一种悬轨式施工台车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道施工台车，包括模板、模架和和顶升机构；所述模架有多组；所述模架包括上弧拱、中间腹杆、下弦拉杆和行走机构；所述模板与上弧拱固定连接；所述上弧拱为弧形结构，下弦拉杆为直杆；所述上弧拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构；所述中间腹杆设置在弓形结构中间，连接上弧拱和下弦拉杆；所述行走机构设置在下弦拉杆的底部；所述顶升机构也设置在下弦拉杆的底部，为可拆卸连接。本发明的施工台车能提高施工速度，缩短了工期，方便连续施工；能够减少模架拼拆的人工费用，减少轨道基础铺设费用，节约成本；不能提高相邻衬砌之间的浇筑精度，解决错台和漏浆问题，确保混凝土的浇筑质量。
【专利说明】一种悬轨式施工台车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种隧道施工台车，特别涉及一种地铁暗挖隧道施工的“悬轨式”台车。
【背景技术】
[0002]洞桩法(PBA)施工地铁暗挖车站全部采用逆作法进行施工，二衬扣拱施工完毕后，车站上方地表、管线及周边建筑物的沉降基本稳定，安全风险基本解除，快速施工二衬扣拱砼，可以减少地表、管线及周边建筑物累积沉降，同时也为土方开挖提供了前提条件。
[0003]在暗挖车站有限空间作业环境下，由于原上层导洞初期支护分段拆除，空间狭窄，不利于大型设备进行作业。现有技术常采用散拼模架，加脚手架支撑施工二衬扣拱砼，也偶有利用简易台车施工的，但均存在不足，影响施工。
[0004]散拼模架加脚手架支撑施工方法:散拼模架主要是利用钢管脚手架或碗扣式脚手架作为支撑，用工字钢拱架和小块钢模进行现场拼装，立模进行二衬扣拱砼浇筑。拼装及拆除施工速度较慢，且拼缝容易发生错台、漏浆等现象。
[0005]落地式台车施工方法:现有台车通常为落地式台车，落地式台车采用工字钢加工，台车较重，需要在在初支扣拱开挖后的土层上铺设轨道，轨道铺设需要枕木进行反复调平调正，且台车自重大移动困难，使得其使用极为不便。
[0006]中国专利CN102758640A公开了一种地铁隧道衬砌台车钢模板系统，包括台车钢模板，所述台车钢模板由顶模板以及其两端铰接的两个侧模板构成，所述两个侧模板与台车桁架间支撑连接有倾斜的侧油缸，所述顶模板与台车桁架的顶端之间支撑有顶升油缸；所述两个侧模板与台车桁架间还螺纹连接有侧支撑丝杆，所述顶模板与台车桁架的顶端之间还螺纹连接有上支撑丝杆，所述台车桁架底端与地面支撑有下支撑丝杠，所述台车桁架底端还固定安装有行走轮，所述地面上设置有与行走轮相应的行走轮轨道，所述行走轮由动力系统驱动。其核心是台车在隧道底部设置的轨道上行走，并去撑起整个衬砌面的模板。这种结构对于底部的轨道要求极高，因为轨道需要承受的压力大，包括台车的重量和衬砌浇筑的混凝土重量。而且，还必须保证衬砌浇筑过程中，轨道不出现沉降。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术中常规的二衬扣拱施工方法存在施工速度慢、质量差，工时耗费多等缺点，提供一种隧道施工台车，尤其是一种洞桩法隧道二次衬砌施工台车。
[0008]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
[0009]一种隧道施工台车，包括从上到下设置的:模板、模架和顶升机构；
[0010]所述模架包括上弧拱、中间腹杆、下弦拉杆和行走机构；
[0011]所述模架有多个；
[0012]所述上弧拱为拱形，与衬砌的形状相适应。[0013]所述模板与上弧拱固定连接。上弦拱可以作为模板背面的加强筋，平衡模板各部分的负载能力。
[0014]所述下弦拉杆为直杆；所述上弧拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构。形成弓形结构的模架更加稳定，承受压力的时候不易发生变形。
[0015]所述中间腹杆设置在弓形结构中间，中间腹杆连接上弧拱和下弦拉杆。中间腹杆起到主要支撑作用，将上弧拱所受到的来自模板的压力分散并向下传递，使整体结构受力平衡。优选方案之一，上弧拱、中间腹杆和下弦拉杆构成坡面桁架。组成桁架结构具有材料消耗少，稳定性好，不易发生变形的特点。又一优选方案，中间腹杆垂直设置在弓形结构中间。垂直设置中间腹杆可以使承受压力的方向与中间腹杆的轴向相重叠，提高腹杆的抗压能力。
