长斜井衬砌智能化台车设计与应用研究.pdf
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1、DOI:1016617/jcnki11-5543/TK20240308长斜井衬砌智能化台车设计与应用研究高 杰(中铁十八局集团第二工程有限公司,河北 唐山 064000)【摘 要】针对陡坡长、斜井多工作面同时开展衬砌的施工需求和现有台车的施工缺陷,文章以滇中引水香炉山隧洞 2 号施工支洞为研究对象,结合应用于公路、铁路等平洞的数字化、智能化整体液压钢模台车设计理念,应用智能化步履行走式整体液压台车,实现了斜井台车定位智能化和安全状态自动监测,大大提高了陡坡斜井衬砌效率和质量。【关键词】陡坡斜井;混凝土衬砌;智能衬砌台车;施工工艺中图分类号:TV554 14 文献标识码:B 文章编号:1673-
2、8241(2024)03-037-04Research on Design and Application of Intelligent Lining Trolley forLong Inclined WellGAO Jie(China Railway 18th Bureau Group Second Engineering Co,Ltd,Tangshan 064000,China)收稿日期:2022-09-23作者简介:高杰(1986),男,本科,工程师,从事水利工程、铁路工程等施工技术工作。Abstract:In view of the need for simultaneous lini
3、ng construction of multiple working faces with long steep slope andinclined wells as well as the construction defects of the existing trolley,taking No.2 Construction Tunnel of XianglushanTunnel of Water Diversion in Gentral Yunnan as the research object,in this paper,combining with the design conce
4、pt ofdigital and intelligent integrated hydraulic steel mould trolley applied in highway,railway and other flat tunnels,theintelligent walking integrated hydraulic trolley is applied to realized the intelligent positioning of inclined well trolley and theautomatic monitoring of safety state,which gr
5、eatly improves the efficiency and quality of the inclined well lining with steepslope.Key words:inclined well with steep slope;concrete lining;intelligent lining trolley;construction technology 在特长大、深埋隧洞工程施工时,结合施工需要常采用平洞、斜井等小端面辅助坑道增加正洞工作面形式,处置特殊地质段落,最终达到加快施工进度的目的,一般陡坡斜井采用人工架设模板或简易衬砌设备的施工方法,但存在施工效率低、
6、衬砌质量差等问题,已不能满足现阶段高质量的要求。为解决滇中引水香炉山隧洞 2 号施工支洞城门洞形陡坡长斜井 3 个作业面同时组织衬砌浇筑问题,并在确保衬砌实体和外观质量的前提下,为后序主洞开工提供通道,结合现场情况,通过对传统斜井衬砌台车适用性等进行对比分析研究,从台车设计制造和新技术应用等方面着手解决陡坡斜井衬砌存在的问题1。设计整体液压门73架步履式模板台车,解决了斜井大倾角条件下台车的行进、定位、稳固和保障施工通道畅通等问题。运用高频振动设备和台车自动定位控制、混凝土浇筑台车安全监测监控等新技术,实现了衬砌施工的机械化、信息化和智能化,降低了对隧道内其他施工环节的影响,提高了效率,有效保
