衬砌台车说明书(全)

一、前言：

本台车是我公司自行设计、开发研制的以电动机驱动行走机构带动台车行走，利用液压油缸和螺旋千斤调整模板到位及收模而使隧道混凝土成型的用于铁路、公路隧道模板衬砌的施工机械。

本台车根据施工方提供的隧道断面图和施工技术要求而设计制造的，具有成本较低、结构可靠、操作方便、衬砌速度快、隧道成型面好等优点。

本说明书重点阐述了衬砌台车的结构特点，质量技术要求，安装、拆卸方法，施工中操作的步骤及注意事项。

二、总体设计说明：

2．1、总体设计构思：

   衬砌台车的作用主要是满足隧道二次衬砌，提高隧道衬砌质量，减轻工人作业强度，达到迅速、安全、可靠、方便、省力的施工目的。

   本台车采用轨行式，液压动力控制立、拆模作业。

2.2、设计规范与标准：

   （1）、《钢结构设计手册》

   （2）、《钢结构焊接规范》

   （3）、《钢结构工程施工质量验收规范》

   （4）、《铁路桥涵施工技术规范》

   （5）、《机械设计手册》

2.3、全液压自行式台车受力分析：

台车在衬砌过程中，两侧边模主要受砼的侧向挤压力，顶部模板主要受砼的压力，门架部份既受侧向力又受正压力。由于模板最下端和台车最宽处存在截面积差，故在浇注过程中，台车还是受砼对它的浮力。

2.3.1、 侧压力的确定（侧压力只与浇注混凝土高度有关，与厚度无关）。

根据《建筑手册》中“现浇砼结构模板的设计”可知侧压力公式为：

F=0.22rct0β1β2V1/2

F—新浇筑砼对模板的最大侧压力（KN/M2）

rc—混凝土的重力密度（KN/M3）

t0—新浇筑混凝土的初时间（h），可按实测确定，当缺乏试验资料时，可采用t0=200/（T+15）计算（T为混凝土的温度oC）

V—混凝土的浇筑速度（m/h）

β1—外加剂影响修正参数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2

β2—混凝土坍落度影响修正参数，当坍落度小于30mm时取0.85,50∽90mm时取1.0, 110∽150mm时取1.15

（1）、各参数的确定：

①rc取24KN/ M3

②t0=200/(T+15)

=200/(25+15)

=5

3V的确定

施工时采用混凝土输送泵浇注，输送泵排量为25∽30m3/h，取最大值30m3/h，浇注混凝土平均厚度取1.0m，两边平衡浇注，考虑到浇注时，换管与时间耽误，取修正系数0.75，故：

0.75x30m3/h=(1.0x10xV)x2

V=1.125m/h

4β1取1.0

5β2取1.15

（2）、侧压力计算：

F=0.22x24x5x1.125x1x1.15

 =32.20 KN/M2

2.3.2、边模的强度验算

（1）、模板强度验算

面板厚度12mm，间距250布置75#角钢，将侧压力视为均布载荷：

均布载荷：q=F x 0.25/1000

           =32.2x0.25/1000

           =8.05N/mm

弯   矩： M=ql2/8

            =8.05x15002/8

            =226.4x104  N·mm

模板截面模量：  W=1/6 x (250x62)+9.93x103x2

                  =20.526 x 103 mm3

设计应力：    σ=M/W

= 226.4x104/(20.526x103)

                =110.3N/mm2模板强度合符要求。

注：fm为模板设计许用应力规范值。

（2）、弧板强度验算：

弧板截面模量W=1/6［12 x (250/2)2］

=31.250 x 103mm3

            为了计算方便，将弧板按直板计算：

      均布载荷：  q=(Fx2025/1000)x1/2

                   =32.2 x 2025/1000 x 1/2

                    =32.60N/mm

       弯   矩：   M=ql/8

                      =32.6x20252/8

                      =1671x104N·mm

设计应力：       σ=M/W

                     =1671x104/(3x31.25x103)

                     =178.24N/mm2≤fm=215N/mm

(注：所有弯矩至少由3块弧板承担) 

