隧道衬砌台车方案

一、工程概况 *** 隧 道 位 于 *** 。 隧 道 为 左 、 右 分 离 式 ， 隧 道 左 线 起 讫 里 程 为 ZK*+***-ZK*+***，全长***米；右线起讫里程为 K*+***-K*+***，全长***米； 为特长隧道，最大埋深约 350 米；进口采用端墙式洞门，出口采用贴壁进 洞。 隧道左、右洞进口分别位于半径 3120 和直线上，左、右洞出口分别位 于半径 1150 和半径 1000 的平曲线上。左、右洞纵坡分别为***%和**%。 隧道出口山体陡峭，存在桥隧相接，出口施工非常困难，鉴于黄香湾 隧道为控制性工程之一，其施工组织安排对工期影响较大，因此在与 S228 省道附近 K*+***设置导洞，导洞在隧道施工完毕后报废。导洞 K*+***设计 高程 400.51 处与右线隧道相交，和隧道轴线夹角**°，距右线进口***米， 距右线出口***米，导洞长**米，纵坡***%。 （一）、主要设计参数 ⒈公路等级：高速公路 ⒉建设规模：双向四车道，单向行驶 ⒊隧道设计时速：80km/h; ⒋隧道建筑界限： 净宽 10.25m=0.75m(左侧检修道)+0.5m(左侧侧向宽度)+3.75m×2(行 车道)+0.75m（右侧侧向宽度）+0.75m（右侧检修道） 净高 5m ⒌隧道二次模筑衬砌砼的抗渗等级≥P6。 （二）施工队伍配备及任务划分
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隧道一队：负责黄香弯隧道 ZK*+***-ZK*+***段开挖、初期支护、仰拱
填充、二衬钢筋、防水板以及混凝土、水沟电缆槽、隧道内路面、洞门等
的施工。
隧道二队：负责施工隧道横洞***m 的施工及 ZK*+***-ZK*+***段开挖、
初期支护、仰拱填充、二衬钢筋、防水板以及混凝土、水沟电缆槽、隧道
内路面、洞门等的施工。
隧道三队：负责黄香弯隧道 K*+***～K*+***段开挖、初期支护、仰拱填
充、二衬钢筋、防水板以及混凝土、水沟电缆槽、隧道内路面、洞门等的
施工。
隧道四队：负责***m 导洞及正洞 K*+***～K*+***段开挖、初期支护、
仰拱填充、二衬钢筋、防水板以及混凝土、水沟电缆槽、隧道内路面、洞
门等的施工。
任务划分表
序号
队伍名称
施工任务安排
1
隧道一队
2
隧道二队
负责黄香弯隧道 ZK*～ZK**段所有工序的施工。 负责施工*m 隧道导洞及 ZK*～ZK*段所有工序施工。
3
隧道三队
4
隧道四队
负责黄香弯隧道 K1*～K*5 段所有工序的施工。 负责施工隧道*m 导洞及*～K*7 段所有工序施工。
（三）隧道衬砌内轮廓
1.主洞衬砌内轮廓根据建筑限界要求以及电缆沟、排水沟、隧道通风需
要以及机电设施等所需空间尺寸确定了衬砌内轮廓断面型式。拟定为拱高
752cm，上半圆半径为 545cm 的三心圆曲边墙结构，净空面积（含仰拱）
77.06 ㎡，周长（不含仰拱）21.88m。
2.紧急停车带内轮廓紧急停车带衬砌内轮廓拟定：结合停车带加宽宽
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度、主洞衬砌内轮廓形式确定，设计为五心圆曲边墙结构。
二、衬砌方案
隧道边墙及拱部二次衬砌的浇筑采用移动式液压模板台车和泵送砼整
体浇筑，以保证二次衬砌的密实，超挖部分采用同级砼回填。隧道进洞前，
模板台车在洞前装配，台车安装采用吊车配合人工方式组装。衬砌施作时，
施工用风水管及通风风管随台车前进置于台车下部。
根据施工队伍划分，本隧道共配置 4 台台车，每台 12 米长，采用自行
走方式移动；紧急停车带处台车采用在原有隧道标准断面台车的基础上改
