專利名稱：水工隧洞開敞式tbm全斷面同步襯砌臺車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種隧洞施工設備，特別涉及一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺車。
技術背景用于水電項目和輸水工程的水工隧洞采用圓形斷面是最為合理的結構形式，長大隧洞采用TBM施工在提升隧洞施工水平的同時，也更有利于提高隧洞利用效率。以往開敞式TBM施工的水工隧洞只能順序施工，即隧洞部分或者全部貫通后，方可施作二次襯砌，并且通常先施工底拱再施工邊頂拱，成洞速度相對較低且對隧洞施工期間的安全與質量不利。
發明內容為了解決水工隧洞采用開敞式TBM掘進的同時施作全斷面圓形二次模筑混凝土襯砌的問題，本實用新型提供了一種專用的同步襯砌臺車，且實現了全斷面一次成型。本實用新型的技術方案是一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺車，其特征在于臺車主梁為箱梁中空結構，中間設置供有軌運輸列車通行的空間；主梁兩端分別設置過渡軌道系統，該系統由主梁底板上的鋼軌、分別設置在主梁兩端的斜坡段和Y型道岔組成；主梁的兩端分別連接有由多個拖車車板連接組成的車板組，其中一個拖車車板與主梁連接，這些拖車車板的底部裝有輪組，車板面上帶有鋼軌；Y型道岔安裝在拖車車板上；在臺車主梁的兩端、拖車車板的上部分別裝有吊機懸臂梁和吊機懸臂梁支架；臺車主梁前、后兩端的梁體底部分別裝有主梁支承，主梁支承和梁體之間裝有主梁支承升降裝置；臺架總成由上部臺架和下部臺架組成，上部臺架為桁架式中空結構，中間設置有可供大直徑通風軟管穿越臺車用的空間，并且在上部臺架上設置有由托輥組成的槽型保護托架，上部臺架底部設置橫向調整油缸；下部臺架為桁架式結構，套裝在主梁上，下部臺架的側面設置有用于支撐連續皮帶機穿越臺車的連續皮帶機承臺；全斷面模板總成為圓形斷面，該模板總成由頂模、側模和底模共5組模板共同組成，各塊模板之間圓周方向連接方式為鉸接、軸向連接方式為螺栓連接，頂模和側模之間通過鉸接銷連接；頂模通過頂模油缸和兩排抗浮頂模絲杠與上部臺架連接，側模通過側模油缸和側模絲杠與下部臺架連接，底模通過底模升降油缸和底模絲杠與下部臺架連接。上述斜坡段與洞內鋼軌銜接處安裝有可更換的具有較高耐磨性的岔尖。上述主梁支承升降裝置由滑管、油缸和絲杠組成。上述連續皮帶機承臺由橫梁、橫梁斜撐和安裝在橫梁上的托輥組成。本實用新型具有如下的優點和積極效果1、實現了水工隧洞開敞式TBM掘進的同時，施作全斷面圓形二次襯砌且一次成型。[0012]2、臺車臺架和模板總成的組合體可以在臺車主梁上前后滑動，可實現交替襯砌施工。3、由于在臺車主梁前后設置可以升降的支承，可用以穩固襯砌臺車。4、由于在臺車主梁內部預留大空間并在底板上鋪設鋼軌，因此可供有軌運輸列車穿行。5、由于在上部臺架預留足夠空間，可保證大直徑通風軟管(直徑2200mm)順利穿越臺車，并以槽型滾輪組對軟管實施有效保護。6、由于下部臺架側面設置連續皮帶機穿行空間和承臺。連續皮帶機由此穿越臺車并可上、下左、右調整，橡膠減震塊消除連續皮帶機運行震動對二次襯砌混凝土結構的影響。7、由于在主梁前、后兩端分別設置過渡軌道系統，該系統由主梁底板上的鋼軌、分別設置在主梁兩端的斜坡段和Y型道岔組成，可實現隧洞內四軌雙線軌道上運行的列車通行臺車區域，有效凈高^OOmm，有效凈寬^OOmm。8、由于在臺車主梁的兩端、拖車車板的上部分別裝有吊機懸臂梁和吊機懸臂梁支架專用吊機系統，可實現臺車前方軌排快速拆除，吊運至臺車后部快速安裝。9、可實現混凝土澆筑的不倒管作業，避免澆筑混凝土與列車從臺車區域穿行發生干擾。