新中梁山隧道大跨可调断面衬砌台车设计与应用

1、 新中梁山隧道大跨可调断面衬砌台车设计与应用 李绍锋中铁十七局集团第一工程有限公司 山西太原 030032【摘要】在隧道施工中，遇到衬砌断面变化频繁，断面尺寸变化较大，工期紧张的情况下，进行二次衬砌施工，衬砌台车的设计显得尤为重要。本文以成渝客专新中梁山隧道大跨段衬砌台车的设计与使用为例，主要讲述了如何从衬砌台车的设计与使用上减少洞内施工的干扰、节约成本、缩短工期、确保施工安全。【关键词】大跨段；衬砌台车；设计与应用1.工程概况新中梁山隧道是成渝铁路客运专线重点控制工程，采用左右线分修，左线长4124m，右线长4119m，两线间距19.165.3m，最大埋深270m，最小埋深只有4.7m。隧道

2、从正线引出3条联络线，左线引出重庆北左联络线隧道接入襄渝二线双碑隧道，右线引出重庆北右联络线隧道接入襄渝二线双碑隧道以及引出重庆西右联络线隧道接入渝黔铁路新双碑隧道。联络线两端均采用喇叭口大跨段过渡接入正线隧道，全隧共6处大跨段。隧道通过中梁山山脉中部，属嘉陵江、长江侵蚀河谷发育的低山丘陵地区。上覆第四系全新统坡洪积松软土，坡残积粉质黏土等，下伏基岩为侏罗系泥岩夹砂页岩及灰岩、泥岩夹砂岩，三叠系白云岩、白云质灰岩夹石膏、盐溶角砾岩。地下水补给来源主要为大气降水，含水层多为易溶蚀的碳酸盐岩，地表多槽谷凹地，岩溶发育。2.工程特点分析2.1大跨段设计断面型式较多，开挖跨度大，施工难度较大新中梁山隧

3、道大跨段共设置a、b、c、d、e、f、g七种大跨断面，隧道净宽为8.516.91m，最大开挖宽度为20.67m，最大开挖高度16.62m，断面尺寸变化频繁，给隧道洞身开挖带来很大难度。2.2衬砌台车制做难度大大跨段共设计有七种断面，每种断面的长度最长为90m，最短只有23m，拱部半径变化较大，从4.92m10.42m不等，给衬砌台车的加工、组装及改装带来较大难度，对衬砌施工进度的影响非常大。2.3工期紧新中梁山隧道为成渝客专开通至重庆北站的控制性工程，总工期为55个月。由于隧道地质条件复杂，下穿多处煤窑采空区，隧道内围岩破碎，、级围岩占到88%，岩溶富水，施工工期非常紧张。2.4施工干扰大在大

4、跨段衬砌施工时，前方有正线在掘进，后方有联络线掘进，洞内运输频繁，对衬砌台车的拼装、改装干扰非常大。3.大跨段台车设计由于大跨段断面较多，且每种断面的长度较短，如果每种断面制做一套台车，投入太大。在隧道大跨段断面中，每类断面的边墙尺寸与弧度完全一致，只有拱部的尺寸与半径差异较大。通过仔细研究与经济比较，设计自动行走的可变换断面整体式液压台车，实现二衬一次浇筑成型。针对大跨段各种断面长度较短，变化频繁的情况，台车长度按10.1m设计，为便于改装，台车各构件间全部采用螺栓连接。为适应大跨段断面变化及台车整体横向移动的需要，同时满足大跨度台车拱顶压力的要求，采用框架整体式门架，主门架轨距不变，在主门

5、架立柱上增加桁架方式加宽门架，托架横梁、纵梁、门架立柱、横移拉杆、竖向调节撑杆、斜撑等均设有调节杆以适应不同衬砌断面。台车具体由模板总成、托架总成、模移机构、门架总成、走行机构、液压系统，支撑系统等组成。3.1模板总成台车模板由若干块顶模与两块下模、及调节模构成横断面，能满足g、f、e、d、c、b、a七种断面，模板断面按隧道断面加大50mm设计，顶模与顶模，顶模与下模采用铰耳连接，模板由21.5m+21.3m组成10.1m的衬砌长度，模板之间均为螺栓连接，模板上开有500*500mm的品字型工作窗。3.2托架总成托架上承模板、下部通过顶升油缸、顶升千斤传力于门架。由托架纵梁、托架横梁、竖向支撑