[0016]所述模板是可调整的模板，与待施工的衬砌面相适应。采用可调整的模板可以提高模板的对于不同施工情况下的适配率，提高模板的利用率，减少闲置。优选的，所述模板是具有弧形表面的模板。弧形面的模板与衬砌混凝土的浇筑表面贴合度好，混凝土的凝固后表面的平整性好。
[0017]所述行走机构设置在下弦拉杆的底部，且能够与导轨相适应。优选的，所述行走机构是多个导轨轮，导轨轮结构简单，采购方便，无特殊安装要求，满足工程需要又不增加安装难度。更优选的，所述行走机构为四个导轨轮，台车在移动过程中与衬砌部分分离，重量并不是太大，使四个导轨轮可以基本满足移动需求，且较少的导轨轮使调平校正工作更易完成。所述导轨轮是与导轨相适应的导轨轮。进一步，多个模架之间用钢筋、钢管或型钢连接固定。多个模架共同支撑起其上方的模板，将多个模架之间加以固定连接，可以将固定成一个整体结构，具有更好的稳定性。也可以保护台车在移动中各模架不发生变形。
[0018]在下弦拉杆下方设置顶升机构，所述顶升机构与下弦拉杆为可拆卸连接或可分离结构。当顶升机构工作时，顶起整个施工台车，并使台车的行走机构与导轨相分离；当顶升机构收回时，台车落下导轨轮与导轨接触，台车重量落在导轨上。顶升机构不再承受台车的重量，顶升机构可以拆卸并与台车分离，或者顶升机构与台车之间因为失去重力的作用而自然分离，顶升机构的分离可以大大减少台车的重量，方便台车的转移/移动。所述顶升机构有多个相同的升降结构。优选的，所述顶升机构为千斤顶。优选的，顶升机构(如千斤顶)以导洞初支为基座，构成支持台车的支架结构。优选的，所述千斤顶有偶数个，起到顶升台车的作用，支撑起整个台车，平衡台车两侧受到的支撑力量。优选的，所述千斤顶为螺旋式千斤顶。
[0019]进一步，模架由工字钢固定连接制成，优选由工字钢焊接制成，不排除采使用其它固定连接方式加工成型的模架。工字钢之间焊接连接牢固，不易被破坏，由于台车在修筑同一导洞内的衬砌时是连续推进施工的，通过导轨推进铺设，不考虑其它搬运问题，焊接就具有了独特的优势。
[0020]进一步，在下弦拉杆下方设置延衬砌施工方向延伸的总承钢架结构，使各个模架之间的压力统一到钢架之上。优选的，顶升机构以活动连接/可拆卸连接方式，设置在总承钢架之下。方便顶升机构统一顶升、分配压力。优选的，所述总承钢架结构为双拼工字钢或箱型钢材。
[0021]一种隧道施工台车装置系统，包括模板、模架、顶升机构和导轨；[0022]所述模架包括上弧拱、中间腹杆、下弦拉杆和行走机构；
[0023]所述模架有多组；
[0024]所述模板与上弧拱固定连接；
[0025]所述上弧拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构；
[0026]所述中间腹杆设置在所述弓形结构中间；中间腹杆连接上弧拱和下弦拉杆；
[0027]所述行走机构设置在下拉弦杆下弦拉杆的底部，且能够与导轨相适应；
[0028]千斤顶在下拉弦拉杆下方设置顶升机构，所述顶升机构与下弦拉杆为可拆卸连接顶起整个施工台车，并能够使台车的行走机构与导轨相分离；
[0029]所述导轨是由架设在隧道导洞初支侧墙上的支撑钢架，和固定安装在支撑钢架上的轨道钢组成；
[0030]所述导轨轮与轨道钢相适配。
[0031]所述导轨是由架设在隧道导洞初支侧墙上的第一支撑钢架，和固定安装在支撑钢架上的轨道钢组成。优选的，所述导轨由工字钢沿导洞延伸方向(开挖方向)架设而成。更优选的，所述导轨是以导洞初支为基座，导洞初支上设置多个横向的第一支撑钢架；优选的，所述第一支撑钢架为第一工字钢(所述横向是沿导洞横截面方向上)，多个第一支撑钢架(优选工字钢)相互平行，间隔相同的距离；在横向设置的工字钢上设置的沿导洞延伸方向的导轨，优选所述导轨为第二工字钢，根据导轨轮的个数，设置成导轨的第二工字钢为两条以上的平行的工字钢。第一工字钢与第二工字钢之间固定连接。利用导洞初支设置构成导轨的基础部分，节省了导轨基础的铺设成本，加快了施工速度，更重要的是利用导洞初支作为导轨基础部分具有稳定性好的特点。因为导洞初支是全混凝土结构，又是连续结构的一体化结构，其作为导轨基础的稳定性甚至超过后期独立设置导轨基础。
