一种放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车的制作方法

本发明涉及建筑施工设备技术领域，具体而言，涉及一种放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车。

背景技术

随着我国城镇化水平的快速提升以及工程设计和施工技术的进步，受特殊条件限制的明挖隧道作为一种重要建筑施工结构形式，在高速铁路建设中应运而生。

在现有和传统技术中，放坡明挖矩形隧道侧墙和顶板施工一般采用模板支架系统，多为散拆散装模板和碗扣支架体系，该方法需采用穿墙螺杆，其面板及背楞等需逐件拼装和拆除，且由于侧墙和顶板分开施工，作业工序多、加固支撑多、整体外观欠佳且施工现场交叉作业时施工难度大。同时，施工效率低下，不利于提高施工质量、保证结构的防水性能，并难以确保施工的安全及工期的控制。

所以，如何改进放坡明挖隧道衬砌台车的结构设计，简化作业工序和设备结构、提高施工效率、降低对交叉作业的干涉影响是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车，以解决现有技术中的隧道衬砌台车存在的作业工序多、加固支撑多、施工效率低下、交叉作业施工难度大等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车，包括模板系统、门架系统和定模脱模系统；所述门架系统的横断面呈π形，包括上部的横梁架构和两侧的立柱架构；所述模板系统包括两侧对立的边模；两个所述边模位于所述门架系统的内腔，且与所述门架系统的顶部内壁铰接；所述定模脱模系统设置在所述模板系统和所述门架系统之间，能够固定所述门架系统和两个所述边模，并驱动所述边模相对于所述门架系统摆动。

其中，外模台车的整体长度优选设计为12米；而为了保证隧道净空，模板台车的全断面单侧加大50毫米。

在上述技术方案的基础上，进一步，所述定模脱模系统包括门架升降机构和边模顶推机构；所述门架升降机构设置于所述门架系统下部，用于控制所述门架系统的升降；所述边模顶推机构位于所述边模与所述门架系统之间，用于控制所述边模的摆动。

在上述技术方案的基础上，进一步，所述门架升降机构和所述边模顶推机构为液压油缸。液压油缸驱动方式可承受压力较大，耐用性高，控制缓慢平稳，并且具有过载保护能力。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述定模脱模系统还包括门架支承机构和边模支承机构；所述门架支承机构位于所述门架系统外围，用于防止所述门架系统向外侧滑移，所述边模支承机构设置在所述边模与所述门架系统之间，用于防止所述边模向所述门架系统平移。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述门架支承机构和所述边模支承机构为丝杆。丝杆调节灵敏快捷，顶升阻力大。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述定模脱模系统还包括锚固装置；所述锚固装置设置在两个所述边模的底端。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，还包括平移系统；所述平移系统包括两个水平顶推油缸，任一所述边模的顶端通过一个所述水平顶推油缸设置在所述门架系统的顶部内壁，能够推动所述边模沿所述门架系统的宽度方向平移。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，还包括加固支撑；所述加固支撑设置在所述门架系统的外侧，用于固定连接基坑边坡。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述门架系统还包括底梁和支腿，所述底梁位于所述立柱架构的下端，所述支腿均匀设置在所述底梁的下沿。

在上述任一技术方案的基础上，进一步，还包括行走机构；所述行走机构包括导轨和电机；所述导轨支撑所述支腿，所述电机驱动所述门架系统相对于所述导轨移动。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车，采用横断面呈π形的门架系统，并设置两侧对立的边模，代替传统的散拆散装模板和碗扣支架体系，刚度高、稳定性好，保证了混凝土结构整体性和设计尺寸要求，提高了施工自动化程度和施工效率。

本发明的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本发明的具体实践可以了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车的断面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车拆下加固支撑后的侧视图；

图3为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车与内模台车组合的断面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车脱模示意图。

图标：1-横梁架构；2-立柱架构；3-边模；4-门架升降机构；5-边模顶推机构；6-门架支承机构；7-边模支承机构；8-锚固装置；9-水平顶推油缸；10-加固支撑；11-底梁；12-支腿；13-导轨；14-电机；15-隧道侧墙；16-隧道顶板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一、现有技术说明：

在现有技术中，放坡明挖矩形隧道侧墙15和隧道顶板16施工一般采用模板支架系统，多为散拆散装模板和碗扣支架体系，该方法需采用穿墙螺杆，其面板及背楞等需逐件拼装和拆除，且由于侧墙和顶板分开施工，作业工序多、加固支撑10多、整体外观欠佳且施工现场交叉作业时施工难度大。同时，施工效率低下，不利于提高施工质量、保证结构的防水性能，并难以确保施工的安全及工期的控制。

二、本发明技术方案概述：

本实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车，包括模板系统、门架系统和定模脱模系统；门架系统的横断面呈π形，包括上部的横梁架构1和两侧的立柱架构2；模板系统包括两侧对立的边模3；两个边模3位于门架系统的内腔，且与门架系统的顶部内壁铰接；定模脱模系统设置在模板系统和门架系统之间，能够固定门架系统和两个边模3，并驱动边模3相对于门架系统摆动。

上述放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车的技术方案，能够较好地解决现有技术中的隧道衬砌台车存在的作业工序多、加固支撑10多、施工效率低下、交叉作业施工难度大等问题：采用横断面呈π形的门架系统，并设置两侧对立的边模3，代替传统的散拆散装模板和碗扣支架体系，刚度高、稳定性好，保证了混凝土结构整体性和设计尺寸要求，提高了施工自动化程度和施工效率。

