1、一工程概況隧道襯砌多采用軌行平移式模板臺車一次成型施工工藝。模板臺車屬較大型臨時鋼結構安裝，除了重量大以外，還有安裝空間窄小，起重困難，并且多有高空作業，所以必須予以高度重視，確保安全。11 主要外形尺寸 模板設計半經： R2480mm、R3260mm、R10640mm 模板腰線寬： 5700mm； 模板縱向長度： 9000mm； 臺車中心高度： 8470mm； 輪對中心距： 3560mm；1.2 行走機構 移動方式： 自行式雙驅動；主、被輪各兩組。 行走速度： 6.87.6m/min;驅動電機功率： 7.5kWx2;減速機型號: 減速機型號: S97-1:129.35-Y7.5-4P-B-M

2、4-1.3液壓系統系統額定壓力: 16Mpa;系統工作壓力: 12Mpa;泵額定流量: 10L/min ; 體積: 900X500X400; 操縱方式: 十聯組合閥; 油箱容積: 180L;二 安裝前的準備工作2.1安裝人員組織序號類型人數主要工作內容備注1技術負責人1負責技術指導、以及安全鮑斌杰2技術指導1負責具體安裝指導工作鮑斌杰3安裝聯絡員1負責人員、設備調配現場4安全員1負責具體安全工作現場5機械安裝鉗工8聽從技術指導的安排現場6運輸起重3負責現場的運輸、起吊一人起重指揮人員2.2、安裝人員崗前培訓、所有參加安裝人員都必須進行崗前培訓，使其對臺車的構造有一個較為詳細的了解。、每個操作者

3、要了解安裝臺車時所用的工具性能和使用方法，確保安全作業。、以臺車安裝說明書為板本進行技術培訓。、切記高空作業要系好安全帶，不準重疊作業，確保安全。3.3、安裝所用設備及料具1）、吊車812T 1臺2）、水平運輸車5T 1臺3）、電動扳手（2224、3032） 1把4）、梅花扳手（2224） 6把5）、梅花扳手（3032） 4把6）、鋼絲繩15.5*34米 2根7）、鋼絲繩12*33.5米 2根8）、撬棍20500600（一頭尖一頭扁） 4根9）、撬棍20800 2根10）、撬棍201500 1根11）、手錘4磅 1把12）、大錘8磅 1把13）、手拉葫蘆3T 2個14）、手拉葫蘆5T 2個15

4、）、20t千斤頂（螺旋式） 4臺16）、10t定滑輪 1個17）、臨時支撐木100*100*1000 10根18）、臨時支撐管80*3米 8根3.4、洞內安裝時，錨桿安裝位置如圖所示三 臺車安裝程序及工藝流程3.1、選擇安裝地點：結合現場實際情況，選擇適當的安裝地點，以便臺車比較順利地進洞或進入工作面。洞外安裝；空間大，適宜吊車作業 ，安裝速度較快。洞內安裝；空間小，需錨桿吊裝作業，安裝速度較慢。平整場地，鋪設軌道，洞內安裝，需打錨桿懸掛5t手拉葫蘆，其布置錨桿分布圖。場地盡量平坦開闊，以便安裝作業 ，場地一般在2030米一塊即可，看現場實際情況而定。按臺車軌距要求，鋪設軌道其長度大于等于20

5、米，軌道要求平直，無明顯三角坑，接頭無錯臺，前后、左右高差5mm，中心線盡量與隧道中心線重合，其誤差15mm，軌道枕木間距一般0.6M，并用道釘固牢，鋼軌采用50kg/m以上重軌。3.2、安裝行走輪架總成：利用起吊裝置（手拉葫蘆或吊車）將主動輪架和從動輪架，分別放在已鋪好的軌道上，并做臨時支撐，按著底縱梁中心線，調整前后輪架的距離，并用對角線相等的原理，調整輪架的正確方位，并墊平固定。3.3、安裝底縱梁：將底縱梁吊至已擺好的輪架之上，并用螺栓，臨時固定，校核對角線有無變化，如果在正確值內，加臨時支撐固定，然后安裝門形架。3.4、安裝門形架：一般是先在地面組裝門形架單片總成。然后一片一片的吊裝于