装，长度为 6 米；台车进场及最迟使用时间见表。
隧道台车进场及使用一览表
隧道名称
进口段
左洞 右洞
导洞段
左洞 右洞
台车类型 液压模板台车 液压模板台车 液压模板台车 液压模板台车
三、衬砌模板台车
长度（米） 12 12 12 12
进场时间 *** *** *** ***
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技术说明： 1.本台车枕木高 200mm，钢轨型号为 43kg/m，钢轨和枕木用户自备。 2.本台车为液压自动收模、电动行走式。 3.本台车半径为 R1=5500mm，R2=8000mm，其外形尺寸及其它要素如图所示，图中尺寸单
位为 mm。 4.本台车为液压自行式，过车净空为：宽*高=6000mm*4470mm。 5.本台车要求对地支撑对地端要支撑牢固。 6.本套图纸为为方案设计，台车行走路面在设计标高下 340mm，模板底端在如图所示。为脱
模需要，路面做成如图所示。
衬砌模板台车断面图
（一）主要技术参数 ⑴ 、 主要外形尺寸
模板半径：R5500mm
模板长度：12000mm
台车高：
7560mm
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轮中心距：6500mm
⑵、行走机构
移动方式：自行式
行走轮组：4
行走速度：8 米/min
行走电机功率：2X11KW
减速器型式：摆线针轮减速器
⑶、液压系统
系统额定压力：16Mpa
额定流量：22L/min
系统工作压力：12Mpa
油箱容积：180L
体积：900*500*400
液压操作：十联阀组合
（二）主要结构
台车由行走机构总成、门架总成、模板总成、电器操作控制系统、液
压系统五大部分组成。台车详细结构及结构、模板受力分析见附件。
⑴、行走机构总成：由四个行走小车组成，两个主动轮小车和两个被
动轮小车，分别安装在两侧的两个行走梁下，由操作员操纵电源开关，使
台车（前进或后退）移动。
⑵、门架总成：由五榀门架组成。立柱外侧有支撑单侧墙模板的丝杠
和 4 组调节侧模板的油缸。门架上部是工作平台，有模板平移装置，可操
纵液压阀，使模版整体左右平移。另有四个拱部模板起升油缸和液压操纵
台。
⑶、模板总成:模板总成决定混凝土表面完好程度。在圆周上由一块拱
部模板和两侧模板组成。在长度方向上由螺栓连接成需要长度的模板。侧
模板与拱顶模板采用铰链连接，侧模板可绕铰链转动，以便调节模板的伸
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缩，满足断面衬砌要求。 ⑷、液压系统：由液压操纵台(电机、油泵、滤清器、十联阀等组成)、
四个起升油缸，四组侧模板调节油缸、两个平移模板油缸、各类阀及管路 组成。
（三）台车安装 1.准备工作： ⑴、安装场地选在洞口、洞内紧急停车带足够大的安装场地，并铺好 台车行车轨道（43kg/m）。 ⑵、准备好起重设备。 ⑶、备好支撑杆、工具、材料、长卷尺、水平仪等。 ⑷、对衬砌台车的零部件进行清点。 ⑸、组织安装的主要人员熟悉安装图纸和安装使用说明书，熟悉台车 的结构、工作原理、安装程序和方法步骤。 2.安装步骤： ⑴、调整好两行走轨道中心距，并使其标高处于同一水平面内。 ⑵、将横梁、立柱及斜撑组成两个端门架和三个中门架，组拼时应保 证两立柱平行，且两对角线长度相等。 ⑶、将四个行走机构吊装在行走轨上，并调整好相互位置，装好刹车 装置。 ⑷、将两个端门架分别吊装在行走机构支座上，并调正且垂直于走行 轨，然后支撑牢靠，再将车架两下纵梁安装于两端门架之间，并校正台车 架整体尺寸，保证台车两水平对角线相等，并将下纵梁调直。