10、在頂模上設置兩排抗浮絲杠、每塊ail長的模板上設置一組，替代以往襯砌臺車前后兩端設置集中抗浮機構的方式，將浮力分散、均勻地傳遞到洞壁，避免對剛剛脫模的二襯混凝土結構產生不利影響。11、有效襯砌長度與軌排長度一致，為12. 5m，保持臺車移位和軌排拆裝步調一致。12、符合目前我國相關法規明確的隧洞施工掌子面與二次襯砌步距要求，利于保證隧洞施工安全、工期以及成洞質量，同時有利于節約總體施工成本。13、二次襯砌作業過程中，TBM掘進所需的電力供應、施工供水排水、施工通風、連續皮帶機出碴、施工材料有軌運輸不間斷。14、可保證在TBM掘進過程中，二次襯砌所需的混凝土運輸、澆筑、養護等工序不受影響。
圖1是全斷面同步襯砌臺車橫斷面結構圖。圖2是全斷面同步襯砌臺車主體側視圖。圖3是主梁支承圖。圖4是隧洞內軌道及軌排設計圖。圖5是圖4的A部放大圖。圖6是圖4的B部放大圖。圖7是軌排的示意圖。圖8是全斷面同步襯砌臺車過渡軌道系統布置圖。圖9是圖8的俯視圖。[0035]圖10是圖8的C部放大圖。圖11是軌排專用吊機系統斷面設計圖。圖12是圖11的側視圖。圖13是同步襯砌臺車上連續皮帶機承臺示意圖。圖中1.隧洞開挖輪廓線，2. 二次襯砌內輪廓線，3.底模，4.底模升降油缸，5.下部臺架，6.主梁，7.側模，8.側模油缸A，9.頂模A，10.頂模油缸A，11.上部臺架，12.上部臺架橫向調整油缸，13.大直徑通風軟管，14.頂模絲杠A，15.頂模B，16.頂模油缸B，17.大直徑通風軟管保護托架，18.頂模絲杠B，19.側模絲杠A，20.有軌運輸列車輪廓，21.連續皮帶機，22.連續皮帶機承臺，23.側模絲杠B，24.側模油缸B，25.側模絲杠C，26.底模絲杠A，27.底模絲杠B，28.主梁支承，29.主梁梁體，30.混凝土分配器，31.臺架總成，32.模板總成，33.主梁支承絲杠，34.主梁支承油缸，35.主梁支承滑管，36.吊機軌道，37.主梁鋼軌，38.洞內軌排上的鋼軌，39.斜坡段可更換岔尖，40.斜坡段，41.道岔，42.拖車輪組， 43.拖車車板，44.拖車上的鋼軌，45.拖車連接銷，46.鋼枕，47.軌排總成，48.組合式鋼枕立柱，49.鋼枕加強連接板，50.鋼枕連接板螺栓，51.鋼枕上段立柱，52.鋼枕立柱連接螺栓，53.可拆裝的鋼枕下段立柱，54.吊機懸臂梁，55.吊機懸臂梁支架，56.連續皮帶機減震托輥，57.連續皮帶機承臺橫梁，58.連續皮帶機承臺斜撐，59.連續皮帶機洞壁固定組合式橫梁，60.連續皮帶機洞壁固定組合式斜撐。
具體實施方式
1、如圖1和圖2所示頂模(9、15)、側模(7)、底模(3)共5組模板共同組成了全斷面模板總成(32)，各塊模板之間圓周方向連接方式為鉸接、軸向連接方式為螺栓連接，頂模(9、15)和側模(7)之間的鉸接銷可以便利拆除和安裝，以利于脫模及立模。2、全斷面模板總成(32)為圓形斷面，因此無法實現變徑。3、臺架總成(31)由上部臺架(11)和下部臺架(5)組成。4、上部臺架(11)為桁架式中空結構，中間設置足夠的空間，以利于大直徑通風軟管(13)穿越臺車，同時為最大程度地減小通風軟管穿越臺車時的阻力、更好地保護軟管， 在上部臺架設置了由托輥組成的槽型保護托架(17)；施工過程中軟管懸掛高度和位置在二次襯砌前后保持不變，以避免和減少通風軟管彎折。5、下部臺架(7)為桁架式結構，套裝在主梁(6)上，并且在下部臺架(7)和主梁 (6)的四個角上分別設置耐磨滑板，以利于臺架總成(31)和模板總成(32)共同在主梁(6) 上前后滑動。6、下部臺架(7)的側面設置有連續皮帶機承臺0 ，為連續皮帶機穿越臺車提供可靠支承。7、主梁(6)為箱梁中空結構，底板上安裝鋼軌37，中間設置足夠的有軌運輸列車通行空間，允許單個列車編組通行，有效凈高不小于沈00讓，有效凈寬不小于觀00讓。8、如圖2和圖3所示主梁(6)前后兩端為2組主梁支承08)，主梁梁體09)和主梁支承(28)之間設置有滑管(35)、油缸(34)和絲杠(33)。9、除非需要移動主梁(6)，其他工況下，主梁支承08)在絲杠(33)的作用下，支承于隧洞開挖后的洞壁或者完成二次襯砌后的混凝土上。