6、底縱梁相對位置，用螺栓臨時固定。3.6、安裝鎖梁、剪刀撐為了盡快成為一個有機整體，安裝完門形架后緊接著安裝鎖梁和各空間所設的剪刀撐。利用垂球、眼觀的方式進行調整、找正。并及時緊固各部螺栓，使其形成一個完整的骨架。3.7、接通行走機構電源，使架體可以前后移動10米范圍。3.8、吊裝吊梁，安裝臺梁：先把臺梁吊裝于門架之上，調整好中心距和對角線以后，加設臨時支撐使其穩定，把吊梁吊裝于臺梁之上，用螺栓緊固。3.9、安裝吊梁立柱、頂模板。在安裝頂模時應從中間開始，向兩端延伸，這樣可減少累計誤差，安裝好中間第一塊頂模，經檢查弦長和弦高符合設計標準后，再安裝其它頂模，直至完成頂模安裝任務。3.10、為了臺車

7、的穩定性，此時將吊梁上的各種斜撐和剪刀撐全部校核并緊固螺栓。3.11、安裝邊模（采用吊車或手拉葫蘆）：頂模經檢查無誤后可以安裝邊模，安裝邊模時要對稱安裝 ，以防側傾，如果在洞內安裝時，在安裝前應把邊模先運進洞，按順序把模板靠在邊墻基礎上，以便吊裝，用3t手拉葫蘆吊在頂模內側適當位置吊起邊模就位穿鉸銷。邊模安裝經調整，表面光滑、平整、接縫處無錯臺、幾何尺寸符合設計要求，即可安裝通梁。3.12、安裝通梁和支撐系統。3.13、安裝液壓及電器系統，如果在較小的洞內安裝時，行走電器要先于（步驟6）安裝 ，以便臺車的前后移動。3.14、安裝附件，如：欄桿、踏梯和工作平臺、堵頭板壓條等。3.15、檢查所有緊

8、固螺栓。3.16、空載試車，電器液壓系統工作是否正常。3.17、試驗臺車各種動作是否靈活準確到位。3.18、自檢合格后，報用戶驗收。3.19、驗收合格的，填表，雙方簽字后，待投入使用。臺車安裝流程四主要受力構件計算：4.1.模板部分受力分析及強度校核頂模板通過上縱梁總成承受整個上部模板的載荷，而上縱梁有12個支承點（8個機械千斤頂，4個液壓油缸）承受豎向載荷并傳力至門架。由于混凝土輸送泵通過管道向臺車輸送混凝土，與注漿口接口處的局部擠壓力較大，其它地方壓力較小。在襯砌時的混凝土自重及邊墻壓力靠模板承受。模板的整體強度既有拱板承受又有千斤頂承受，以保證模板工作時的絕對可靠。臺車模板沿洞軸方向看是

9、一個圓柱殼，它是由多個2米高的圓柱形組合而成，頂模最危險處應在最頂部（由于灌注時的壓力）。因此，其力學模型可取最頂部2m長度、1.8m寬的這部分模板進行受力分析及強度校核，其受力簡圖如圖1。該部分載荷由兩部分組成，一是砼的自重；二是注漿口封口時產生的較大擠壓力，該值的取值是一個不確定的，它與灌注封口時的操作有極大關系。如果混凝土已經灌滿，而操作人員仍然由輸送泵輸送混凝土，由于輸送泵的理論出口壓力（36.5Kg/cm2）很大，就有可能造成模板的變形破壞。由于輸送管的長度及高度的變化，注漿口接口處壓力實際有多大，目前沒有理論及實驗驗證的數據可供參考。據此情況，操作者就必須及時掌握和控制灌注情況，根

10、據操作經驗判定已經灌滿，并及時停止輸送。（1）分析部分的混凝土自重P1分析部分的長為2m，寬為1.8m，混凝土厚為0.8m，其密度為2.45t/m3，則混凝土自重為：W=21.80.82.45=7.056(t) 則單位面載荷為P1=7.056/(21.8)=1.96 t/m2（2）分析部分的擠壓面載荷P2該值取為4.7t/m2，參考自日本歧阜工業公司提供的參數1。那么，這部分模板就受到P1和P2的作用，兩部分的合力P=P1+P2=1.96+4.7=6.66t/m2，取安全系數為1.2，則合力P=6.661.2=7.992 t/m2，此處取P=8 t/m2.（3）模板的彎曲應力由于模板的內表面每

11、隔260mm有一根加強角鋼，因此，我們可以把它簡化成每隔260mm的梁單元來考慮。將寬度為260mm的模板所受到的載荷折算成梁上的線載荷。根據上述模板所受的面載荷為6.66t/m2,那么在250mm寬，2100mm長的面積上所受到的載荷為：6.660.252.1=3.4965(t)，將此載荷作用在2.1m長的梁上，則其線載荷為：q = 3.4965/2.1=1.665(t/m)。長的面積上所受到的載荷為：80.262=4.16(t)，將此載荷作用在1.8m長的梁上，則其線載荷為：q = 4.16/1.8=2.311(t/m)。如果對整個模板進行受力分析，就必須將整個模板等效成梁單元的空間框架結

