双契形板式针梁衬砌台车及施工方法与流程

本发明属于水利工程盾构法隧洞施工领域，具体为一种双契形板式针梁衬砌台车及施工方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国基础建设的发展,全圆隧洞逐步增加，特别是引、输水隧洞，相比城市地铁盾构隧道，引、输水全圆隧洞断面小，转弯半径小，浇筑二次衬砌混凝土时衬砌台车在直线段与曲线段变化时较困难。

2、采用圆形针梁式衬砌台车进行全圆隧洞衬砌施工，可保证衬砌混凝土的整体性。现有针梁式台车有以下几种类型：

3、1.纵向轴线为直线形的衬砌台车：在施工直线段时适应性极好，但在施工曲线段时，衬砌台车与曲线段无法很好吻合，因此，在曲线段，特别是小半径曲线段，需采取减少衬砌台车一次浇筑混凝土长度的方法，以免两边衬砌厚度偏差过大，达不到设计及规范要求。

4、2.可增加契形板的衬砌台车：施工曲线段时，将针梁及模板拆开，安装楔形板以适应曲线段。

5、3.旋模衬砌台车：将衬砌台车模板做成梯形，在施工直线段时，通过将台车模板长边与短边相互连接的方式使衬砌台车模板为直线；在施工曲线段时，通过旋转模板，将衬砌台车模板长边与长边相互连接的方式使衬砌台车模板为曲线(详见cn202110647452.9）。

6、传统直线型针梁式衬砌台车具有以下问题：

7、1.在曲线段施工时，为保证衬砌厚度，一次衬砌长度不能太长，衬砌混凝土分段多，施工缝多，质量风险大；

8、2.立模板、施作防水工程量大；

9、3.衬砌次数多，进度慢，人工成本、设备成本大。

10、4.因衬砌混凝土分段多，施工干扰大，施工组织困难。

11、而传统安装楔形板的折线型衬砌台车具有以下问题：

12、1.将针梁拆开安装楔形板步骤复杂，多次拆装影响衬砌台车精度，台车部件容易局部变形，影响使用寿命。

13、2. 安拆楔形模板所需时间长，影响施工进度，且人工成本大。

14、旋模衬砌台车具有以下问题：

15、1. 需要安装2套顶端泵送口，且混凝土浇筑窗口只能水平开启与关闭，与传统混凝土浇筑操作习惯偏差较大。

16、2. 模板的旋转中心位于模板系统的中心，因此需要配重以保持重心稳定。

17、3. 旋转的模板系统构件多，包括液压系统，在模板旋转时，操作模板的液压系统也须跟随模板旋转，每套模板需要一套液压系统，因此需要多套独立闭合的液压系统方可在旋转时互不干扰，也因此需要多套独立的液压操作系统，在进行旋模时，需多人协同操作液压系统，操作难度大。

18、4.在调整台车线型时，需对整个模板系统进行旋转，需旋转的结构重量大，且在旋转前需将模板内所有作业人员撤离，各种施工工具全部清理干净，以避免旋转后发生各种事故，施工干扰极大。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种全圆模板的纵向轴线可以在直线与折线间进行转换而不需要加装及拆除楔形模板、也不需要对模板系统进行旋转，提供一种双契形板式针梁衬砌台车及施工方法。

2、本发明采取以下技术方案：一种双契形板式针梁衬砌台车，包括：

3、针梁；

4、偏移框架系统，所述偏移框架系统设置在针梁上，并由牵引装置牵引其沿针梁移动；

5、模板系统，所述模板系统固定在偏移框架系统外侧，所述模板系统间隔设置多个；

6、契形板及旋转系统，所述契形板及旋转系统安装于偏移框架系统上用于调节相邻模板系统之间的间隙。

7、针梁左侧或者右侧设置有滑槽用于给偏移框架系统提供偏移反力。

8、在一些实施例中，针梁两端设置针梁前部支撑和针梁尾部支撑，针梁前部支撑和针梁尾部支撑用于支撑衬砌台车整体重量以及浇筑衬砌混凝土时支撑混凝土重量。

9、在一些实施例中，针梁两端上部分别设置有前方工作平台和后方工作平台，两个工作平台上设置牵引装置。

10、在一些实施例中，牵引装置包括分别设置前方工作平台、后方工作平台上的前方牵引电机系统、后方牵引电机系统，前方牵引电机系统、后方牵引电机系统通过牵引绳分别与偏移框架系统的前后端连接。

11、在一些实施例中，前方牵引电机系统包括滚筒及齿轮，滚筒及齿轮与纵移电动机及齿轮啮合；滚筒及齿轮上缠绕牵引绳，牵引绳通过牵引绳固定卡具连接偏移框架系统。

12、在一些实施例中，偏移框架系统包括多组依次连接的滑移框架，每相邻两组滑移框架间均设置一组框架离合油缸，滑移框架内侧设置有框架滑移小车用于在针梁移动，滑移框架一侧内部设置有框架偏移油缸，框架偏移油缸端部与针梁外侧接触。

