桁架结构，单节长度7.9m，轨道转弯半径60m，实现双轨并道， 满足φ 2.38m储存风筒通行，布置在标准段前后各2节位置，分别用作清渣作 业预备段和内燃机车轨道安装段。
三 台车技术要点
3.3、前斜坡段
前斜坡段分为4.08m的轨道搭接段和21.3m的升坡架段，与支高
架轨道搭接，轨距970mm。桁架段前后有行走轮，前后轮中间
与相邻钢框架连接
组装台车其他部件
与轨道连接
仰拱台车组装过程流程图
仰拱台车在检修间拼装（22天）
仰拱台车在掘进段对接调试
四 研究技术创新点
4.1、创新点
1）开敞式TBM仰拱混凝土同步衬砌双通道台车，在非对称方形框架台
车结构内满足轨行式列车双通道行驶，整体布置上采取“前斜坡段+前 道岔段+六个分节四轨双通道标准段+后道岔段+后斜坡段”的结构和吊
序号 1 2 3
1、工程概况
仰拱砼主要技术指标表 单 项 目 位 m 仰拱长度/ m 分块长度 TBM掘进段仰拱厚度 mm /顶面宽度 / 砼技术参数 主要技术指标 41113.354 12（16） 927/5299
主洞开敞式TBM施工段 衬砌成洞断面为圆拱斜 墙形，二次衬砌结构包 括仰拱砼和边顶拱砼
标，主洞长41.09km，钻爆段3.40km、TBM施工段37.69km （洞径φ 8.5m），主洞采用两台德国海瑞克生产的开敞 式TBM掘进，TBM1-1段7.35km、TBM1-2段10.02km、 TBM2-1段11.45km和TBM2-2段8.89km，施工支洞最长 2.4km。
一
研究背景
仰拱衬砌断面小，占用空间小，便于施工布置 ④对TBM掘进影响 a、多个工程尝试同步衬砌，技术上可行。 ，与 TBM掘进平行施工的干扰问题相比较之下 b、大伙房输水工程所使用的仰拱台车在升降坡过渡处理 Ⅱ类和Ⅲa类围岩长度28.25 km，边顶拱衬砌的比 较为容易解决，仰拱为后续的边顶拱施工创造 、前后坡轨安装与拆除、同步穿行的交通解决方案、仰 例约为25%，仰拱衬砌施工越快完成，对实现总 有利的交通条件 拱模板定位精确度等方面仍存在诸多有待解决的问题。 体工期目标的贡献越大。 ⑤工程技术实践 c、已有成果和工程实例均未能提供行之有效的仰拱跟进
物孔的结构布置方式。
2）该台车实现了仰拱混凝土的快速连续浇筑，月最高强度实现624延米 （52仓）。
3）该台车其特征在于不对称台车采取整体轨行式移动运行方式，沿隧
洞两侧安装轨道行走，比行走机构安装在仰拱混凝土顶面和仰拱岩面上 更灵活，通过升降坡段实现仰拱台车的快速移动，为仰拱混凝土快速施
工提供了技术保障。
四轨三线制TBM施工区段总体布置图
皮带机穿行托架
钢筋安装台车及 前段皮带
边顶拱衬砌台车 及衬砌段皮带
一
研究背景
①工期要求
3、研究项目的提出
②地质条件情况
③施工方案比选
对比内容 仰拱预制块方案 现浇混凝土方案 整个工程的关键线路，工期压力巨大。 相对较大：预制厂、蒸汽养 相对较小：混凝土拌和 投资规模 护系统、库房、堆放场地 系统 工艺要求 工序复杂 工序简单 技术复杂，精度要求高，控 TBM施工时系统性强，掘进、出渣、支护、 质量控制 技术成熟，易于控制 制难度大 运输等工序平行连续作业，需要在已掘进洞段 预制块工厂化生产，效率高， 现场浇筑，工作面是否 施工效率 同步延伸连续皮带、大直径风管、高压电缆、 同步铺装效率决定 受干扰决定 预制块之间、与岩面之间的 供排水管道、 TBM行走及物料运输轨道。 整体密实性和外观平整 对工程运行 缝隙难以注浆填充密实，纵 全环或边顶拱衬砌与TBM掘进平行作业，隧 度好，糙率小，利于有 的影响 横、径向的安装误差，糙率 压运行工况 洞空间限制，难以解决干扰问题。 大，不利于有压运行工况