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⑸、安装中门架于下纵梁，再安装门架上纵梁、斜拉杆，并与端门架 连为一体，并再次调整，校正车架各部相互位置，以保证：a、每侧的车轮 应在同一直线上，并保证轮距与轨距相等，误差不大于 10cm；b、各立柱 均应垂直于走行轨，不得歪斜；c、车架在水平面内，其下部和上部对角线 长度相等，无扭曲现象，调整正确后，将各部螺栓再检查拧紧。
⑹、将横向调整装置千斤顶等安装于门架横梁上，再将侧向丝杠机构 安装于门架两侧。
⑺、安装顶部两上纵梁，并使两纵梁高度相同且与走行轨平行。 ⑻、吊装拱架安装于上纵梁上，并调整好相互间距，然后安装加强槽 钢，再吊装边墙架，方法同上。 ⑼、安装模板（对全液压衬砌台车而言），先安装拱部模板，顺序为从 拱脚向拱顶，从台车中部向两端安装，拱部安装完毕后，与边墙架相邻的 模板，应在拱架上焊挡板，以防模板下滑，然后再顺序安装边墙模板，在 安装中，应尽量减小模板之间间隙，保证模板接缝一致，调整好以后再焊 挡板。 （四）紧急停车带衬砌台车方案 保留原普通段衬砌台车主骨架不变，拆除原台车的顶模和一边侧模， 在原台车主骨架上加长加高骨架，增加部分与主骨架形式、参数一致，加 宽侧增设 1 条轨道使台车支撑在铺底面上。重新制作的加大段模板，搭设 在支架上。加宽段衬砌在普通段衬砌衬完后施作，台车在洞内拆卸、改装。 （五）模板台车注意事项 ⑴、拱部模板升降油缸和侧模板调节油缸，是为调整模板尺寸所设计
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的，不承受混凝土浇筑时产生的垂直力和侧压力。浇注受力是由各类机械 千斤顶、支撑丝杠和模板刚性来承受的。在侧模板油缸旁均配置有支撑丝 杠。
⑵、台车移动时安全注意事项 a、操作台车人员，必须由熟悉台车性能的专职人员操作。 b、台车上平台前后两侧与地面前后两侧必须有直接监护人员进行移动 式监护。 c、台车移动前，必须认真检查台车，是否收缩到位置。 d、侧丝杠零时固定是否牢靠，防止移动过程中松脱支地。 e、侧纵联两头育种不在移动前，必须将丝杠零时支护，防止模板与门 架摆动而折断油缸。 f、上纵梁与门架必须保证单侧三组以上，将千斤顶附位支护。 g、在移动前，模板底部必须认真清理衬砌时的支架和残留物体，防止 碰撞模板。 ⑶、每一个工作循环前要校对钢轨是否平直，钢轨中心距与衬砌中心 距是否对齐，检测钢轨牢固性。枕木所垫间距，一般不得超过 600mm。 ⑷、每进行一个作业循环后要认真检查各部位螺栓、销子的松动状态， 对各种连接件重新检查紧固。 ⑸、台车行走机构、丝杠千斤顶要定期打黄油，减速电机要定期保养。 ⑹、液压系统应无泄漏现象，液压油应清洁，工作时应随时观察系统 压力情况。注意工作环境防止影响正常运行使用。 ⑺、台车支撑到位后，底纵梁支轨丝杠必须牢固可靠，以免造成扭曲
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变形。 ⑻、台车浇注前，小心边墙支撑地丝杠务必顶牢于地面。 （六）衬砌模板台车操作程序 ⑴、检查台车各部分，有无损失和变形的地方。 ⑵、按要求在需要润滑的部位加上润滑油。检查液压油的油标，是否
缺油。 ⑶、检查电路电器安全装置和液压系统。 ⑷、台车行走到衬砌位置后便可立模，立模前模板台车处于脱模状态。 ⑸、立模程序 a、合闸通电，液压系统运转； b、调整台车至衬砌位置后，将支撑行走梁底部丝杠支撑于钢轨上并旋
紧； c、操纵液压控制阀，调整各部模板起到位置。先确定拱顶模板位置隧
道断面相符。精测各切线、腰线中心位置。（这时所有支撑丝杠和千斤顶都 在分开状态），在各油缸旁边支好支撑丝杠。（拱部起升、侧模板调节、模 板横移均采用液压控制）；
