蔡茂盛

【摘 要】文章阐述了台车的基本结构组成，通过对台车的模板系统、门架系统、支撑系统的优化与设计，减少了门架结构、支撑丝杆、支撐小立柱等构件的数量，从而减少台车收、立模时间，降低了工人的劳动强度，大大增加了台车施工空间，有利于台车自动分层逐窗浇筑系统的布局，对台车的文明施工提供了安全保障，为台车的持续优化、改进起到了推进作用。

【关键词】隧道;衬砌台车;优化设计;施工空间;文明施工;自动分层逐窗浇筑

【中图分类号】U455 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）10-0030-03

1 背景

当前，我国现代化建设步伐加快，公路、铁路城市地铁的基础建设项目是我国基本建设的重点。在公路、铁路的建设中，大长隧道日渐增多，衬砌台车在隧道二次衬砌施工中已被广泛应用，成为隧道施工不可缺少的一种非标型机械设备。采用衬砌台车可起到提高混凝土衬砌质量、加快施工进度、降低劳动强度、提高施工效率的作用。目前，大部分铁路、公路隧道都是采用多门架式结构台车。由于隧道施工不可预见性因素多，所以大部分厂家设计的台车非常保守，安全系数过高，造成了台车构件数量众多、结构复杂、台车立模与收模劳动强度大、台车内部施工空间狭小等一系列问题。随着社会的发展和科技的进步，不仅对隧道工程施工质量提出了更高的要求，而且对隧道施工的机械化水平、文明施工也提出了更高的要求。本文以某项目高铁隧道12 m台车为例，对多门架式台车存在的问题和不足进行了优化和设计。通过优化设计，为以后台车重量轻型化、结构简单化设计起到了一定的推进作用。

2 衬砌台车的研制过程及结构组成

在完成初步铁路隧道衬砌台车的图纸和技术文件设计计算的基础上，根据施工单位提供的隧道断面图和施工要求及隧道衬砌台车的发展动向，进行优选比较，得到用户的认可后，组织设计和产品试制。为确保加工质量，重要结构严控工装模具。经过应用表明，产品性能良好、结构合理、衬砌质量好。目前，衬砌台车的研制已经较为成熟。

衬砌台车主要由模板系统、门架系统、支撑系统、行走系统、液压系统、电控系统组成（如图1所示）。其中，行走系统、液压系统、电控系统在所有台车中都是大同小异，在此处优化设计中暂时不涉及。

3 衬砌台车结构的优化设计

3.1 模板系统的优化设计

优化之前，模板系统主要由顶摸、侧模两部分组成，其中顶摸分2个部分，在浇筑混凝土时的载荷是通过支撑丝杆及门架小立柱传递到门架上面，门架为台车的主要受力件。为了减少台车门架受力，减少支撑丝杆、支撑小立柱的数量，增大台车内部施工空间，将顶模优化设计为3个部分，同时增大顶模和侧模主筋板高度，使得台车在浇筑混凝土时所承受的部分载荷通过模板传递到已浇筑好的边墙混凝土上。12 m台车模板设计纵向均分为7块同等宽度的模板，使得台车的加工制造和安装拆卸更加方便简单，台车的天窗布局更加合理，注浆口的设计更加规范。

3.2 门架系统的优化设计

对于12 m的台车，门架布局大部分采用七榀门架布置，其中门架系统主要由立柱、门架横梁、门架下横梁、门架下横梁小立柱、“八”字撑、门架连接件等构件组成。门架组成部件种类杂、数量多。不仅在加工制作上费料费工，而且在拆装过程中增加劳动强度，降低拆装效率。更重要的是，由于构件众多，造成了台车内部空间狭小，对施工造成了诸多不便，同时也为施工带来一定的安全隐患。

针对上述问题，经过受力分析及计算，在保证台车强度的前提下，将原来的七榀门架改为四榀门架，同时门架结构形式发生一定的变化，它主要由立柱、门架横梁、门架下横梁、门架下横梁小立柱、门架连接件组成，相对之前的门架，减少了门架连接件、门架下横梁小立柱的数量，去掉了“八”字撑。通过优化设计之后，整个门架系统构件数量、种类都变少了，施工空间增大了。不仅减少了工人的安装工程量，同时由于施工空间的增大，使得各个施工工序得以正常有序的施展，也为台车的文明施工提供了有力的保障。

3.3 支撑系统的优化设计

台车的主要支撑系统主要由底部丝杆、侧向丝杆、顶部支撑小立柱等构件组成。

相对于七榀门架，台车门架侧向丝杆设计有环向单边四排，纵向八根丝杆。顶部支撑小立柱设计有五排七根小立柱。丝杆数量之多为台车的立模、收模增加了很多工作量。小立柱数量之多，使得台车顶部空间非常狭小，不利于施工的开展，同时也带来了一定的安全隐患。针对上述问题，在保证衬砌施工安全可靠的情况下，适当减少侧向丝杆数量及顶部支撑小立柱的数量，通过设计侧向单边四排、纵向八根丝杆改为单边三排、纵向四根丝杆。五排七根小立柱改为两排八根小立柱。减少了侧模的支撑点，在保证台车的支撑效果下，适当地增大了侧模方钢材料。

3.4 其他结构的优化

为了减少材料采购的种类，避免材料的浪费，设计中将台车的一些小构件使用同一种材料做成标准件。优化门架结构的用料，尽可能地往台车轻型化方向发展。优化设计衬砌台车的浇筑系统。将传统浇筑采用一孔灌到底的模式优化设计为自动分层逐窗浇筑系统。图2是优化设计之后台车的结构方案图。

4 优化设计之后的台车技术特点

优化设计后，台车操作平台结构尺寸、空间布局等方面更加科学、合理、人性化，为灌注操作人员创造安全、舒适、方便的工作环境。优化后的台车主要体现出以下几个特点：？譹？訛模板分担部分载荷力，减少门架结构件，顶部、两侧和底部空间变大，改善了作业环境，提高了通风截面积，便于工程车辆行驶。？譺？訛支撑杆件比传统台车减少一半，劳动强度低，减少收、立模时间。？譻？訛结构较简单，零部件种类和数量大大减少，便于现场安装、拆卸和管理。？譼？訛梯子平台人性化设计，方便现场施工和通行，促进安全和文明施工。？譽？訛顶部空间大，可与混凝土分层布料机配套使用，实现混凝土自动化分层逐窗入模浇筑。？譾？訛每模二衬3 m设置一个压顶孔，防止拱顶浇筑不到位而形成空洞。？譿？訛每模二衬设置带模注浆装置，防止局部浇筑不到位而形成空洞。？讀？訛自动浇筑系统，不用人工拆管、换管、清洗、接管和固定等，仅需一名操作人员轻松操作控制元件即可实现泵送接口不同位置的变换，实现机械化施工。？讁？訛管路分层布置实现分层浇筑，克服一孔灌到底浇筑导致混凝土离析、产生“人”字坡冷缝的弊端。？輥？輮？訛管路均为封闭式，不会造成材料浪费和现场的污染;实现有压输送，便于清洗。图3为优化设计之后的台车现场施工图。

5 结语

从现场施工反映的情况来看，优化设计后的立台车结构稳、空间大、构件少，工作平台能更好、更合理地布局，有利于台车混凝土分层布料机的安装及现场安全文明施工的开展。相对之前的台车，优化设计后的台车提高了施工效率，降低了劳动强度、节约了施工成本，为以后台车结构向少量化、重量轻型化、操作智能化的方向发展起到了推进作用。

参 考 文 献

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