隧道衬砌台车加工技术

随着我国现代化建设步伐的加快，交通能源仍是我国国民经济发展的三大薄弱环节之一，铁路（城市地铁）、公路等基础建设项目，是目前我国基本建设的重点。石太高速，莘松、济青高速公路，沪宁及浙江杭甬、山西等多条公路隧道工程；秦岭铁路、西南线丹凤段及在建的青藏铁路，隧道工程数不胜数。建设单位对隧道施工质量的要求越来越高，长大隧道、甚至几百米的隧道也要求用整体钢模衬砌台车衬砌。
太原路桥机械厂研制制作的铁路、公路衬砌台车在许多隧道工程中得到了推广运用。
1.1研制过程
1.2钢模衬砌台车的关键技术来源：www.examda.com
可采用液压式和机械式。经分析比较液压式对台车架刚性要求低，结构型式灵活，重量轻，加工要求和施工中铺设轨道的标高要求低，使用方便，但对液压缸自锁性要求高，衬砌中液压缸不允许回缩。机械式则相反，由于一个电动机要驱动数个丝杠传动，对各传动轴同轴度要求高，且台车架必须有较大的刚度，结构尺寸准确，因结构较重、加工要求高，而且因丝杠是同步动作（不象液压传动，各液压缸可同步，也可单独动作）因此当轨道标高误差（各点不在同标高）较大时，将直接影响模板位置，从而影响衬砌质量。经分析比较选用液压传动方案，对液压缸采取液压锁和平衡阀等措施，使液压缸自锁；同时配套采用丝杠机构进行机械锁定，并加强模板的支承，保证了模板在衬砌时不回缩，不变形。实践证明衬砌台车采用液压式较合理，是发展方向。
台车采用液压传动，使台车架结构简化，重量减轻，同时也提高了结构的灵活性和多样性，经各种台车架结构方案的分析比较、强度计算、优化选择9m四门架12m主门架结构方案，其结构重量比机械式减轻40％以上，制作成本降低25％以上。
钢模是台车的工作装置，其外表质量和外形尺寸精度直接决定混凝土衬砌质量，同时，又是加工难度最大的部件，制定了合理的加工、焊接工艺，设计并加工专用拼装焊接胎模，以保证整体外形尺寸的准确度，尽量减少焊接变形，保证外表面光滑，无凹凸等缺陷。为控制相邻模板的错台，采用过盈配合的稳定销将相邻模板的连接板固定为一体，有效控制了由于螺栓孔的间隙造成的相邻模板的错台问题。成功地解决了上述难题后，保证了砼衬砌质量。
衬砌混凝土的全部质量经台车钢模传给支承机构，再传给门架。衬砌混凝土呈固液状态，对顶部、侧向产生较大的垂直压力和侧向压力，同时产生较大的浮力，当上浮力超过垂直压力和台车的自重时，台车将呈上浮状态，将不能正常工作。为解决此项技术难题，经仔细计算、优化设计、合理选择各支承位置。即在门架内侧的下纵梁与地面进行支承，避免侧压力使门架立柱内收，且在门架外侧与侧模纵梁处有数道水平支承，在门架上横梁与上纵梁处采用数道垂直支承（两端门架横处布置有顶部液压缸，中为垂直支承丝杠），在台车纵向成均布状。液压缸采用液压锁锁定，同时采用支承丝杠进行机械锁定，保证了衬砌施工中液压缸不回缩，模板不变形。
3、主要结构及工作原理
1.侧模板
3.上纵梁
5.侧部液压缸、侧向支承丝杠Ⅰ
7.侧向支承丝杠Ⅲ
9.门架横梁来源：www.examda.com
11.下部支承丝杠
行走机构由主动、被动两部分组成，共4套装置，分别安装于台车架两端的门架立柱下端，整机行走由2套主动行走机构完成，即行走电动机带动减速器，通过链条传动，使主动轮驱动整机行走，被动轮随动。行走传动机构带有液压推杆制动器，以保证整机在坡道上仍能安全驻车。
台车架由端门架、中间门架、上下纵梁、斜拉杆、支承杆等组成，各部分通过螺栓联为一体，两端门架支承于行走轮架上，中门架下端装有支承螺杆，衬砌施工时，混凝土载荷通过模板传递到4个门架上，并分别通过行走轮和支承丝杠传至轨道——地面。在行走状态下，螺杆应缩回，门架上部前段装有操作平台，放置液压及电气装置。
模板是直接衬砌混凝土的工作部件，是由螺栓联为一体的数块顶模和侧模组成，顶模与侧模采用铰接，侧模可相对顶模绕销轴转动，支模时，顶部液压缸将顶模伸到位，再操纵侧向液压缸，将侧模伸到位，调整顶部、侧部支承丝杠、完成支模；收模时，按上述相反顺序实施。不需拆模板，采用衬砌台车提高了衬砌质量和施工效率，降低了劳动强度，另外在顶模上安装有数台附着式振动器，供混凝土振捣用，每块模板上有工作窗口，用于灌注混凝土。
由电动机、液压泵、手动换向阀、垂直及侧向液压缸、液压锁、油箱及管路组成，其功用是快捷、方便地完成支收模、即顶模升降和支承侧模。手动换向阀分别控制模板垂直升降和两侧模的侧向伸缩，当液压缸将模板支承到位后，再调整支承丝杠到位，灌注混凝土对模板产生的垂直和侧向载荷主要由液压缸和丝杠承载。
4.1工程应用来源：www.examda.com
4.2衬砌效果分析
（2）台车有足够的刚度和强度，在液压缸和支承丝杠的联合作用下，能抵抗混凝土强大的垂直和侧向压力，台车不发生变形，由于各支点设计布局合理，有效的利用了台车自身的重量和混凝土重量的压力，保证了台车浇注混土时克服混凝土的上浮作用。来源：考试大
（4）大片钢模结缝严实，混凝土捣固设施齐备，混凝土密实无蜂窝、斑点、错台现象发生，表面光滑、平整、美观。
（1）台车架优化设计，既保证足够的强度和刚度，又结构简单，重量减轻，且外形美观。
铁路公路隧道钢模衬砌台车的研制成功，是对传统隧道衬砌施工方法的重大突破，一次衬砌长度最长可达12m，混凝土注入采用机械化，衬砌效率是传统施工方法的数十倍，可节省大量的人力物力，改善了工人的工作条件。台车可广泛适用于长短隧道的衬砌施工，同时衬砌、开挖时车辆通行互不干扰，可同时作业，其综合性能达到了国内先进水平，具有良好的经济效益和社会效益，可广泛推广使用。
来源:233网校-岩土工程师考试责编:ljwzmznd评论纠错