d、操作换向阀手柄，使水平油缸平移，可调整模板台车中心距与衬砌 中心线对齐。
e、操作换向阀手柄，使竖向油缸上升。调整台车达到预定高度后，旋 紧竖向千斤顶。
f、操作换向阀手柄，使侧向油缸撑出。同时调整节流阀，醋调侧模板 至预定位置。
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g、关闭电机，来向摇动换向阀手柄，使侧向油缸卸压。调节测向支撑 丝杠，使台车侧模达到灌注状态。
h、启动电机，保持油缸压力。 i、小边墙地锚丝杠和其它支撑杆件定位。检查各铰接点和主要的螺栓 紧固区，检查窗口锁定等。 j、端模板档护与支撑，由用户自行确定档护支护方法。 k、立模完成后检查各支撑点的稳定性和整体相关尺寸，检查无误后， 可进行注浆。注浆前台车外表需涂刷脱模剂，以减少脱模的表面粘力。 l、注浆时，混凝土最大下落高度不能超过 3m，混凝土坍落度掌握在 9-13cm 范围内。台车前后混凝土高度误差不能超过 0.6m，左右混凝土高 度不能超过 0.5m。 m、采用附着式振动时，振动时间尽量采用短时间、多次数左右对称的 振动方法。防止台车因振动时的微移位或弹性变形。 ⑹、脱模程序 a、首先拆下侧面支撑丝杠一端的销子，放下丝杠。然后再拧松拱部平 台支撑千斤顶，并从纵梁下部抽出摆放好，防止台车移动时掉落伤人或摔 坏。 b、拆除端头挡渣墙支护杆件和紧固件。 c、拧松行走梁下边的支撑丝杠（离轨平面约 60—100mm）。 d、拆模：操纵液压控制阀，首先收回侧模板油缸，然后再降落拱部升 降油缸。注：收模操纵油缸时应点动、后再续动收位。 e、清除模板表面的异物和检查模板表面质量（分模线、接模线、铰接
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线、窗口、注浆口）
（七）衬砌模板台车严禁操作事项
⑴、电源动力线截面不符合功率要求，电源线路缺相，线路磨损外裸
时严禁合闸启动。
⑵、液压油低于警示区时，严禁使用。
⑶、台车移动时严禁在轨道上碾压任何它物和单侧移动。
⑷、严禁单侧一次输砼超过 1 米以上。
⑸、台车完成衬砌循环后的接模时，严禁用高压力操作顶升油缸。
（八）衬砌模板安装允许偏差和检验方法
序号 1 2 3 4 5
项目 边墙角 起拱线 拱顶
模板表面平整度 相邻浇筑段表面高低差
四、衬砌台车受力分析
允许偏差（mm） ±15 ±10
+10、0 5
±10
检验方法 尺量 尺量
水准测量 2m 靠尺和塞尺
尺量
根据工程实际和既有资源，每工作面单独投入一台模板台车进行洞身
二次衬砌，衬砌台车长 12.0m（约重 82t）。厂家制作组配件，现场安装、
装饰和配套。台车为全液压脱（立）模，电动减速机自动行走，由模板部
分、台架部分、液压和行走系统四部分组成。型号规格及主要技术参数：
台车通过净空尺寸：6*4.47m
台车行走速度：8m/min（坡度小于 5%）
单边脱模量：85.1mm
水平调整量：+100mm
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系统压力：160kg/cm2 油缸最大行程：（竖向、侧向）300mm （一）强度刚度验核 （1、参考文献：《机械设计手册第一卷》机械工业出版社出版。2、计 算条件：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) 计算单元图：
其中：q—砼对面板的均布载荷 q =0.5Kgf/cm2 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：
?
