变断面可调式衬砌台车的应变监测方法与流程

本发明主要涉及隧道过渡段断面衬砌施工技术，尤其涉及一种变断面可调式衬砌台车的应变监测方法。

背景技术：

隧道过渡段断面衬砌台车是进行隧道施工专用设备，其用于对隧道断面的衬砌施工。

目前，现有的隧道过渡段断面衬砌台车主要包括骨架单元、由顶模板和两个侧模板及两个底模板组成的弧形模板单元、衔接模板单元和支撑单元。支撑单元能够推动各侧模板带着相应的底模板向外摆动，使得模板单元的外轮廓向外扩张，从而满足于不同大小断面的隧道，以降低施工成本。

由于现有的隧道过渡段断面衬砌台车拱部不能调整，导致隧道有连续多个断面时，台车不能满足施工要求，并且，这种连续多个断面时，衬砌台车无法进行有效的应变监测，严重影响了施工质量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作方便、能满足连续断面的施工需求、可提高施工效率和施工质量、能提高施工安全性的变断面可调式衬砌台车的应变监测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种变断面可调式衬砌台车的应变监测方法，所述衬砌台车包括多个顶模单元、一对边模单元、一对顶模支撑梁、一对平调机构、横移车架、中间支撑柱、一对纵横移升降机构和一对横调油缸；所述监测方法包括以下步骤：

s1：由下至上将纵横移升降机构、中间支撑柱、横调油缸、横移车架、平调机构、顶模支撑梁、边模单元和顶模单元进行拼装形成变断面可调式衬砌台车；

s2：在纵横移升降机构、中间支撑柱、横移车架、边模单元和顶模单元上设置应变片，在边模单元和顶模单元上设置钢筋计；

s3：设置各应变片和钢筋计的监测频率；

s4：设置应变片的预警值为700με，设置钢筋计的预警值为140mpa；

s5：由下至上进行浇筑并进行实时应变监测，当应变片和/或钢筋计所受载荷超过相应预警值时，发出停止浇筑的预警信息；当应变片和钢筋计所受载荷在相应预警值内时，保持继续浇筑直至浇筑完成。

作为上述技术方案的进一步改进：

当横调油缸驱使一对纵横移升降机构通过横移车架带动顶模支撑梁向两侧移动和/或当平调机构带动顶模单元以及顶模支撑梁向两侧移动时，将拱顶部的两个顶模单元解除相互连接，使两个顶模支撑梁之间以及位于拱顶部的两个顶模单元之间形成补充空间，然后将顶模补充单元和顶模补充支撑架安装至相应的补充空间内并与相应的顶模单元以及顶模支撑梁形成补充连接形成新的拱顶部，在新的拱顶部上设置应变片进行监测。

在步骤s3中，保证随着浇筑的进行其监测频率逐渐降低。

在0m至11m的浇筑高度范围内，设置各应变片的监测频率为3min-5min一次，设置各钢筋计的监测频率为15min-60min一次。

在11m至14m的浇筑高度范围内，设置各应变片的监测频率为12min-15min一次，设置各钢筋计的监测频率为50min-60min一次。

在浇筑结束时，设置各应变片的监测频率为15min-20min一次，设置各钢筋计的监测频率为50min-60min一次。

在拆模阶段，设置各应变片的监测频率为25min-30min一次。

所述顶模单元包括顶模板和顶模支撑件，所述顶模板通过顶模支撑件与顶模支撑梁连接，相应的应变片和钢筋计设置在顶模支撑件上，其中钢筋计在径向方向靠近拱顶部中线、应变片在径向方向远离拱顶部中线。

所述边模单元包括边模板和边模支撑件，所述边模板与顶模板铰接，所述边模板通过边模支撑件与纵横移升降机构边侧连接，相应的应变片和钢筋计设置在边模支撑件上，其中在同一弧线上的所述钢筋计靠近拱顶部、应变片远离拱顶部。

所述顶模补充单元包括顶模补充板和补充支撑杆，所述顶模补充板设置在补充空间内并与顶模板铰接，所述补充支撑杆连接所述顶模补充板和顶模补充支撑架，相应的应变片设置在补充支撑杆上。

所述横移车架包括内固定梁和一对外横移套架，所述内固定梁与中间支撑柱顶部固定连接，所述外横移套架滑装在内固定梁上，一对纵横移升降机构与相应侧的外横移套架固定连接，一对平调机构与相应侧的外横移套架滑接，相应的应变片设置在内固定梁上。