弧板强度合符要求。

（3）、弧板联接梁的强度验算：

    弧板联接梁为［18#组焊

截面模量：  W=137x103 x2

                  =274x103 mm3 

均布载荷：  q=Fx1500/1000

      =32.2x1500/1000

                  =48.3N/mm

弯   矩：   M=ql2/8

=48.3x15002/8

=1358.4x104  N·mm

设计应力：   σ=M/W

                  =1358.4x104/(274x103)

                  =49.57N/mm<弧板联接梁强度符合要求

2.3.3、上拱板的强度验算

上拱板与横梁联接成为一个穹形钢体，承受的正压力远大于侧向压力

故只需对上模板受正压力进行强度验算。

模板每平方米上所受正压力，即混凝土的自重，衬砌厚度按1.5米计算，正压力：

N=24 KN/m3  x 1.5m

 =36 KN/m2

较侧压力32.2KN/m2稍大，但上模板刚度较下模板好。由下模板的计算

可知，设计应力远小于许用应力，通过计算亦可得出上模板强度是符合要求的，在此不作计算。

三、各部件组成

台车一般由模板总成、托架总成、平移机构、门架总成、主从行走机构、侧向液压油缸、侧向支承千斤、托架支承千斤、门架支承千斤等组成。

模板总成：模板由1~2块顶模及2~4块边模构成横断面，顶模与顶模之间通过螺栓联成整体，边模与顶模通过铰耳轴联接。每节模板做成1.5米宽，由多节组合而成，模板之间皆由螺栓联接。模板上开有呈品字型排列的工作窗，顶部安装有与输送泵Φ125接口的注浆装置。

托架总成：托架主要承受浇铸时上部混凝土及模板的自重，它上承模板，下部通过液压油缸和支承千斤传力于门架。托架由两根纵梁、两根边横梁、多根中横梁及立柱组成。纵梁由钢板焊接成工字形截面；边横梁及多根中横梁由工字钢制造；立柱由工字钢制造。

平移机构：一台液压台车，平移机构前后各一套，它支承在门架边横梁上。平移小车上的液压油缸（GE160/90─300）上与托架纵梁相连，通过油缸的收缩来调整模板的竖向定位及脱模，其调整行程为300mm；而水平方向上的油缸（GE90/50─200）用来调整模板的衬砌中心与隧道中心是否对中，左右可调行程为100mm。

门架总成：门架是整个台车的主要承重构件，它由横梁、立柱及纵梁通过螺栓联接而成，各横梁及立柱间通过联接梁及斜拉杆联接。液压台车的主要结构由钢板焊接，整个门架保证有足够的强度，刚度和稳定性。门架横梁由钢板焊接成I或Ⅱ字形截面；立柱同样由工字钢焊接成I或Ⅱ字形截面；纵梁采用钢板焊接而成；斜支承采用工字钢或槽钢；各联接梁采用槽钢、工字钢或角钢。

主从行走机构：液压台车主从行走机构各两套，它们铰接在门架纵梁上。主行走机构由Y型电机驱动一级齿轮减速后，再通过两级链条减速，其行走速度为8m/min，行走轮直径为φ350mm;

侧向液压油缸：侧向液压油缸主要是为边模板脱模，同时起着支承模板的作用，侧向油缸（GE100/63─400），根据衬砌长度选用4个油缸，其调整行程为250mm。

侧向螺旋千斤：安装在门架上的螺旋千斤用来支承、调节模板位置，承受灌注混凝土时产生的压力。螺杆直径为65mm，其调整行程为250mm。考虑此台车的特别性螺杆为单螺杆。

托架支承千斤：它主要为改善浇注混凝土时托架纵梁的受力条件，保证托架的可靠和稳定。螺杆直径为65mm，其调整行程为150mm。

门架支承千斤：它联接在门架纵梁下面，台车工作时，它顶在轨道面上，承受台车和混凝土的重量，改善门架纵梁的受力条件，保证台车工作时门架的稳定。螺杆直径为65mm，其调整行程为200mm。

四、机、液、电系统

4.1、机械系统

台车行走采用两套机械传动装置，通过一级齿轮减速器和两级链条减速后驱动台车行走。为实现两套驱动装置同步，采用两台电机同时起动；为满足工况要求，电机可进行正、反转运行。