5[0049]10、如圖4、圖5、圖6、圖7所示由于TBM掘進與二次襯砌同步施工，洞內施工材料運輸任務較為繁重，并且運輸距離通常會較長，因此，洞內設置四軌雙線軌道(38)，安裝于組合式鋼枕G6)上。為便于鋼軌(38)和鋼枕06)在二次襯砌前后拆除和安裝，二者分段連接為一個整體組成軌排(47)，以實現整體拆裝；軌排07)長度與鋼軌(38)長度保持一致，為12.5m。主梁(6)內部空間無法滿足四軌雙線軌排通過，因此為方便軌排G7)吊運， 分為左右兩個部分，相互之間依靠鋼枕加強連接板G9)和螺栓(50)連接，保證鋼枕06) 及軌排(47)穩固。11、二次襯砌前后，洞內均需鋪設軌排，但斷面直徑有變化，因而鋼枕06)的立柱 (48)設計為組合式，上段立柱(51)與鋼枕06)之間為焊接結構，當軌排G7)需要鋪設于二次襯砌之前的洞段時，下段立柱(5 通過螺栓(52)連接于上段立柱(51)；當軌排07) 鋪設于已經完成二次襯砌的洞段時，需要拆除下段立柱(53)。12、如圖8、圖9、圖10所示主梁(6)內軌道為單線，隨洞內軌道為四軌雙線，因而需要設置Y型道岔Gl)實現列車在臺車區域的通行，主梁(6)前后兩端分別設置一組斜坡段GO)和Y型道岔01)。道岔Gl)安裝于拖車車板G3)上，拖車車板03)與主梁 (6)之間采用銷子G5)連接，且通過輪組02)在洞內鋼軌(38)上支承和行走，各拖車平板 (43)之間也采用銷子連接；由于襯砌作業區的軌排G7)需要拆除，因而主梁前后兩端拖車平板G3)的A、B兩處經常處于輪組02)懸空狀態，為此在主梁支承08)上設置有臺階， 用于承載拖車車板(43)，保證拖車上的鋼軌04)具有足夠的承載能力，為列車通行提供保障。斜坡段GO)與洞內鋼軌(38)銜接處安裝有可更換的具有較高耐磨性的岔尖(39)，變形后可以方便更新。13、主梁(6)需要向前移動時，首先拆除前后兩端拖車平板G3)與主梁(6)之間的銷子0 ；之后拖車平板^幻與斜坡段GO)分別向前后兩端移動，為后續軌排拆裝提供空間，此時尚未脫模，臺架總成(31)與模板總成(3 保持不動，在卷揚機和鋼絲繩的帶動下，主梁向前移動。14、如圖8、圖9、圖10、圖11和圖12所示主梁(6)前后兩端分別設置懸臂梁 (M)，用以安裝軌排吊機，軌排吊機的工作范圍覆蓋懸臂梁(54)和主梁(6)，用以拆除主梁 (6)前端的軌排07)，吊運到主梁(6)后端并安裝。15、如圖13所示連續皮帶機承臺02)由橫梁(57)、斜撐(58)和托輥(56)組成， 托輥(56)安裝有減震塊，以減小連續皮帶機運行中的震動對臺車以及處于養護期間的混凝土產生不利影響，同時允許連續皮帶機橫向擺動；如果需要調整連續皮帶機的垂直位置，可在托輥(56)和橫梁(57)之間增減調整墊板。16、如圖1所示脫模時，第一步解除所有的模板絲杠(14、18、19、23、25、26、27)； 第二步，拆除頂模(9、15)與側模(7)之間的鉸接銷，二者分離；第三步，頂模(9、15)隨油缸 (10,16)回縮，向下移動約20cm;第四步，在頂模油缸A的帶動下，左右兩塊頂模(9、15)以二者的鉸接銷為中心分別向內轉動約8° ；第五步，側模油缸(8、24)回縮，帶動側模向內側翻轉；第六步，底模升降油缸回縮，帶動側模(7)和底模C3)上升，實現脫模。17、如圖2所示脫模后，在卷揚機和鋼絲繩的牽引下，模板總成(32)和臺架總成 (31)可以整體在主梁(6)上滑動，到達下一個作業點。