13、在一些实施例中，滑移框架相连接的一侧上部设置回转轴承上支撑条，下部设置回转轴承下支撑条，用于固定契形板及旋转系统。

14、在一些实施例中，滑移框架两侧设置两组滑移框架斜撑与滑移框架连杆撑，在滑移框架斜撑与滑移框架连杆撑的交汇处设置有滑移框架反力挡块，用于将滑移框架斜撑和滑移框架连杆撑连成整体。

15、在一些实施例中，框架偏移油缸设置在针梁设置滑槽的一侧的滑移框架反力挡块上。

16、在一些实施例中，滑移框架相连接的一侧设置有旋转电机固定架，用于固定契形板及旋转系统的旋转电机。

17、在一些实施例中，框架滑移小车包括由框架滑移小车顶板、框架滑移小车侧板以及框架滑移小车底板组成框架型车体，框架型车体下部通过框架滑移小车轮板安装框架滑移小车走行轮，框架型车体内侧设置框架滑移小车滑辊和弧形支撑板，弧形支撑板通过支撑弹簧固定在框架型车体内侧。

18、在一些实施例中，滑移框架包括前后依次设置的端部滑移框架i、中央滑移框架ii、中央滑移框架iii以及端部滑移框架iv。

19、在一些实施例中，框架偏移油缸端部铰接连接底板，底板上设置多个滑轮。

20、在一些实施例中，模板系统包括由顶模、两块侧模以及底模组成全圆型结构，每个滑移框架外侧设置一组模板系统，模板系统内均设置有模板加劲肋、在模板的两端设置有端部模板端面板，侧模均设置有浇筑窗口，顶模设置有泵送口。

21、在一些实施例中，契形板及旋转系统包括：

22、契形板，相邻两个滑移框架端部均设置有一个契形板，契形板与模板系统的端部贴合；

23、旋转系统，所述旋转系统固定在滑移框架端部，旋转系统驱动契形板自转。

24、在一些实施例中，契形板包括由顶模板、侧模板i、侧模板ii以及底模板组成全圆形板，全圆形板的两侧设置端面板，端面板上端面板定位孔；所述全圆形板与模板系统端部贴合的一侧为与隧道轴线垂直，另一侧设置有角度，从而形成一侧宽，一侧窄的契形结构。

25、在一些实施例中，旋转系统包括：

26、回转轴承外圈；

27、回转轴承内齿圈，所述回转轴承内齿圈固定在回转轴承外圈内，并与驱动装置啮合；

28、契形板支撑装置，所述契形板支撑装置连接在回转轴承外圈与契形板之间。

29、在一些实施例中，契形板的长边在平面上的计算公式为：

30、

31、式中，r为隧洞线路半径，r为洞径，即衬砌台车模板半径，l为衬砌台车的一节模板系统长度，l短为契形板短边在平面上的长度。

32、一种施工方法，采用所述的衬砌台车，

33、包括以下步骤：

34、s1：衬砌台车置于待衬砌的隧洞内；

35、s2：偏移框架系统、模板系统、契形板及旋转系统分离；

36、s3：调整好契形板及旋转系统到初始位置；

37、s4：偏移框架系统、模板系统、契形板及旋转系统闭合；

38、s5：将衬砌台车移动到到拟浇筑混凝土的位置进行混凝土浇筑，然后进入下循环施工。

39、在一些实施例中，步骤s5中，当由直线段进入曲线段施工时，旋转契形板，旋转至相邻契形板的长、长边相互连接，并使长、长边置于隧道线路曲线外环，使短、短边位于隧道线路曲线内环。

40、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

41、1、从直线段进入曲线段施工无需拆装楔形板，也无需旋转模板，只需旋转模板系统端部的楔形板即可完成直线段与曲线段互换，而相比模板系统，楔形板重量小，结构简单，因此本发明减少了旋转的工作重量，减少了衬砌台车成本。

42、2、与旋模衬砌工艺相比，本发明因无需旋转模板，因此模板的顶部泵送口只需设置1套即可，模板上的泵送窗口也可设置为向下开关，延续了作业人员传统开关泵送窗口的习惯。

43、3、模板系统重心在针梁重心之下，无需配重，且增加了衬砌台车的稳定性，降低了安全风险。

44、4、模板张开定位与收缩前移时，楔形板跟随模板张开与收缩，无需单独对楔形板设置液压系统与液压操作系统，全台车仅一套液压系统，仅需1人即可操作全台车。

45、5、模板系统与楔形板在直线与曲线转换时在固定的接触面上转动，提高了模板系统与楔形板对接精度。

46、6、在调整台车线型时，仅旋转契形板，模板内操作平台上放置的各种施工机具无需移动，减少了施工干扰。