4.2、液压系统

台车液压系统采用三位四通手动换向阀进行换向，来实现油缸的伸缩。左右侧向油缸各采用一个换向阀控制两侧水平油缸的动作；四个竖向油缸各用一个换向阀控制其动作；两个小车平移油缸各用一个换向阀操作；利用双向液控单向阀对四个竖向油缸进行锁闭，保证模板不致下降，采用单向节流阀调节油缸的运动速度。

当换向阀处于中位时，系统卸荷，防止系统发热；直回式回油滤清器和集成阀块简化了系统管路。

4.3、电气系统

电气系统主要对油泵电机的起停及行走电机的正反向运行进行控制。行走电机没有正反转控制及过载保护。

五、衬砌模板台车质量技术要求

5.1、一般要求    

（1）、要求模板台车为全液压自引式，可纵向不小于30cm横向不小于15cm调整，油缸行程满足施工要求；

（2）、模板台车的零部件、元器件应严格按照要求制作和按国家标准选购；

（3）、模板台车拼装完成后整机液压、电气系统无漏油、漏电现象，电气、液压系统各参数应达到设计要求，并符合国家相关规范和标准；

（4）、模板台车的刚度、强度应达到施工要求，并有相关的技术措施确保台车在衬砌1000m后无明显变形；   

（5）、制作方交付混凝土衬砌模板台车时，必须提供产品检验合格报告和使用钢材的规格、型号、生产厂家、合格证，购买的零部件、元器件等的质量合格证或相关资料，不得使用旧材。

（6）、在相同条件下,需方有权利选择混凝土衬砌模板台车的技术指标比国家标准和行业技术标准规范的权利。 

5.2、模板台车总体参数标准

（1）、刚度、强度要求：间接（包括边墙基础）部分变形不超过2.5mm，其它部分变形不超过2㎜。组与组搭接不超过8㎜。

（2）、结构设计要求

台车模板厚度为12mm，单幅模板宽度为1500mm；门架立柱底部设置一个支撑，每榀门架必须配置斜支撑、水平支撑、侧模支撑；第一排观察窗到边墙基础高度在1500mm-2000mm之间，观察窗尺寸为450mm×500mm，并采取有效措施，保证观察窗的结构不变形；根据止水带安装要求设计相应的配堵头板角钢、螺栓。要求单块模板具有互换性。行走系统必须是一个框架结构，不能侵占尽空。

（3）、单块模板制造公差见表1

表1 单块模板制造公差

模板拼装检查后喷涂防锈漆，喷涂前表面应打磨干净，无焊渣、毛刺、飞边。模板储存、运输、吊装应有防变形措施。整体尺寸标准误差见表2： 

表2  整体尺寸标准误差表

表3 模板安装允许偏差和检验方法

6.1、因隧道施工方法不同，台车安装方法分为洞外安装后自行进洞和洞内吊装两种。若采用洞内安装，应事先将安装地带开挖轮廓适当放大，一般放大50—80cm。并根据隧道断面大小及台车长度，在拱部沿轴线设注浆锚杆3—6支，间隔约为1/4模板长度，并将锚杆端部弯成弯勾，以利栓挂手拉葫芦。因洞内空间有限，运输台车部件应合理安排先后顺序。先将骨架组装好并接好行走电机，以便安装模型板。拱模板拼装好后用手拉葫芦吊起，移动台车骨架到拱模板下，安装拱模。边模板侧立在隧道边墙上，待拱模安装好后依次用手拉葫芦吊起安装在拱模板上。若采用洞外吊装，吊装前应选择便于进洞的安装地段，安装完后台车轴线与隧道轴线夹角应不大于5度。

6.2、铺设轨道：枕木和钢轨必须合乎要求，铺设后轨距误差控制在±10mm以内；轨道与枕木必须用道钉固定，防止台车行走时发生危险；枕木间距不得大于70㎝，以免钢轨被压断。

6.3、吊装：根据场地条件选择适当吨位的吊车，主件吊装用钢丝绳不小于φ16。按先后顺序组装台车，组装中必须注意安全。

6.4、安装质量的要求：因台车在出厂前已进行过厂内拼装、调试，故在现场应顺利组装。模板外表面尽量避免使用气割和电焊的方法影响质量，确有因运输变形的情况应尽量校正，具体要求如下：

