變截面鋼模板襯砌臺車設計研究及分析

盧海龍 高龍

摘 要：變截面鋼模板襯砌臺車在隧道復合式襯砌施工作業中有著較為顯著的優勢，可以提升施工效率與質量，具有操作便捷的特征。在一些較為復雜的施工作業中可以通用，其經濟效益較為顯著。加強對變截面剛模板襯砌臺車的設計，加強研究與分析可以為施工作業開展奠定基礎。

關鍵詞：變截面鋼模板襯砌臺車；設計；分析

中圖分類號：TU713 文獻標志碼：A

變截面鋼模板襯砌臺車是一種在隧道施工作業中較為重要的機械設備，在施工作業中應用較為廣泛。在隧道施工作業中，因為其周邊地質圍巖類型等因素的影響，導致隧道尺寸不同，而應用變截面鋼模板襯砌臺車可以提升施工質量，對此文章主要對變截面鋼模板襯砌臺車的設計進行了簡單的研究與分析。

1 變截面鋼模板襯砌臺車結構設計方案

1.1 變截面鋼模板襯砌臺車

變截面鋼模板襯砌臺車主要就是通過頂模、門架系統、側模系統、平移機構、升降機構、液壓系統、行走系統、絲杠結構以及電氣系統共同工作。其中頂模系統與側模系統之間通過銷軸進行鏈接，其外形就是隧道襯砌形成的輪廓面，頂模系統中的鉸鏈主要的作用就是脫模處理，脫模之間的距離必須要保障其不小于150mm。鋼模臺車的側模板以及頂模板均是一體化的結構，主要就是通過角鋼、槽鋼以及扁鋼等型鋼焊接形成的。在隧道截面出現變化的時候，其半徑與高會出現一定的變化，而臺車的側模板必須要逐漸的面向兩側移動或者墊高處理。在整個作業中最為關鍵的就是對頂模板進行調整，保障其與隧道的高度以及寬度的變化而變化，進而保障隧道設計截面的弧頂的一致性。

1.2 變截面隧道設計

隧道截面尺寸種類繁多，即便是在相同的凈跨之下，其型號類型也是不同的。在設計過程中將變截面鋼模板襯砌臺車可以設計為大、中、小3種不同的型號。

1.3 臺車變截面結構的設計方案

1.3.1 頂模設計

在不同的截面隧道應用過程中必須要進行頂模設計，要設計不同的一體化的頂模，在應用通過全部更換頂模的方式保障截面隧道有效應用。

1.3.2 變截面加寬塊的設計

在設計過程中主要將頂模設計為兩塊用螺栓連接的狀態。在標準的截面施工作業過程中，無需在頂部添加任何加寬塊；而在變截面應用狀態的時候要在頂模中部的連接位置進行分開，保障其頂模與側模同時移動到對應的位置之中，然后將其需要的截面加寬塊在頂模中間位置進行安裝，通過升降機構升高到既定的高度位置。

1.3.3 旋轉頂模，加裝加寬塊

在變截面應用的時候，必須要在頂模中間的連接位置將其分開處理，保障頂模與側模同時向外移動到達對應位置，然后再通過絲杠或者千斤頂將兩個板塊頂模圍繞鉸接銷軸，面向外旋轉到頂模端點，保障其與既定的設計輪廓線的特定點重合，再增加加寬塊。

2 變截面鋼模板襯砌臺車結構設計方案

在進行變截面鋼模板襯砌臺車結構設計過程中，其主要分為模板以及弧形拱架兩個部分，其中弧形拱架的作用就是為模板提供支撐力。

2.1 模板的設計

在進行變截面鋼模板襯砌臺車結構設計過程中，模板單元之間主要就是通過螺栓進行連接處理，同時模板單元可以基于弧形拱架的形狀變化而不斷變化。基于鋼結構的基礎設計原理，在進行變截面鋼模板襯砌臺車結構的模板單元設計過程中，主要就是通過面板、長扁鋼、短扁鋼焊接幾點構成。其中面板的厚度為5mm；寬度為1500mm，長度為1000mm左右；短扁鋼的縱向間距數值為300 mm，呈現橫向成間隔的排列模式；而長扁鋼間距數值為100 mm；其上下兩端，焊小鋼板，留4mm間隙，這樣可以為面板運動提供基礎保障。