所述纵横移升降机构包括纵横移架和升降油缸，所述外横移套架与纵横移架固定连接，所述横调油缸与相应侧的纵横移架连接，所述升降油缸安装在纵横移架上，所述升降油缸底部安装有纵移滚轮，所述纵横移架底部设有横移滚轮，相应的应变片设置在纵横移架上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明变断面可调式衬砌台车的应变监测方法，较传统方法而言。该衬砌台车的纵横移升降机构和顶模单元均可以实现横向拓宽移动，即实现了纵横移升降机构和拱部调节拓宽功能，通过在纵横移升降机构、中间支撑柱、横移车架、边模单元和顶模单元上设置应变片，在边模单元和顶模单元上设置钢筋计实现实时应变监测，实现了对整体衬砌台车的应变预警，其结构简单、操作方便，能满足连续断面的施工需求，大大降低了施工成本，提高了施工效率，提高了施工的安全性。

附图说明

图1是本发明变断面可调式衬砌台车的结构示意图。

图2是图1的a处放大结构示意图。

图3是图1的b处放大结构示意图。

图4是图1的c处放大结构示意图。

图5是本发明变断面可调式衬砌台车调节状态的结构示意图。

图6是本发明变断面可调式衬砌台车调节补充后的结构示意图。

图7是图6的d处放大结构示意图。

图8是本发明变断面可调式衬砌台车的应变监测方法的流程图。

图中各标号表示：

1、顶模单元；11、顶模板；12、顶模支撑件；121、竖向支撑杆；1211、竖向丝杆；1212、竖向螺纹套杆；122、斜向支撑杆；1221、斜向丝杆；1222、斜向螺纹套杆；13、横向拉件；131、横向丝杆；132、横向螺纹套杆；14、锁紧机构；141、连接座；142、锁片；2、边模单元；21、边模板；22、边模支撑件；221、边模支撑杆；2211、边模螺纹套杆；2212、边模丝杆；222、边模锚杆；3、顶模支撑梁；4、平调机构；41、平移油缸；42、支撑台；43、扣轮；5、顶模补充单元；51、顶模补充板；52、补充支撑杆；521、竖向补充丝杆；522、竖向补充螺纹套杆；6、顶模补充支撑架；61、补充横梁；62、支撑横梁；63、竖梁；7、横移车架；71、内固定梁；72、外横移套架；73、延长块；8、中间支撑柱；9、纵横移升降机构；91、纵横移架；92、升降油缸；93、纵移滚轮；94、横移滚轮；10、横调油缸。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图8示出了本发明变断面可调式衬砌台车的应变监测方法的一种实施例，衬砌台车包括多个顶模单元1、一对边模单元2、一对顶模支撑梁3、一对平调机构4、横移车架7、中间支撑柱8、一对纵横移升降机构9和一对横调油缸10；监测方法包括以下步骤：

s1：由下至上将纵横移升降机构9、中间支撑柱8、横调油缸10、横移车架7、平调机构4、顶模支撑梁3、边模单元2和顶模单元1进行拼装形成变断面可调式衬砌台车；

s2：在纵横移升降机构9、中间支撑柱8、横移车架7、边模单元2和顶模单元1上设置应变片，在边模单元2和顶模单元1上设置钢筋计；

s3：设置各应变片和钢筋计的监测频率；

s4：设置应变片的预警值为700με，设置钢筋计的预警值为140mpa；

s5：由下至上进行浇筑并进行实时应变监测，当应变片和/或钢筋计所受载荷超过相应预警值时，发出停止浇筑的预警信息；当应变片和钢筋计所受载荷在相应预警值内时，保持继续浇筑直至浇筑完成。

较传统方法而言。该衬砌台车的纵横移升降机构9和顶模单元1均可以实现横向拓宽移动，即实现了纵横移升降机构9和拱部调节拓宽功能，通过在纵横移升降机构9、中间支撑柱8、横移车架7、边模单元2和顶模单元1上设置应变片，在边模单元2和顶模单元1上设置钢筋计实现实时应变监测，实现了对整体衬砌台车的应变预警，其结构简单、操作方便，能满足连续断面的施工需求，大大降低了施工成本，提高了施工效率，提高了施工的安全性。

本实施例中，当横调油缸10驱使一对纵横移升降机构9通过横移车架7带动顶模支撑梁3向两侧移动和/或当平调机构4带动顶模单元1以及顶模支撑梁3向两侧移动时，将拱顶部的两个顶模单元1解除相互连接，使两个顶模支撑梁3之间以及位于拱顶部的两个顶模单元1之间形成补充空间，然后将顶模补充单元5和顶模补充支撑架6安装至相应的补充空间内并与相应的顶模单元1以及顶模支撑梁3形成补充连接形成新的拱顶部，在新的拱顶部上设置应变片进行监测。通过顶模补充单元5和顶模补充支撑架6与拓宽后的补充空间形成弥补，构成了适应新断面的拱部结构。新的拱顶部上设置应变片进行监测，进一步提高了监测的精准性。

