TBM掘进隧洞轨道式湿喷混凝土衬砌组合台车的制作方法

本发明涉及隧洞施工设备领域，特别是一种用于采用TBM掘进长距离大直径隧洞湿喷混凝土衬砌的TBM掘进隧洞轨道式湿喷混凝土衬砌组合台车。

背景技术：

目前在中硬岩与硬岩地层中进行长距离大直径隧洞的开挖施工，都采用开式全断面硬岩掘进机，简称TBM（Tunnel Boring Maching）进行掘进施工。为配合TBM镟挖的隧洞岩壁，安装了多种为TBM配套的施工机具。在岩壁底部铺设内燃机车轨道，在内燃机车轨道的钢轨枕上，架设钢轨，铺设TBM后配套台车的临时行走轨道，即设备台车轨道。

某工程有一隧洞长约11.6Km，洞径8.13m，采用TBM掘进施工。由于隧洞内有围岩破碎地段，也有二、三、四、五类围岩，按设计要求需对隧洞内不良地质地段的岩壁进行湿喷混凝土衬砌。由于施工工期紧、隧洞太长，如等全部隧洞打通后再进行湿喷混凝土衬砌施工，会对工程造成较大工期延误。为此必须对隧洞采取TBM在前掘进，后边对不良围岩段进行湿喷混凝土衬砌。

在TBM尾部后配套台车后的隧洞岩壁，安装了多种为TBM掘进设置的配套设施。如图8~9所示，在岩壁顶部吊挂直径2.2m的通风管，岩壁左侧布置有水管、20KV高压电缆，照明线路及灯具,洞内测量标墩等，岩壁右侧中部安装有TBM出渣带式输送机，底部铺设有P43型内燃机车轨道。要在这样的隧洞断面内，对有缺陷地段的岩壁进行湿喷衬砌施工，施工过程中不能影响TBM的掘进施工，不能影响内燃机车运行，不能损坏顶部通风管，不能损坏水管及高压电缆等。施工难度非常大，对湿喷台车技术要求非常高，湿喷操作人员安全风险也非常大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种TBM掘进隧洞轨道式湿喷混凝土衬砌组合台车，能够在TBM后配套台车轨道上行走，能够在隧洞内独立完成对岩壁进行湿喷混凝土衬砌施工的要求，优选的方案中，还要能保证在湿喷混凝土喷射施工过程中，不损坏岩壁顶部带式通风管、不损坏TBM出碴输送机皮带等配套设施。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种TBM掘进隧洞轨道式湿喷混凝土衬砌组合台车，包括互相连接的设备台车和工作台车，设备台车和工作台车的底部设有行走轮箱，行走轮箱沿着台车轨道行走；