2.2 弧形拱架的設計

弧形拱架的外輪廓圓弧是通過多個小圓弧共同組成的，這些小圓弧主要對模板起到支撐的作用。同時可以基于截面隧道的變化進行小圓弧數量以及對應位置的調節處理。在設計中小圓弧可以通過固定三角形以及可調單元塊方式進行設計。

其中固定三角形法，就是將臨近的兩個三角塊利用側面的鉸鏈進行鏈接，三角形塊的下段主要就是通過絲杠進行鏈接，對絲杠進行調整可以保障其距離之間的變化，進而實現臨近的兩個三角形塊的轉動。例如，在1/4拱中，為了滿足截面鋼模型臺車的不同需求，可以將1、2、3三個三角形模塊作為一個整體，其中一個三角形與側模板通過螺栓進行鏈接，可以隨著截面的變化而出現變化，這樣就會增加整個襯砌的精度。而三角形4則利用鉸鏈進行固定。

而可調單元塊法，就是通過對臨近的兩個單元塊下段進行鏈接，與轉動原理以及固定三角形法較為相似，但是在可調單元塊法中單元塊的上端主要就是通過絲杠替代鉸鏈，自動的調節絲杠的伸縮長度。在變弧的時候，可以通過直接調整單元塊上端絲杠長度，就可以滿足隧道截面不同的需求。

2.3 液壓系統的設計

臺車液壓系統就是通過泵站、液壓缸以及管道幾個系統共同構成，其主要的就是隧道襯砌臺車立模脫模的基礎動力源，也是襯砌臺車機械化施工作業的關鍵設備。在液壓泵中，主要就是通過下置臥式結構裝置泵與電機，通過手動的多路閥門對液壓缸的動作進行控制，而液壓缸主要包括了4個升降主油缸、4個側撐油缸、兩個平移油缸，分別通過兩個方向調整油缸共同完成，主要就是對臺車模板的垂直升降、側向伸縮以及水平移動對模板位置進行調整與控制。

因為齒輪泵的外形尺寸相對較小、對于液壓油污染缺乏敏感性且工作穩定可靠的優點，在進行設計過程中可以應用。可以在4個主油缸中進行串接液壓鎖的設計，這樣可以有效地避免主油缸出現液壓滲漏導致的臺車位置偏離等等，也可以保障主油缸可以在任意位置隨時停止。同時在4個主油缸中的控制閥中位機能可以設計為“Y”型；這樣可以保障在中位狀況的時候，兩個油口可以直接與油箱進行連接，液控單向閥可以立即關閉，停止活塞運動，進而實現主油缸的穩定定位。而為了滿足臺車立模模板位置的不同需求，為操作提供保障可以通過十聯閥的方式進行手動操縱閥的設計，其中每一個聯閥分別控制一個液壓缸。

結語

在對變截面鋼模板襯砌臺車結構設計過程中，將頂模板設計成可以變形的模板以及弧形拱架兩個部分，這樣在施工過程中在同等的施工環境以及條件下其施工效率更高，成本也相對較低，誤差相對較小，應用的范圍則更為廣泛。而通過模板單元以及三角形塊進行變截面的結構設計，可以提升變截面結構的標準化，提升其應用范圍，效果更為顯著。在進行弧形拱架設計時通過固定三角形方式進行變截面設計會在一定程度上增加勞動的強度，但是其二次襯砌精準度相對較高；而通過可調單元塊法進行截面設計過程中，只要基于一定的要求進行單元塊長短絲杠長度的調整就可以滿足隧道截面的實際需求，無需直接拆卸單元塊，可以降低勞動強度，整體的襯砌精度相對較低。

參考文獻

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