[0032]在下弦拉杆下方设置顶升机构，所述顶升机构与下弦拉杆为可拆卸连接或可分离结构。当顶升机构工作时，顶起整个施工台车，并使台车的行走机构与导轨相分离；当顶升机构收回时，台车落下导轨轮与导轨接触，台车重量落在导轨上。顶升机构不再承受台车的重量，顶升机构可以拆卸并与台车分离，或者顶升机构与台车之间因为失去重力的作用而自然分离。优选的，所述顶升机构为千斤顶。优选的，顶升机构或千斤顶以导洞初支为基座，构成支持台车的支架结构。优选的，所述千斤顶有偶数个，起到顶升台车的作用，支撑起整个台车，平衡台车两侧受到的支撑力量。优选的，所述千斤顶为螺旋式千斤顶。
[0033]在施工过程使用上述台车装置系统，方法如下:利用导洞初支，铺设好导轨，将台车就位于导轨之上。沿衬砌施工方向推动台车到达目的地。设置好千斤顶，用千斤顶顶升台车，使台车的模板表面就位到待衬砌的洞顶。此时台车与导轨分离，导轨不承受衬砌过程中台车和混凝土的重量；而相应的由千斤顶控制台车高度及模板的位置。
[0034]根据施工条件不同，只需在地面承压能力达到设计值的位点架设千斤顶；当没有适合的承压位点时，只需在少数的地方预浇筑混凝土并进行沉降压力测试即可。如发生意外沉降现象，由于千斤顶有多个，所以不易发生倾覆。当某个千斤顶所在位点发生沉降时，重新升高千斤顶的高度即可以调整好台车的高度，不必重新安装支撑机构。
[0035]优选的，在下弦拉杆下方设置延衬砌施工方向延伸的总承钢架结构，使各个模架之间的压力统一到钢架之上，方便顶升机构(如千斤顶)统一顶升、分配压力。优选的，所述总承钢架结构为双拼工字钢或箱型钢材。[0036]尤其是，在洞桩法的施工环境下，在拆除原有的上导洞初支时，保留部分初支高度，利用现有导洞初支承受压力，可以进一步的减少台车施工中的位点设置。
[0037]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0038]1.提高施工速度:悬轨式台车充分利用现有的条件作为支撑平台，大大减短二衬扣拱混凝土施工安装和拆除模具的时间，缩短了工期。尤其是在洞桩法施工中，可以未破除的导洞初支作为支撑平台，其承压能力好，结构位置沿导洞纵深方向，方便连续施工。
[0039]2.节约成本:和散拼模架施工方式相比，采用悬轨式台车节约了模架拼拆的人工费用，节约了脚手架搭拆人工费用。和落地式台车相比，节约了轨道基础处理费用，比落地式台车轻便，节约了台车制作费用。
[0040]3.施工质量可靠:本发明台车因为无拼拆作业，且纵向延伸作业时推进平衡(根据现场条件设置的导轨仅承受台车压力，不易变形)，提高了延伸作业时相邻衬砌之间的浇筑精度，解决了散拼模架拼装容易出现的错台和漏浆问题，确保了混凝土的浇筑质量。
【专利附图】
【附图说明】:
[0041]图1为本发明悬轨式台车的立体分解视图(注图1中导洞初支施工过程中不必破除顶部初支)。
[0042]图2为悬轨式台车的模架结构。
[0043]图3为台车在导洞中就位施工衬砌时的正面视图。(注图3中导洞初支未完全描绘出来)
[0044]图4为图3中台车单独的正面视图。
[0045]图5为台车在导洞中施工时侧视图。
[0046]图中标记:1-顶模板，2-模架，3-千斤顶，4-轨道，8-导洞初支，9底部土方，201-上弧拱，202-下弦拉杆，203-中间腹杆，204-行走机构，205-钢管(用于连接固定多个相邻模架)，301_垫板(用于平稳支撑机构，如千斤顶)，401_第一工字钢，402第二工字钢，801-已浇筑完成的立柱。
【具体实施方式】
[0047]下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0048]作为本发明的具体的平行实施方案，隧道施工台车中，模板可以是对称坡面、不对称坡面、半坡面。根据实际施工情况，调整台车的坡面结构形状，使模板的结构适宜施工环境，保证模板与其它端模结构的接缝密实性，提高衬砌施工精度。
[0049]进一步，所述模板背面有加强筋结构。优选的，所述加强筋与上弧拱的结构是一体的，加强筋既是模板的结构增强部分，又是上弧拱的一部分，在弓形结构的稳定性得到加强的同时，模板的承压强度也大提升。
[0050]进一步，所述模板是弧形模板，模板下方设置的模架是坡面桁架。当然，还可以在坡面桁架下方增设一些钢架结构，增加台车的高度及桁架的承压能力。优选的，所述钢架结构为平行桁架，或者将其设置为底部具有一定高度的坡面桁架，即上部为坡面，下部立方体结构的桁架结构。