本实施例中，在步骤s3中，保证随着浇筑的进行其监测频率逐渐降低。这样设置，形成由下至上的阶梯式监测频率，适应工况，整体监测得到优化。

本实施例中，在0m至11m的浇筑高度范围内，设置各应变片的监测频率为3min-5min一次，设置各钢筋计的监测频率为15min-60min一次。具体的各应变片的监测频率为5min一次，具体的在0m至2m时，各钢筋计的监测频率为15min一次，在2m至8m时，各钢筋计的监测频率为30min一次，在8m至11m时，各钢筋计的监测频率为60min一次。

本实施例中，在11m至14m的浇筑高度范围内，设置各应变片的监测频率为12min-15min一次，设置各钢筋计的监测频率为50min-60min一次。具体的各应变片的监测频率为15min一次，各钢筋计的监测频率为60min一次。

本实施例中，在浇筑结束时，设置各应变片的监测频率为15min-20min一次，设置各钢筋计的监测频率为50min-60min一次。具体的各应变片的监测频率为20min一次，各钢筋计的监测频率为60min一次。

本实施例中，在拆模阶段，设置各应变片的监测频率为25min-30min一次。具体的各应变片的监测频率为30min一次。

本实施例中，平调机构4包括平移油缸41和一对支撑台42，一对支撑台42底部设有扣轮43，一对支撑台42通过扣轮43呈间隔滑装在横移车架7上，平移油缸41的两端连接一对支撑台42、且平移油缸41与横移车架7铰接。当需要横向拓宽时，启动平移油缸41，由于支撑台42通过扣轮43滑装在横移车架7上，支撑台42会在横移车架7实现横向移动，而带动顶模单元1以及顶模支撑梁3向两侧移动，到达所需位置时，由平移油缸41自身约束和支撑台42下压力实现定位，保证拓宽后的稳定性，其结构简单，设计巧妙。

本实施例中，顶模单元1包括顶模板11和顶模支撑件12，顶模板11通过顶模支撑件12与顶模支撑梁3连接，相应的应变片和钢筋计设置在顶模支撑件12上，其中钢筋计在径向方向靠近拱顶部中线、应变片在径向方向远离拱顶部中线。各顶模板11通过顶模支撑件12与顶模支撑梁3形成连接，构成对顶模板11的支撑体系，其结构简单可靠。

本实施例中，顶模支撑件12包括竖向支撑杆121和斜向支撑杆122，竖向支撑杆121连接顶模板11和顶模支撑梁3，斜向支撑杆122连接竖向支撑杆121和顶模支撑梁3。通过竖向支撑杆121和斜向支撑杆122的配合，大大提高了支撑体系的强度。

本实施例中，竖向支撑杆121包括竖向丝杆1211和一对竖向螺纹套杆1212，一根竖向螺纹套杆1212与顶模板11铰接，另一根竖向螺纹套杆1212与顶模支撑梁3固接，竖向丝杆1211与一对竖向螺纹套杆1212螺纹连接，斜向支撑杆122连接位于上部的竖向螺纹套杆1212。该结构中，通过铰接结构，能够适应弧形的变化；而通过竖向丝杆1211和竖向螺纹套杆1212的螺纹连接，能实现顶模板11与顶模支撑梁3之间间距的可调性，进一步提高了整体结构的适应能力。

本实施例中，斜向支撑杆122包括斜向丝杆1221和一对斜向螺纹套杆1222，一对斜向螺纹套杆1222分别与竖向螺纹套杆1212以及顶模支撑梁3铰接，斜向丝杆1221与一对斜向螺纹套杆1222螺纹连接。通过铰接结构，能够适应弧形的变化；而通过斜向丝杆1221和斜向螺纹套杆1222的螺纹连接，能实现顶模板11与顶模支撑梁3之间间距的可调性，进一步提高了整体结构的适应能力。

本实施例中，位于拱顶部的两根竖向支撑杆121之间连接有横向拉件13。该横向拉件13的设置，提高了位于拱顶部的两根竖向支撑杆121之间的稳定性和强度。

本实施例中，横向拉件13包括横向丝杆131和一对横向螺纹套杆132，一对横向螺纹套杆132分别与两侧的竖向螺纹套杆1212铰接，横向丝杆131与一对横向螺纹套杆132螺纹连接。通过铰接结构，能够适应弧形的变化；而通过横向丝杆131和横向螺纹套杆132的螺纹连接，能实现位于拱顶部的两根竖向支撑杆121之间间距的可调性，进一步提高了整体结构的适应能力。