m
a
x?
? (b )2 q t
其中 α——比例系数。 当 a/b=150/25=6 α取 0.5
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t——面板厚 t=1 cm
b——角钢间隔宽度 b=25cm
σ???max—— 中心点最大应力
得 σ???max=0.5x(25/1)^2x0.5=156Kgf/cm2<[σ???]=1300Kgf/cm2 。
合格。
刚度校核
见强度校核模型
公式：
?max
?
? (b)4 t
q E
t
式中：β——比例系数。由 a/b=150/25=6 β取 0.0284
E——弹性模量 A3 钢板 E=1.96x106 kgf/cm2
ωmax——中点法向最大位移。
得： ?m ax
?
0.0284?
( 25 )4 0.8
?
0.5 1.96 ?106
?
0.8
?
0.0055cm
中点法向位移ωmax=0.0055cm<0.035cm。 合格。
2.面板角钢校核
1、计算单元
强度校核 1、计算模型
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根据实际结构，角钢计算模型为两端固定。
2、强度校核
公式：
M max
?
ql2 12
[x=L，最大弯矩在两端处]
得：
M
m
ax
?
12
.5 ?150 12
2
=23437 kgfcm
M ? ql2
公式： 24
[x=L/2 角钢中点弯矩]
M ? 12.5 ?150 2
得：
24 =11718 kgfcm
? ?M
由
W
如图：
W ? BH 3 ? bh3 7.13 ? 6.3 ? 5.53 ? 5.7
6H =
6 ? 7.1
=30.66 cm3
所以
两端? max
?
23437 30.66
=764kgf/cm2<1300kgf/cm2
? ? 11718
中点 30.66 =382kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格。
3、刚度校核。
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见强度校核模型。
公式：
ym ax
?
ql 4 384 EI
（中点挠度）
I ? BH 3 ? bh3
12 =108.87 cm4
得
ym ax
?
384
12.5 ?150 4 ?1.96 ?106 ?108
.87
=0.077cm
中点位移 ymax=0.77mm。合格。
3.模板总成强度刚度校核
强度校核：
1、计算单元：
q=75kgf/cm
2、计算模型： 按简支梁计算。结果偏于安全。
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3、公式：
M ? 75 ?150 2
8 =210937 kgfcm
Wz1
?
Iz ey1
Wz 2
?
Iz ey2
Iz
?
BH 3 ? bh3 12
150 ? 253 ?147 ? 24.23
=
12
=21699cm4
ey1
?
aH 2 ? bd 2 2(aH ? bd)
?
2.4 ? 252 ? 147 ? 0.82 2(2.4 ? 25 ? 147 ? 0.8)
=4.48
e y2
?
H
? ey1 =25-4.48=20.52
得：Wz1
?
21699 4.48
=4843
cm3
Wz 2
?
21699 20.52
=1057cm3
- 16 -

故：面板端应力：?1
?
210937 4843
=43.5
kgf/cm2<1300 kgf/cm2
?
腹板端力：
2
?