1全车所有螺栓必须齐全，且拧紧。

2所有模型板拱板连接处的定位销窗口处的铰销、定位销必须全部存在、并打紧，防止在使用中产生错台。

3所有螺旋千斤顶必须在螺纹部分涂黄油，保证旋转自由。

4电气系统安装必须是专业电工进行操作，确保安全操作。

5液压系统试车后，要确保所有油缸动作自如，所有接头处无漏洞现象。

6在安装丝杠时，要保证纵向同一排丝杠转向一致，以免操作时出现互锁现象。

以上要求既是对安装人员的要求，也是用户操作使用中应注意的问题。

七、就位

    7.1、安装试车合格后，在确保台车上下、左右无障碍物的情况下，启动行走电机，操作台车前行至待衬砌里程，前后反复动作几次，使台车结构放松，停在正确衬砌位置，关闭行走电机，并在行走轮处打好木楔或使用阻车器，防止溜车或衬砌中骨架受偏力产生位移，引起跑、爆模。

7.2、旋紧底梁下的螺旋支腿，应确保底板落在坚实的基础上。

7.3、在拆掉所有边模支承丝杠一端铰销的情况下，启动液压油泵，操纵升降油缸上升至设计拱顶标高，锁紧举升油缸上的机械锁紧螺母；操纵调心油缸，使台车中线对正隧道中线，旋下台梁下支腿并拧紧；操纵边模油缸使边模伸出至设计尺寸。若油缸动作不同步，可采用锁紧靠近一个油缸的丝杠，继续动作操作阀使同排其他油缸继续伸出。微量调节时可用丝杠。边模达到设计尺寸后，连接好所有边模杠并确保旋紧。

7.4、台车就位结束后，必须关掉液压油泵电源，以免误动阀组操作手柄，使台车结构变形或损坏液压缸。

7.5、在模型板外表面涂模剂。

7.6、安装堵头板，并加设必要的支撑。

7.7、此台车受断控制施工衬砌时门架内一定要6道内衬，内衬力约350公斤每根.边模底用边墙钢筋拉死。以防边模爆模。

八、灌注

8.1、灌注起始，应从距离基础上约1.5—2㎝处的作业窗开始灌注，并注意倒换灌注位置，防止局部受力过大引起变形，灌注过程中，严格控制左右高差不大于80㎝。严禁由拱顶的浇注。

8.2、开始灌注混凝土的速度应不大于衬砌上升速度。

8.3、当灌注至拱肩处时，应设专人在拱部端头处观察排气口，以防灌满后过度泵送压坏模型板。

8.4、灌注过程中，采用捣固棒捣固即可，若需在模型板内侧安装使用平板式振荡器，应事先增加辅助支撑，且以高频振荡为宜，每次振荡时间不超过60秒。

九、护养、脱模

灌注结束后，养护到规定时间，即可准备脱模。

9.1、拆除堵头板和支承。

9.2、启动液压油泵，操纵边模油缸微量外伸，使丝杠松动。拆除边模所有丝杠后，操纵边模油缸，使边模板收回，脱离成型表面。

9.3、操纵举升油缸微量上升后，松开锁紧螺母和台梁下的螺旋支腿，反向推动举升油缸控制手柄，使举升油缸受模板自重下降，拱模脱离成型表面。

9.4、旋起底梁下螺旋支腿，取掉行走轮处的木楔或阻车器，操纵台车前行，至下一衬砌位置。

9.5、台车模板与已衬砌表面搭接时，搭接长度不大于100mm。以免搭接过长造成错台。

十、使用中应注意的问题

10.1、因举升油缸与台车为螺栓连接，操纵举升油缸上升时，四个油缸应均匀、循环上升，严禁一个油缸上升过多而其余油缸未动作，造成油缸损坏。

10.2、所有作业窗、丝杆处的定位销、铰销遗失后，必须补充同等规格尺寸的销子，不得用其他不合要求的物品代替，以防产生错台或跑模。

10.3、全车螺栓必须每10个工作循环检查一次。

10.4、丝杆螺纹外露部分必须用物品加以覆盖，防止使用中粘上混凝土而失去作用。

10.6、操纵边模油缸动作前，应仔细检查丝扛是否拆除，避免因丝扛未拆除时动作油缸造成模板变形。

10.7、每个工作循环要检查清理工作窗上积土，预防窗门变形。