所述的设备台车中，设备台车架的一侧设有用于放置混凝土搅拌运输罐的混凝土搅拌平台，混凝土搅拌层平台上设有湿喷混凝土泵和外加剂搅拌泵送机构；

设备台车架的另一侧设有用于放置柴油发电机和空压机的发电机平台；

设备台车的顶部设有运输罐吊装装置；

设备台车和工作台车的底部设有供内燃机车平板和混凝土搅拌运输罐的台车内部空隙。

优选的方案中，在发电机平台上还设有用于调节平衡的平衡水箱。

优选的方案中，所述的工作台车的工作台车架两侧设有多个工作平台；

在工作台车的顶部设有用于保护通风管顶部的风管防护罩，风管防护罩的前后两端设有上扬段。

优选的方案中，所述的风管防护罩采用对剖的结构，对剖的风管防护罩的底部通过防护罩铰座与工作台车的顶部连接，对剖的风管防护罩的顶部通过螺栓孔连接。

优选的方案中，设备台车和工作台车靠近TBM出渣带式输送机的一侧设有供TBM出渣带式输送机和输送带支架通过的空间。

优选的方案中，设备台车和工作台车的底部设有用于吊挂轨枕和台车轨道的轨枕、轨道吊运装置。

优选的方案中，行走轮箱与设备台车的设备台车架之间以可升降的方式滑动连接，并能够被销轴锁定；

在设备台车架上设有顶座，顶座与行走轮箱的顶部之间设有可拆卸的螺旋顶；

行走轮箱与工作台车的工作台车架之间以可升降的方式滑动连接，并能够被销轴锁定；

在工作台车上设有顶座，顶座与行走轮箱的顶部之间设有可拆卸的螺旋顶。

优选的方案中，在设备台车架和工作台车架上还设有轮箱绞提装置，轮箱绞提装置通过钢丝绳与行走轮箱连接。

优选的方案中，在设备台车架和工作台车架的底部纵梁设有横向布置的台车托运装置，台车托运装置用于支承在内燃机车平板上。

优选的方案中，设备台车上设有设备台车牵引机构；

工作台车上设有工作台车牵引机构。

本发明提供的一种TBM掘进隧洞轨道式湿喷混凝土衬砌组合台车，能够与TBM掘进机同步运行，在设备台车上配置有柴油发电机，电动空压机，湿喷混凝土泵，外加剂泵，湿喷混凝土输送喷射系统，混凝土运输罐吊装装置，台车牵引机构、行走轮箱等设备。本发明中的设备台车具备提供电力与压缩空气功能，具有行走功能。台车上配置的设备能够满足沿隧洞连续进行隧洞岩壁湿喷混凝土衬砌施工的要求，并具有能够供施工人员进行操作的平台空间。在优选的方案中，能保证混凝土湿喷衬砌过程不影响内燃机车运行，在混凝土运输泵送过程中还能保证在湿喷混凝土喷射施工，能够不损坏岩壁顶部带式通风管，并便于使通风管顶部的岩壁暴露出来以便于施工。能够在施工过程中不影响TBM出碴输送机皮带等配套设施。设置的轨枕、轨道吊运装置能够在台车施工完一段后，将后方的台车轨道转移到台车的前方，以沿隧洞连续施工。设置的台车托运装置，配合可升降的行走轮箱和轮箱绞提装置，能够使组合台车在隧洞内沿内燃机车轨道长距离转移。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中设备台车的主视图。

图3为本发明中设备台车的横截面结构示意图。

图4为本发明中工作台车的横截面结构示意图。

图5为本发明中工作台车托运时的结构示意图。

图6为本发明中设备台车托运时的结构示意图。

图7为本发明中设备台车的俯视图。

图8为隧洞入口的横截面示意图。

图9为本发明中设备台车和工作台车通过空间的示意图。

图中：设备台车牵引机构1，隧洞2，风管吊杆3，设备台车4，设备台车架41，底部纵梁411，混凝土搅拌平台42，发电机平台43，设备台车输送带平板44，通风管5，工作台车6，工作平台61，工作台车输送带平板62，工作台车架63，风管防护罩7，防护罩铰座71，轨枕、轨道吊运装置8，工作台车牵引机构9，湿喷混凝土泵10，混凝土搅拌运输罐11，行走轮箱12，螺旋顶13，轮箱绞提装置14，运输罐吊装装置15，台车轨道16，中部支撑轮箱17，平衡水箱18，内燃机车平板19，内燃机车轨道20，TBM出渣带式输送机21，输送带支架22，台车托运装置23，台车垫块24，柴油发电机25，内燃机车最大断面26，空压机27，混凝土添加剂泵28，输送机皮带存储仓29，台车内部空隙30。

具体实施方式

如图1中，在隧洞2的顶部通过风管吊杆3固定有直径2.2米的通风管5，在隧洞2的一侧设有输送带支架22，输送带支架22上固定安装有TBM出渣带式输送机21，在隧洞2的底部铺设有内燃机车轨道20，内燃机车轨道20的两侧设有台车轨道16。

如图1~4中，一种TBM掘进隧洞轨道式湿喷混凝土衬砌组合台车，包括互相连接的设备台车4和工作台车6，设备台车4和工作台车6的底部设有行走轮箱12，行走轮箱12沿着台车轨道16行走；

如图1~3、7中，所述的设备台车4中，设备台车架41的一侧设有用于放置混凝土搅拌运输罐11的混凝土搅拌平台42，混凝土搅拌层平台4上设有湿喷混凝土泵3和外加剂搅拌泵送机构24；由此结构，用于给后面的工作台车提供湿喷混凝土。在工作状态时，湿喷混凝土泵和外加剂搅拌泵送机构与混凝土搅拌运输罐连接；在混凝土搅拌层平台的外侧还设有搅拌层人行通道，混凝土搅拌层平台的上方设有台车上平台，以供操作人员行走，如图3中所示。

设备台车架41的另一侧设有用于放置柴油发电机25和空压机27的发电机平台43；

设备台车4的顶部设有运输罐吊装装置15；用于将内燃机车平板19运送过来的混凝土搅拌运输罐11吊装到混凝土搅拌层平台4上。

如图3、4、9中所示，设备台车4和工作台车6的底部设有供内燃机车平板19和混凝土搅拌运输罐11的台车内部空隙30。由此结构，便于利用内燃机车平板19连续运送混凝土搅拌运输罐11，以实现湿喷混凝土衬砌连续施工。

优选的方案如图7中，在发电机平台43上还设有用于调节平衡的平衡水箱18。由此结构，用于在托运设备台车时，调节设备台车的平衡。

优选的方案如图4中所示，所述的工作台车6的工作台车架63两侧设有多个工作平台61；在工作台车架63靠近TBM出渣带式输送机21的一侧下方设有一个工作平台。在另一侧从上到下设有两个工作平台。用于操作人员操作通过高压软管与湿喷混凝土泵10连接的混凝土喷头进行隧洞2岩壁的湿喷混凝土衬砌施工。

优选的方案如图3~5中，设备台车4和工作台车6靠近TBM出渣带式输送机21的一侧设有供TBM出渣带式输送机21和输送带支架22通过的空间。由此结构，使设备台车4和工作台车6的运行不被TBM出渣带式输送机21干涉。