6、组成。托架纵梁材料为h496200的h型钢构成，托架横梁由28槽钢及i28工字钢构成，竖向支撑由i20工字钢构成。3.3横移机构一台液压台车，前后各设一套横移机构，支撑于端部门架横梁的轨道上，通过液压油缸收缩，来调整模板中心线与隧道中心线的位置。左右可调100mm。横移机构由4个横移小车、2根横移拉杆及2支横移油缸组成。3.4门架部分门架是主要承重构件，由门架横梁、立柱、门架纵梁，通过螺栓连接，各横梁、立柱通过联结梁、斜拉杆连接。门架横梁、门架立柱由h390*300的h型钢构成，门架纵梁由6004001210钢板焊接式箱梁组成。c-g断面门架宽度为9m，a、b断面门架宽度为6m。3.5走行机构

7、走行机构由2套主动走行机构、2套被动走行机构，它们铰接于门架纵梁上，主动走行机构由ytc902减速器及两级链条减速，走行速度为8m/min走行轮直径为320mm、走行轮支撑于钢轨上，钢轨型号为p43、枕木高度为200mm。3.6液压系统台车液压系统采用三位四通换向阀进行换向，左右侧向油缸各由一组换向阀控制。4个顶升油缸各由一个换向阀单独控制、前后横移油缸各由一个换向阀控制。顶升油缸工作时由油缸上的锁紧螺母机械锁定，保证模板不下降。3.7支撑系统由侧向千斤、顶升千斤、门架千斤等组成，用于支撑、调节模板位置、承受浇注混凝土的压力。综上所述，一个掌子面只需制做台车门架两套、边模一套、拱部模板一套、调

8、节模板7套，就可以满足所有大跨断面的施工需要。4.二衬台车变断面改装断面变化后的组装是变截面台车施工关键，因新中梁山隧道大跨段二衬为反向施工，断面变换顺序为由大变小，利用液压缸伸缩，更换部分模板对台车进行变跨，缩短了台车洞内拆拼时间，其断面变跨步骤包括脱模拆除顶模板横移模板调模降模二次降模三次降模台车横移共八步，以大跨段衬砌g断面变化到f断面为例改装步骤如下。1、脱模：第一步先拆除侧向千斤顶，收起顶升千斤顶；第二步利用侧向油缸收起下动模板，利用顶升油缸使顶模脱离混凝土。2、拆除顶模板：经过第一步脱模后在图示托架纵梁上安装吊挂滚轮，拆除正中间的竖向支撑，然后拆除调节模2，把调节模3和左侧的调节模

9、1连接起来，最后拆除托架横梁加长节及托架纵梁中、横移拉杆加长节。3、横移模板：用螺旋千斤顶顶推横移拉杆，使左右侧模板向中移动直到两托架横梁顶住，然后用连接螺栓把托架横梁紧固。4、调模：用螺旋支撑5调节调节模1，使调节模1下降一定高度，模板到达位置后用螺栓使调节模1和上模1连接牢固。5、降模：先拆除螺旋支撑3和螺旋支撑4，用螺旋支撑5调节模板和调节模1的组合，使组合体下降一定高度，模板达到位置后用对应的连接板把组合体和上模2的弧形连接板连接牢固。6、二次降模：先拆除螺旋支撑1和螺旋支撑2，在下动模上安装两排侧向千斤顶，用螺旋支撑5调节上模1、上模2和调节模1的组合，使组合体下降一定高度，模板达到

10、位置后用对应的连接板把组合体和上模1的弧形连接板连接牢固。7、三次降模：用螺旋支撑5调节上模1、上模2、上模3和调节模1的组合，使组合体下降一定高度，模板达到位置后用螺栓把调节模1和调节模3连接牢固。8、横移台车：先拆除吊挂装置，安装支撑系统和连接螺栓等。准备好横移钢轨，拆除走行机构和门架纵梁上的连接螺栓，使走行机构旋转90，再用连接螺栓使走行机构和门架纵梁连接牢固，最后利用走行实现台车横移。当台车横移至下一断面设计中线位置时，安装好钢轨，装上所有定位销。更换工作完成后，进行台车净空测量，检查合格后即可进行下一段衬砌施工。组装完成后需对液压系统、电控系统、支撑系统等进行检查，检查液压系统液压油油位是否满足要求，检查电机是否工作正常，启动是否平稳，无异响，无卡滞、漏油现象，并确定两侧电机是否同步。检查台车模板中心是否和隧道中心线对齐，并将台车顶升到标准衬砌高度，台车达到预定衬砌断面后及时安装所有侧向千斤，调整到衬砌断面后及时安装所有顶地千斤，顶地千斤必须安装牢固，不得有松动，不然将造成灌注衬砌砼时跑模。5.结论新中梁山隧道施工工期紧、任务重，大跨段衬砌施工必须尽可能少地影响掌子面的施工。大跨段台