三、本发明技术方案具体实施方式：

针对上述现有技术方案存在的技术问题，下面结合具体的实施方式对本发明的技术方案做进一步的解释说明：

本实施例提供了一种放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车，其中：图1为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车的断面结构示意图；图2为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车拆下加固支撑10后的侧视图；图3为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车与内模台车组合的断面结构示意图；图4为本发明实施例提供的放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车脱模示意图。如图1～4所示，放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车包括模板系统、门架系统和定模脱模系统；门架系统的横断面呈π形，包括上部的横梁架构1和两侧的立柱架构2；模板系统包括两侧对立的边模3；两个边模3位于门架系统的内腔，且与门架系统的顶部内壁铰接；定模脱模系统设置在模板系统和门架系统之间，能够固定门架系统和两个边模3，并驱动边模3相对于门架系统摆动。

其中，外模台车的整体长度优选设计为12米；而为了保证隧道净空，模板台车的全断面单侧加大50毫米。

在上述实施例的基础上，如图1、3、4所示，进一步地，定模脱模系统包括门架升降机构4和边模顶推机构5；门架升降机构4设置于门架系统下部，用于控制门架系统的升降；边模顶推机构5位于边模3与门架系统之间，用于控制边模3的摆动。其中，门架升降机构4和边模顶推机构5为液压油缸。液压油缸驱动方式可承受压力较大，耐用性高，控制缓慢平稳，并且具有过载保护能力。

在上述实施例的基础上，如图1、3、4所示，进一步地，定模脱模系统还包括门架支承机构6和边模支承机构7；门架支承机构6位于门架系统外围，用于防止门架系统向外侧滑移，边模支承机构7设置在边模3与门架系统之间，用于防止边模3向门架系统平移。其中，门架支承机构6和边模支承机构7为丝杆。丝杆调节灵敏快捷，顶升阻力大。

在上述实施例的基础上，如图1、3、4所示，进一步地，定模脱模系统还包括锚固装置8；锚固装置8设置在两个边模3的底端。使浇筑的混凝土成型完整美观。

在上述实施例的基础上，如图1、2、3、4所示，进一步地，还包括平移系统；平移系统包括两个水平顶推油缸99，任一边模3的顶端通过一个水平顶推油缸99设置在门架系统的顶部内壁，能够推动边模3沿门架系统的宽度方向平移。平移系统能够调整模板系统的衬砌中心与隧道中心对中，并控制侧墙的衬砌厚度。

在上述实施例的基础上，如图1所示，进一步地，还包括加固支撑10；加固支撑10设置在门架系统的外侧，用于固定连接基坑边坡。在固定门架系统和模板系统后，加固支撑10能够牢牢把外模台车固定在隧道基坑中，保证隧道的定位和定型。

在上述实施例的基础上，如图1、2、3、4所示，进一步地，门架系统还包括底梁11和支腿12，底梁11位于立柱架构2的下端，支腿12均匀设置在底梁11的下沿。

在上述实施例的基础上，如图1、2、3、4所示，进一步地，还包括行走机构；行走机构包括导轨13和电机14；导轨13支撑支腿12，电机14驱动门架系统相对于导轨13移动。由于隧道通常长度大，而外模台车的长度尺寸较小，不可能一次性浇筑完整，利用导轨13和电机14，能够沿隧道长度方向逐一浇筑，同时减少交叉作业的施工影响。根据设计需要和实际施工经验，行走机构的行驶速度设计为6.7米每分钟。其中，两条导轨13的间距为8000毫米。

采用上述放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车的施工工法，其中外模台车的就位和固定施工流程如下：

1、行走机构就位

外模液压台车主从行走机构各两套，它们铰接在立柱架构2上。主行走机构由y型电机14驱动一级齿轮减速后，再通过两级链条减速，行走轮直径为φ350mm，台车行走面需硬化或者采用泥结碎石夯实平整，保证高度误差在5cm内，钢轨为43kg/m简易导轨13(方便移动)，枕木为槽钢20#，轨道间距依据隧道断面尺寸而定，电机14选用7.5kw两台。台车设计行走速度约6.7m/min。

2、外模台车就位

外模台车进行对位，先将外模台车开到下环施工位置，再根据测量交底的数据，通过支承在门架边横梁下方底座的水平方向油缸来调整模板的衬砌中心与隧道中心对中，左右可调行程17cm；通过与边侧立柱相连的门架升降机构4的收缩来调整模板的竖向定位，其上下可调行程300mm；通过安装在门架上的边模顶推机构5和边模支承机构7来调整模板的位置。

3、外模台车加固

对位准确之后将边模3加固，通过门架支承机构6、边模顶推机构5、边模支承机构7以及加固支撑10对台车模板进行加固，边模3底部通过锚固装置8进行紧固，边模3行走纵梁处对地支撑丝杆必须牢固支承于地面上。

特别说明：外模台车开到下一作业区段内应将外模台车进行打磨，并涂脱模剂。

上述放坡明挖隧道矩形结构衬砌外模台车及其施工工法，与传统的散拆散装模板和碗扣支架体系及其施工方法比较，具有如下优势：

1、矩形外模液压衬砌台车采用整体钢模系统刚度高、稳定性好，保证了混凝土结构整体性和结构尺寸满足设计要求，也保证了混凝土外观密实、美观。

2、外模台车操作自动化程度高，矩形外模液压衬砌台车的行走均采用电机14整体驱动，定模、脱模采用液压油缸自动控制，操作方便，工序简单，劳动强度低，降低了人工及吊装机械成本；台车整套成模自动固定，减少了传统方法中临时支撑等材料，节约了施工成本，并且有利于保持现场文明整洁。

3、工作效率高，矩形外模液压衬砌台车是以组合式钢结构门架支撑大型钢结构模板系统，采用电动行走，行走速度6.7m/min，就位及加固快速简便，且模板加固不需施工穿墙螺杆，避免了使用穿墙拉杆部位易漏水的隐患。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。