[0051 ] 进一步，所述行走机构还可以是其它的平行移动机构。
[0052]进一步，在千斤顶下方设置有垫板，所述垫板由方木和钢板重叠而成。
[0053]实施例1
[0054]下面结合附图1-5进行实施例1说明。
[0055]如图1所示，在PBA工法中，不完全破除导洞初支8，利用未破除初支作为台车立模和移动的主要支撑平台。保证台车与底部土方9之间有足够的间隙，方便施工人员、材料运输通过。台车采用工字钢模架2，可调模板I组成，台车长度为7.5m，工字钢模架分为上弦拱201、中间腹杆203和下弦拉杆202，沿模板长边(或沿衬砌浇筑延伸方向，即导洞延伸方向)每0.75m设置一跨，每个台车共计11组模架(与图1中所示有所不同)，按0.75m间距焊接在120纵向双拼工字钢(或箱钢结构钢)上；每两组模架间采用Φ48钢管(图5中的205)连接(每组模架设置 6根)，保证其稳定；模板采用1500x750x5mm的可调钢模板，长边沿扣拱纵向设置，模板直接采用螺栓固定，模板拼装完成后与模架焊接固定。纵向双拼工字钢下设25t螺旋式千斤顶3，螺旋式千斤顶设置间距1.0m。
[0056]当施工前，破除部分导洞初支，使初支的剩余高度适宜衬砌台车的顶升高度，如图1或图3中部分破除的初支所示。在两侧的初支上架设好第一工字钢401 (工字钢作业横架)，再在第一工字钢(横架)上架设置延导洞纵向设置的第二工字钢402作为导轨。台车延导轨前进至衬砌位，由千斤顶3顶升至衬砌高度，浇筑施工。完成后，拆去千斤顶的压力，台车下降回到导轨上，推动台车前进至下一段施工位点，千斤顶顶升台车就位，开始下一段浇筑施工。
[0057]与现有技术的散拼模架施工、落地式台车施工进行成本分析比较，结果如下表:
[0058]表1.成本分析
[0059]
【权利要求】
1.一种隧道施工台车，包括模板、模架和顶升机构； 所述模架包括上弧拱、中间腹杆、下弦拉杆和行走机构； 所述模架有多组； 所述模板与上弧拱固定连接； 所述上弧拱为弧形结构，下弦拉杆为直杆；所述上弧拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构； 所述中间腹杆设置在所述弓形结构中间；中间腹杆连接上弧拱和下弦拉杆； 所述行走机构设置在下弦拉杆的底部； 所述顶升机构设置在下弦拉杆的下方，所述顶升机构与下弦拉杆为可拆卸连接。
2.如权利要求1所述隧道施工台车，其特征在于，上弧拱、中间腹杆和下弦拉杆构成坡面桁架。
3.如权利要求1所述隧道施工台车，其特征在于，中间腹杆设置在弓形结构中间，中间腹杆垂直于下弦拉杆；中间腹杆连接上弧拱和下弦拉杆。
4.如权利要求1所述隧道施工台车，其特征在于，所述模板是可调整的模板，与待施工的衬砌面相适应。
5.如权利要求1所述隧道施工台车，其特征在于，多组模架之间用钢管固定连接。
6.如权利要求1所述隧道施工台车，其特征在于，所述顶升机构有多个相同的升降结构。
7.如权利要求1所述隧道施工台车，其特征在于，在下弦拉杆下方设置延衬砌施工方向延伸的总承钢架结构。
8.如权利要求1或6所述隧道施工台车，其特征在于，所述顶升机构为千斤顶。
9.一种隧道施工台车装置系统，包括模板、模架、顶升机构和导轨； 所述模架包括上弧拱、中间腹杆、下弦拉杆和行走机构； 所述模架有多组； 所述模板与上弧拱固定连接； 所述上弧拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构； 所述中间腹杆设置在所述弓形结构中间；中间腹杆连接上弧拱和下弦拉杆； 所述行走机构设置在下拉弦杆下弦拉杆的底部，且能够与导轨相适应； 顶升机构设置在下拉弦拉杆的下方，所述顶升机构与下弦拉杆为可拆卸连接顶起整个施工台车，并能够使台车的行走机构与导轨相分离； 所述导轨是由架设在隧道导洞初支侧墙上的第一支撑钢架，和固定安装在支撑钢架上的轨道钢组成； 所述导轨轮与轨道钢相适配。
【文档编号】E21D11/10GK103939113SQ201410203084
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】赵瑞文, 王湘华, 毛明林, 李阳, 耿开亮, 苏凌峰, 瞿国丽, 杨龙腾, 李伟, 简伟, 张亚磊, 王清, 何寿海, 钟万波, 杨泉勇 申请人:中铁二局股份有限公司, 中铁二局第一工程有限公司