本实施例中，边模单元2包括边模板21和边模支撑件22，边模板21与顶模板11铰接，边模板21通过边模支撑件22与纵横移升降机构9边侧连接，相应的应变片和钢筋计设置在边模支撑件22上，其中在同一弧线上的钢筋计靠近拱顶部、应变片远离拱顶部。各边模板21通过边模支撑件22与纵横移升降机构9形成连接，构成对边模板21的支撑体系，其结构简单可靠。

本实施例中，边模支撑件22包括边模支撑杆221和边模锚杆222，边模板21通过边模支撑杆221与纵横移升降机构9边侧连接，边模板21还通过边模锚杆222与隧道底部连接。通过边模支撑杆221和边模锚杆222的配合，大大提高了支撑体系的强度。

本实施例中，边模支撑杆221包括边模螺纹套杆2211和一对边模丝杆2212，一对边模丝杆2212分别与边模板21以及纵横移升降机构9边侧铰接，边模螺纹套杆2211分别与一对边模丝杆2212螺纹连接。通过铰接结构，能够适应弧形的变化；而通过边模丝杆2212和边模螺纹套杆2211的螺纹连接，能实现边模板21与纵横移升降机构9之间间距的可调性，进一步提高了整体结构的适应能力。

本实施例中，各相邻的顶模板11之间相互铰接。通过顶模板11之间的相互铰接，保证了弧度的可调性，能够适应弧形的变化。

本实施例中，各相邻的顶模板11之间设有锁紧机构14。该锁紧机构14的设置，能对顶模板11通过铰接调整后进行锁定，大大提高了施工质量。

本实施例中，锁紧机构14包括一对连接座141和一块锁片142，一对连接座141分设在相邻的顶模板11上，锁片142的两端分别与相应的连接座141紧固连接。该结构中，当各顶模板11调整到所需位置时，通过锁片142与连接座141形成紧固连接以完成锁定，其结构简单易行。

本实施例中，顶模补充单元5包括顶模补充板51和补充支撑杆52，顶模补充板51设置在补充空间内并与顶模板11铰接，补充支撑杆52连接顶模补充板51和顶模补充支撑架6，相应的应变片设置在补充支撑杆52上。通过顶模补充板51与两侧的顶模板11铰接形成新的拱顶结构，再通过补充支撑杆52形成支撑，保证新的拱顶结构的稳定性。

本实施例中，补充支撑杆52包括竖向补充丝杆521和一对竖向补充螺纹套杆522，一根竖向补充螺纹套杆522与顶模补充板51铰接，另一根竖向补充螺纹套杆522与顶模补充支撑架6固接，竖向补充丝杆521与一对竖向补充螺纹套杆522螺纹连接。通过铰接结构，能够适应弧形的变化；而通过竖向补充丝杆521和竖向补充螺纹套杆522的螺纹连接，能实现顶模补充板51与顶模补充支撑架6之间间距的可调性，进一步提高了整体结构的适应能力。

本实施例中，顶模补充支撑架6包括补充横梁61、支撑横梁62和多根竖梁63，补充横梁61设置在补充空间内并与顶模支撑梁3连接，支撑横梁62通过多根竖梁63安装在补充横梁61上，竖向补充螺纹套杆522与支撑横梁62固接。该结构中，通过补充横梁61、支撑横梁62和多根竖梁63构成新的拱顶结构的支撑体系，保证新的拱顶结构的稳定性。

本实施例中，横移车架7包括内固定梁71和一对外横移套架72，内固定梁71与中间支撑柱8顶部固定连接，外横移套架72滑装在内固定梁71上，一对纵横移升降机构9与相应侧的外横移套架72固定连接，一对平调机构4与相应侧的外横移套架72滑接，相应的应变片设置在内固定梁71上。横调油缸10驱动纵横移升降机构9横向移动，从而带动外横移套架72在内固定梁71上移动，最终实现拓宽功能，其结构简单巧妙。

本实施例中，横移车架7还包括延长块73，延长块73补充连接在内固定梁71的两端。该延长块73的设置能够补长内固定梁71，相当延长了外横移套架72可变行程，能适应于大跨度的变断面隧道施工，其结构简单，构思巧妙。

本实施例中，纵横移升降机构9包括纵横移架91和升降油缸92，外横移套架72与纵横移架91固定连接，横调油缸10与相应侧的纵横移架91连接，升降油缸92安装在纵横移架91上，升降油缸92底部安装有纵移滚轮93，纵横移架91底部设有横移滚轮94，相应的应变片设置在纵横移架91上。当需要拓宽时，可先铺设横移轨道，通过纵横移架91底部的横移滚轮94承载在横移轨道上，此时，升降油缸92收缩，使纵移滚轮93脱离纵移轨道，再启动横调油缸10，驱动纵横移升降机构9横向移动，从而带动外横移套架72在内固定梁71上移动，最终实现拓宽功能。升降油缸92还可以带动顶模单元1下降，利于脱模。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。