18、下部混凝土澆筑過程會產生較大的浮力，特別是全斷面模板臺車更是如此，為減小臺車受力集中，在頂模上設置兩排抗浮絲杠14、16、每塊ail長的模板上設置一組，替代以往襯砌臺車前后兩端設置集中抗浮機構的方式，將浮力分散、均勻地傳遞到洞壁。19、如圖1所示立模時，伸出底模油缸，底模(3)到位，旋轉側模到位，再旋轉并頂推頂模(9、15)到位，最后安裝頂模(9、15)與側模(7)之間的鉸接銷；調整上部臺架橫向調整油缸(12)，使得模板總成(3 精確定位；最后調整所有絲杠，牢固支撐模板。20、主梁(6)移位時，需要同時完成兩項工作，其一，解除大直徑通風軟管(13)在主梁(6)前端的掛鉤，同時在主梁(6)后端及時懸掛固定通風軟管(1 ；其二，拆除連續皮帶機在主梁(6)前端的橫向支撐(59)和斜撐(60)，同時在主梁(6)后端同步安裝橫梁(59)和斜撐(60)。
權利要求1.一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺車，其特征在于臺車主梁為箱梁中空結構，中間設置供有軌運輸列車通行的空間；主梁兩端分別設置過渡軌道系統，該系統由主梁底板上的鋼軌、分別設置在主梁兩端的斜坡段和Y型道岔組成；主梁的兩端分別連接有由多個拖車車板連接組成的車板組，其中一個拖車車板與主梁連接，這些拖車車板的底部裝有輪組，車板面上帶有鋼軌；Y型道岔安裝在拖車車板上；在臺車主梁的兩端、拖車車板的上部分別裝有吊機懸臂梁和吊機懸臂梁支架；臺車主梁前、后兩端的梁體底部分別裝有主梁支承，主梁支承和梁體之間裝有主梁支承升降裝置；臺架總成由上部臺架和下部臺架組成，上部臺架為桁架式中空結構，中間設置有可供通風軟管穿越臺車用的空間，并且在上部臺架上設置有由托輥組成的槽型保護托架，上部臺架底部設置橫向調整油缸；下部臺架為桁架式結構，套裝在主梁上，下部臺架的側面設置有用于支撐連續皮帶機穿越臺車的連續皮帶機承臺；全斷面模板總成為圓形斷面，該模板總成由頂模、側模和底模共5組模板共同組成，各塊模板之間圓周方向連接方式為鉸接、軸向連接方式為螺栓連接，頂模和側模之間通過鉸接銷連接；頂模通過頂模油缸和兩排抗浮頂模絲杠與上部臺架連接，側模通過側模油缸和側模絲杠與下部臺架連接，底模通過底模升降油缸和底模絲杠與下部臺架連接。
2.根據權利要求1所述的水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺車，其特征在于上述斜坡段與洞內鋼軌銜接處安裝有可更換的高耐磨性岔尖。
3.根據權利要求1所述的水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺車，其特征在于上述主梁支承升降裝置由滑管、油缸和絲杠組成。
4.根據權利要求1所述的水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺車，其特征在于上述連續皮帶機承臺由橫梁、橫梁斜撐和安裝在橫梁上的托輥組成。
專利摘要一種水工隧洞開敞式TBM全斷面同步襯砌臺車，全斷面模板總成模板在主梁上前后滑動，交替襯砌施工；主梁前后設置穩固臺車的支承；主梁內部預留列車通行條件；上部臺架設置大直徑通風軟管穿行空間及保護措施；下部臺架側面設置連續皮帶機承臺；主梁前后設置過渡軌道系統；吊機系統可實現軌排快速拆除與鋪設。本實用新型徹底改變了以往開敞式TBM掘進水工隧洞二次襯砌的施工方法，實現了同步襯砌，縮短長大隧洞總體施工工期，大幅提升隧洞施工期間的安全性、隧洞質量，降低施工成本。
文檔編號E21D11/10GK202300422SQ20112031746
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者周雁領, 齊夢學 申請人:中鐵十八局集團有限公司