7、证了衬砌质量和施工安全。1 工程概述滇中引水香炉山隧洞 2 号施工支洞,长 1227m,斜井倾角 17 63,坡比-31 8%,高差 349m。支洞为城门洞形,井身净断面尺寸为 6 5m6 0m(宽高),类、类围岩均采用 C30 钢筋混凝土衬砌,类围岩衬砌厚度 60cm,类围岩衬砌厚度 70cm。根据总工期要求及现场实际施工布置,将拱墙衬砌划分为 3 个工作面,每个工作面长度 10m,施工工序为先底板衬砌,待拱墙衬砌具备施工条件时,拱墙底板衬砌同步施工。衬砌设计最大厚度 70cm,共布设 3 台衬砌台车,每模混凝土浇筑方量为 120 5m3,钢筋制安 8 6t。2 斜井衬砌方案比选该斜井衬砌组
8、织 3 个工作面同时开展,必须寻找提升进度的措施。因此,选择衬砌台车时,首先考虑确保施工通道畅通;其次,最大可能发挥台车功能,快速、高效组织施工是目标;最后,台车的结构安全也是考虑的重点2(见表 1)。表 1 斜井衬砌模板台车方案比选型 式结构特点适用工况主要缺点普通钢模台车 系统由门架、模板、支撑系统和行走系统组成,一般台车长 6 0 12 0m;模板通过支撑油缸和杆件与门架相连接,调整支撑长度实现模板就位与拆除;属于翻模施工法,通过牵引(卷扬机或绞车)台车整体移动;门架下净空可根据施工需要预留行车等空间 适用各种断面型式的斜井衬砌;一般分为底板和拱墙衬砌两部分;大断面衬砌台车下可预留施工通
9、道,实现多工作面平行作业 衬砌需设置纵向施工缝;采用小型卷扬机牵引时,长斜井需多次安装卷扬机,临时基础施工耗时长、费用高;采用提升机牵引时,占用施工通道提升运输;斜井台车下滑溜车危险性加大,需加强防溜措施针梁台车 由模板总成、针梁总成、模垂直对中调整机构、卷扬牵引机构、抗浮装置等组成;属于翻模施工法;通过卷扬机牵引针梁移动;模体部分移动的动力系统为动滑轮组 一般适用圆形断面的斜井衬砌;全断面一次衬砌成型;衬砌施工阻碍非衬砌段同行,需在斜井开挖完成组织施工 适用单一衬砌作业面施工;针梁在斜洞段工程运行过程中存在较大下滑分力;在模体部分行走过程中,为防止针梁部分随模体部分行走,应在针梁结构部分设置
10、反向支撑连续式滑膜 由中梁、行走机构、操作面、模板、井口锁定梁、动力系统等装置构成;斜井衬砌为滑模施工工法;中梁是主要受力构件;滑模和中梁为滑升整体,滑模提升采用连续拉升液压千斤顶拔钢绞线的方式 一般适用圆形断面的斜井衬砌;全断面一次衬砌成型;需在斜井开挖完成组织施工;常应用短斜井衬砌 轨道及模板制作安装的精度要求高;施工质量要求高。中梁及模板组保持牢固,不能发生位置偏移;混凝土浇筑工艺要求高,浇筑必须防模板偏移,滑升时,混凝土强度必须适宜;适用单一衬砌作业面施工 通过对目前斜井衬砌模板台车方案比选,为了既能保证斜井衬砌质量和施工安全,又能满足应用先进技术等实现智能高效施工的需要,选用步履式整
11、体液压台车,其特点如下:一是选用整体钢模台车,衬砌台车长 10 2m,搭接长度 20cm,衬砌长 10 0m。采用门架结构,可确保为隧洞开挖、底板和拱墙衬砌等多工作面同时组织施工提供运输通道,同时可保证混凝土外观质量。二是台车采用步履行走式,台车下游侧设计斜撑杆,上方进行钢丝绳固定,采用地锚方式将箱形齿块轨道固定到底板上,保证台车在斜坡上行走稳定。三是由于斜井台车在施工过程中受力情况复杂,对其模板系统结构分析、受力计算等技术资料较少,缺乏理论依据,因此,构建台车内力监测系统,分析应力较大位置,在应力较大的位置布置测点,安装应力、应变等仪器实现实时在线安全监测。四是应用定位控制技术、高频振捣技术
12、等新技术,改善衬砌83工程设计Engineering Design混凝土施工工艺3,提高了衬砌效率与质量。3 模板台车结构步履式整体液压台车由门架、模板、支撑、行走、液压和定位系统、高频振捣设备等部分组成,同时增加电子化显示屏与数控系统,具备实施传输和采集施工参数功能4(见图 1)。图 1 衬砌台车断面(单位:mm)3 1 台车行走系统及移动方案行走系统采用两套顶推油缸、导向盒机构,配有防滑千斤座,通过顶推油缸交替工作驱动台车行走(见图 2)。图 2 斜井整体衬砌台车行走系统设计行走方式:第一步,防滑系统锁定(上游斜拉杆与防滑座、防滑保险千斤)。解除顶推油缸锁定,收缩油缸并锁定。第二步,解除防
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