（2）仰拱台车采用轨行式列车双通道结构，保证了TBM配套轨道及支高架 快速拆除、双通道运输、仰拱备仓、仰拱浇筑、仰拱养护、台车移位等多 工序交叉作业，成功实现了仰拱快速连续浇筑与TBM掘进、皮带出渣连续 外运和物料运输正常补给的同步施工。
五 研究主要成果
拌和系统整体采用“一”字型布置、灰料中转、80m斜长及行走皮带入仓
国外开敞式TBM施工隧洞的底部仰拱位置一般采用预制混凝土方案，鲜有采用 现浇混凝土衬砌方案。
一、项目背景
2、TBM同步衬砌技术现状分析
大伙房工程全环内通式衬砌台车+移动式浮放道岔同步衬砌施工技术（刀盘直 径8.0m）
1、台车后300m 设置四轨三线制浮 放道岔； 2、全环内通式衬 砌台车在TBM3标段 进行了为期28天的 生产性试验
二 总体思路
3、总体结构设计
有轨列车编组图
荷载组合中第三种为纯静力分析，前两种需 要进行动荷载的影响线分析。即在全部静载 不变的情况下，标准车队形成的动载序列从 驶入台车开始在结构上每移动一个步长后， 将整个结构进行一次分析并纪录各杆件的内 力和所有节点的位移，至到全部车队驶出台 车，动载移动完成后，再从纪录表中检索各 个杆件的最大内力及各节点的最大位移，然 后对各杆件的强度及刚度的合理性进行分析。 为达到此目的，采用了混合节点形式空间杆 件结构分析软件进行计算。
连续皮带机出渣工况下，铺设仰拱预制块，安装四轨双线 轨道供列车通行，2010年9月开始实施边顶拱同步衬砌。
辽宁大伙房输 水工程
3台
8.03m
叶库二线中天 山隧道 兰渝铁路西秦 岭隧道 引汉济渭供水 工程 辽宁省重点输 供水工程
1台 2台
8.8m
10.23m 12.9km
2台
8.02m 8.03m /8.5m
三 台车技术要点
3.6、行走机构
每节安装4组行走轮，轨道由紧贴岩 壁的轨道支座提供反向支撑，轨道支 座以隧道初期支护钢拱架尺寸设计， 采用2根Ψ25插筋固定，孔深45cm, 岩壁 轨道轨距5870mm。
三 台车技术要点
安装间或检修间钢框架组装
3.7、仰拱台车组装
有轨运输至掘进段 行走轮组或驱动装置组装
4
C35W12F200
Ⅱ、Ⅲa类仰拱 （素砼）
Ⅲb类仰拱 （单层钢筋砼）
Ⅳ、Ⅴ类仰拱 （双层钢筋砼）
一、项目背景
工程名称 TBM 数量 开挖 直径 掘进 长度
2、TBM同步衬砌技术现状分析
同步衬砌技术应用情况 2007年12月，由中铁西南院研制的与TBM平等作业的 QM12/S型全环内通式衬砌台车在TBM3标段进行了为期28天 的生产性试验，2008年5月，在TBM1标段尝试使用中铁西南 60.3km 院设计生产的YG16/S型穿行式仰拱衬砌台车进行TBM掘进和 仰拱混凝土浇筑同步施工。均采用单线轨道配合移动式浮放 道岔实现同步作业的运输问题，连续皮带机出渣。 有轨运输出渣工况下，仰拱预制块同步铺装，四轨双线制 13.4km 运输，2008年底开始陆续投入3套台车系统，进行开敞式 TBM掘进与边顶拱衬砌同步施工，平均月进度506m。
衬砌解决方案。
二 总体思路
1、边界条件
（1）隧道开挖直径8.5m； （2）沿隧道掘进方向右侧，布置连续皮带出渣系统； （3）沿隧道掘进方向左侧，布置供排水管、供电系统（包括变压器）； （4）隧道顶部，布置Φ 2.2m风筒； （5）有轨编组列车（包括内燃机车、混凝土搅拌罐、物料运输车、人员运输车 ）正常通行，长度60m，满载重量144t； （6）TBM掘进延伸材料及初期支护材料正常运输，其中最大件为储风筒，尺寸为 8m×2.4m×2.4m（长×宽×高）。