210937 1057
=199.5
kgf/cm2<1300kgf/cm2
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：
1、计算单元：
3850
q=0.5Kg/m 2
F
F
F=0.5x0.5x900(模板长)x385(有效受力高度)/5(门架)=17325kgf 2、计算模型：
A
A
B
B
2%
门架中。A-A 截面（正中间）为门架整体抗弯受力的最大集中点，故 只校核 A 截面抗弯能力。
B-B 截面为门架立柱的抗弯受力的最大集中点，故还需要校核 B—B 截 面的抗弯能力。
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? ?M
3、公式： W
门架横梁 A-A 截面如上图
W ? BH 3 ? bh3
6H =(30x90^3-16x87.6^3)/(6x90) =20582cm3 M=425F=425x17325=7363125kgfcm
? ?M
故： W =7363125/20582=358kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格
门架立柱 B—B 截面如上图
W ? BH 3 ? bh3
6H =(30x65^3-16x62.6^3)/(6x65)=11060cm3 M=210F=210x17325=3638250kgfcm
? ?M
故： W =3638250/11060=329kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格
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（二）主要组成部分及材料 1、模板部分：模板面板的材质及型号采用 Q235δ10；模板腹板的材 质及型号采用 Q235δ14；模板连接板的材质及型号采用 Q235δ12；模板支 撑角钢的材质及型号采用 L75X50X6；模板槽钢连接梁的材质及型号采用 [180#对扣组焊。 2、上部台架部分：上纵梁的材质及型号采用 Q235δ12、δ16 的板材组 焊；连接横梁的材质及型号采用 H 钢 250X175；立柱的材质及型号采用槽 钢 200#、工钢 200#；横撑的材质及型号采用槽钢 160#。 3、门架部分：横梁的材质及型号采用 Q235δ10、δ12、δ16 的板材组 焊；立柱的材质及型号采用 Q235δ10、δ12、δ16 的板材组焊；下纵梁的 材质及型号采用 Q235δ12 的板材组焊；门架斜撑的材质及型号采用槽钢 200#对扣组焊及工钢 200#；门架连接梁的材质及型号采用 H 钢 250X175； 门架水平及侧向剪刀架的材质及型号采用槽钢 120#。 4、平移机架：平移小车以组焊件及机加工件组成；平移架的材质及型 号采用槽钢 160#组焊件。 5、行走系统：行走电机 Y10L-6 2 台，减速器 ZSY200-50 2 台等。 6、液压系统：油泵 CB202S/16Mpa 1 台，油泵电机 Y12S4 1 台，电 磁制动器 MSZD1-200 1 台等。 7、附件：侧向及顶地千斤的材质及型号采用无缝管φ102X6 及机加工 件组成；顶升及基础千斤的材质及型号采用无缝管φ110X6 及机加工件组 成；行走系统的材质及型号采用 Q235δ12、δ16 的板材组焊；使用过程中 增加附着式振捣器、楼梯和木板通道，安装防护网和照明设施。
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（三）钢结构加工工艺 1.下料、矫正和弯曲。 （1）下料： 1、≤10mm 厚的钢板均采用剪板机进行剪切，剪切后用手砂轮对板边 毛刺进行修整。 2、＞10mm 厚的钢板，采用自动气割机切割，切割后用手砂轮对板边 毛刺进行修整。 3、若对精密组焊件，切割后仍不能达到组焊精度，则需刨边，焊接坡 口用气割或刨边成形。 4、容许偏差：钢板长度及宽度的偏差不超过 2mm，型钢长度偏差不 超过 2mm。 （2）矫正： 钢模板矫正后允许偏差： 1、钢模板横向不平整度在 1m 范围内不超过 1mm。 2、型钢不直度在 1m 范围内不超过 1mm，无论多长最大不超过 3mm。 （3）弯曲： 模板面板用 10mm 钢板冷弯成形。其容许偏差为与构件组焊后，采用 和构件等弧长的样板进行检查，其任何一点间隙不大于 2mm。 2.部件组焊 （1）为保证组焊后的部件尺寸要求，须： 1、焊前进行拼装检查，复核组焊尺寸； 2、单个零件上适当留出焊接收缩余量；
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