优选的方案如图1、3、4中，在工作台车6的顶部设有用于保护通风管5顶部的风管防护罩7，风管防护罩7的前后两端设有上扬段。在风管防护罩7的两侧还设有防护罩操作平台。设置的上扬段使通风管5在被风管防护罩7保护的同时，也被风管防护罩7中间的直线段引导着平滑下沉一段距离，以将隧洞顶部岩壁的空间暴露出来，便于进行湿喷混凝土衬砌施工。

优选的方案如图4、5中，所述的风管防护罩7采用对剖的结构，对剖的风管防护罩7的底部通过防护罩铰座71与工作台车6的顶部连接，对剖的风管防护罩7可沿护罩铰座71的销轴旋转。对剖的风管防护罩7的顶部通过螺栓孔连接。由此结构，便于通风管5进入到风管防护罩7内。

优选的方案如图1~6中，设备台车4和工作台车6的底部设有用于吊挂轨枕和台车轨道16的轨枕、轨道吊运装置8。由此结构，便于设备台车和工作台车在施工完一段后，将后方的台车轨道和轨枕吊挂在轨枕、轨道吊运装置8上，并转移至设备台车和工作台车前方安装，以连续行走施工。轨枕、轨道吊运装置8采用滑轮小车的结构。

优选的方案如图1~6中，行走轮箱12与设备台车4的设备台车架41之间以可升降的方式滑动连接，并能够被销轴锁定；具体结构为，行走轮箱12的立柱与固设在设备台车架41的滑套套接，立柱上设有多个销轴孔，滑套上也设有销轴孔，销轴穿过销轴孔，能够将行走轮箱12锁定在设备台车架41上不同的高度。

在设备台车架41上设有顶座，顶座与行走轮箱12的顶部之间设有可拆卸的螺旋顶13；设置的螺旋顶13便于将设备台车架41整体顶升。

行走轮箱12与工作台车6的工作台车架63之间以可升降的方式滑动连接，并能够被销轴锁定；

在工作台车6上设有顶座，顶座与行走轮箱12的顶部之间设有可拆卸的螺旋顶13。工作台车上行走轮箱12的连接结构与设备台车相同。

优选的方案如图1~6中，在设备台车架41和工作台车架63上还设有轮箱绞提装置14，轮箱绞提装置14通过钢丝绳与行走轮箱12连接。具体结构为，轮箱铰提装置4为卷扬机结构，取下连接行走轮箱2和台车架上的销轴后，以轮箱铰提装置14提升行走轮箱12，即可使行走轮箱12离开台车轨道，将行走轮箱2固定在台车架上。

优选的方案中，在设备台车架41和工作台车架63的底部纵梁411设有横向布置的台车托运装置23，台车托运装置23用于支承在内燃机车平板19上。本例中的台车托运装置23为两端带有法兰的横梁，在底部纵梁411的相应位置也设有法兰，底部纵梁411与台车托运装置23之间通过法兰连接，以便于安装和拆卸。设置的台车托运装置23用于在隧洞内，利用内燃机车轨道20和内燃机车平板19，将设备台车和工作台车托运至下一个施工地点。而不必沿途铺设台车轨道16，节省了施工时间。

优选的方案如图1中，设备台车4上设有设备台车牵引机构1；工作台车6上设有工作台车牵引机构9。本例中的牵引机构采用滑轮组的结构，用于在施工过程中，牵引台车位移。

工作时，启动设备台车上的各个设备，湿喷混凝土泵10出来的混凝土通过高压软管输送到工作台车相应平台，由人工操作软管前端的喷头，将湿喷混凝土喷向隧洞岩壁。在施工过程中，通过风管防护罩7保护通风管5的顶部，避免岩壁反弹料损伤通风管5，并使在施工位置的通风管下沉一段距离，以将隧洞的顶部岩壁暴露出来。

一段施工完成后，通过轨枕、轨道吊运装置8将后方的台车轨道16转移到前方继续施工。当需要长距离转移时，首先在台车架的底部安装台车托运装置23，如图5、6中所示，将横梁通过法兰与台车架的底部纵梁固定连接。利用螺旋顶13将台车架整体顶起。内燃机车平板19进入到台车托运装置23的下方，螺旋顶13将台车架整体降下，使台车架落在内燃机车平板19上。优选的，在台车架与内燃机车平板之间设置有垫块，下落过程中，调节设备台车架上的平衡水箱18内的水位，使设备台车架保持平衡。取下螺旋顶13，利用轮箱绞提装置14将行走轮箱12提起，脱离台车轨道16，并用销轴将行走轮箱12固定在台车架上，由内燃机车平板19沿着内燃机车轨道20将设备台车和工作台车托运到下一个施工地点。本例中的台车架为设备台车架和工作台车架的总称。

台车在隧洞内短距离的移位，由台车自备的牵引机构，牵引台车向前行走。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明中记载的技术特征，在不冲突的前提下，能够互相组合使用，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。