有一组丝杆支点，前端经改造后的轨道搭接装置可整体推动。 后斜坡段也分为7.082 m轨道搭接段和14.257 m降坡架段。行 走轨道铺设在已浇仰拱混凝土面，轨道每3.0m用道钉固定。
三 台车技术要点
3.5、驱动装置
本系统共设置了功率3kw、行走速度3.52m/min 的4套驱动装置，分别安装在前后端的道岔段 上，减速机使用行星齿轮减速器。
开敞式TBM仰拱混凝土同步衬砌双通道台车 研制及应用汇报材料
中国水利水电第十四工程局有限公司 二○一八年十月
目
录Baidu Nhomakorabea
一 研究背景 二 总体思路 三 仰拱台车技术要点 四 研究技术创新点 五 研究内容主要成果 六 推广应用情况与经济社会效益 情况 执行情况
一
研究背景
1、依托工程概况
本科研项目依托的是辽宁省重点输供水隧道工程施工三
一、项目背景
2、TBM同步衬砌技术现状分析
中天山铁路隧道有轨运输出渣工况水平面仰拱预制块+矮边墙现浇+双通道渡 线同步衬砌施工技术（刀盘直径8.8m）
1、隧洞横通道间距240m； 2、衬砌段前后（3个横通道840m间距）布设 2套移动式渡线道岔； 3、两台台车综合衬砌月进尺431m/月；
一、项目背景
8台
四轨三线制有轨运输和连续皮带机出渣工况下，仰拱预制 块同步铺装，采用穿行式台车实现TBM掘进与拱墙衬砌同步 39.1km 施工。设置专门的通行门洞及滑行轨道承载皮带机，实现连 续皮带机在台车内穿行，需拆除和重新悬挂皮带机链条。 109.8k 2014年4月在水源工程施工三标开始使用双通道仰拱衬砌 m 同步衬砌进行施工。
二 总体思路
2、功能设计方案
研制设计一种开敞式TBM双通道仰拱砼同步衬 砌模板台车（以下简称仰拱台车），实现TBM 隧洞掘进与底部仰拱砼现浇同步快速施工。 仰拱台车总长131.686m，重138t，采取“前 斜坡段+前道岔段+四轨双通道标准段+后道岔
段+后斜坡段”的布置方式，前后升降坡段坡
度3°，主要钢材为HW200、槽16型钢。
二 总体思路
结构分析
荷载分析 静荷载（自重、活荷载） 移动荷载（编组列车）
3、总体结构设计
荷载组合
道叉段结构简化图 标准段的结构简化图
分析方法及采用软件
按实际运行情况分以下三种工况对结构进行分析： ①全部静载+一列编组停放在标准段+另一列编组通过。 ②全部静载+两列编组在标准段同向并列前行。 ③全部静载+同时停放两辆列车+标准段一节四个轮子有一个轮子下面的道轨 下沉20mm。（验证结构刚度）
4）升降坡轨道搭接装置，使内燃编组机车实现由隧道标准轨与仰拱台 车标准轨的行走过渡，使内燃编组机车安全、高效的通过仰拱台车，避
免机车上下坡频繁跳轨。
四 研究技术创新点
4.2、查新报告
五 研究主要成果
（1）发明了的开敞式TBM仰拱砼同步衬砌双通道台车，第一次在仰拱台车 内布置列车双行轨道，使仰拱台车成为又一个错车的平台，满足了列车连 续运行的要求，加快了施工进度，使用效果良好。
五 研究主要成果
仰拱仓面
6m3仰拱卧式有轨运输罐车
溜槽下料
分层连续入仓振捣
人工找平、抹面
五 研究主要成果
（3）通过对仰拱台车的成功应用，隧道仰拱混凝土月浇筑实现624延米
（52仓），支高架等钢结构循环使用，构建了开敞式TBM仰拱同步衬砌双
通道台车施工工法。 （4）发明了升降坡轨道搭接装置，有效解决了机车由隧道标准轨与仰拱 台车标准轨的行走过渡时频繁跳轨的难题，实现了机车安全运行。