12、構，利用有限元理論，通過電算進行有限元分析。這里，我們只能取一根梁進行分析，簡化后的梁單元力學模型按簡支梁處理，其受力簡圖如圖2，這是因為兩邊有250mm高的拱板及立柱支承。梁的橫載面如圖3。圖3為計算梁的彎曲應力，必先計算該梁橫截面的形心，該截面是由90568的角鋼及26010的組合截面，根據圖示坐標系，計算組合截面形心的X、Y坐標。其計算公式為：X =AiXi/Ai Y =AiYi/Ai查表可知角鋼90568的橫截面積A =1118mm2,慣性矩 IX =91300mm4，X0=13.6mm,Y0=30.4mm。則X =260890+1118（90+13.6）/(2600+1118)=81

13、.5Y =2608（90+8）+111830.4/(2600+1118)=63.97根據組合截面的平行移軸公式計算組合截面的慣性矩：IX =2608/12+2608（81.5-13.6）2+91300+1118(63.97-30.4)2=10941050.53mm4抗彎截面模數：W1=IX/（81.5-63.97）=520821.45mm3 W2= IX /67.86=134541.7 mm3簡支梁受到均布載荷作用下的最大彎矩位于跨中，其值為： Mmax=ql2/8=2.3111041.82/8=9359.55(N.m)梁的最大彎曲應力為： = Mmax / W2=69.57 MPa對于Q23

14、5鋼，s=235 MPa，所以，梁的強度通過。（4）模板的最大位移梁單元的最大變形量，即模板的最大位移。根據受均布載荷簡支梁的位移公式：fmax = 5ql4/384EI式中，E-彈性模量，E = 2.1105 MPa； I-截面的慣性矩，I = 10941050.53mm4 q-梁受到的均布載荷，q = 2.311104N； l-梁的長度，l = 1.8m； 將各值代入上式： fmax=52.3111041.84/(3842.1101110.9410-6) =1.38mm即模板的最大變形為1.38mm。通過上述的分析計算可知，整個模板的強度及剛度是足夠的。4.2.豎向千斤頂、升降油缸的校核混

15、凝土自重及其它作用力通過每邊的4個千斤頂及2個油缸承受，并通過千斤頂及油缸傳于門架橫梁上。千斤頂受力有：（1）模板及及其支架重量：0.12106 N （2）混凝土自重：W=LS式中：混凝土容重，取2.45x104KN/m3； S混凝土襯砌截面面積，m24=1.31 x106N（3）擠壓載荷：該值取4.7t/mm2，則47000x180/360x2x 2.36=0.35x106N。因此模板受到的壓力為三個之和為1.78x106N，該值作為校核千斤頂的依據。(1)豎向千斤頂的校核豎向千斤頂承受的軸向載荷為P=F/12=1.48x105N。豎向千斤頂采用矩形螺紋，螺桿及螺母均為45號鋼，其s=360

16、 MPa，b=180 MPa,=108 MPa,安全系數為2。由于螺桿、螺母的材料相同，只需校核螺桿螺紋強度。螺桿彎曲強度驗算強度經驗公式：b=3FH1/d3b2nb；螺桿剪切強度驗算公式：=F/d3bn；式中：F軸向載荷，F=3.3x105N; H1基本牙形高度mm, H1 =0.5P=6mm; d3外螺紋小徑，d3=87mm； P螺距，為12mm； H螺桿高度為120mm； n旋合圈數，n= H/P=10; b螺紋牙根部的寬度，矩形螺紋b=0.5 P。將各值代入上式，則b=33.24MPab；=11.35MPa經驗證千斤頂符合要求。(2)升降油缸的校核油缸活塞桿為直徑180mm的圓鋼，A=

17、d2/4=0.02545m2。cr=Fcr/A=1.48x105N/0.02545m2=5.82Mpap=200MPa，則升降油缸的強度符合要求。4.3.側模絲杠強度校核臺車邊模板左右對稱，結構受力完全相同，由于模板下部向里靠攏，承受混凝土的自重很少，一次自重載荷不必考慮，只考慮澆注混凝土時側壓力的影響。邊墻的側壓力取為56.8KPa,該值取至日本岐阜工業公司9米液壓臺車的計算值，較目前國內邊模板的側壓力計算大些，偏于安全。由于襯砌長度為9米，邊模板豎向高度為7.9米，則邊模板水平載荷W=P.S=3.0x103KN,側模上邊一組絲杠與底部一組絲杠其支承作用，則側模板側壓力主要靠中間絲杠支承（共

18、24個），則每個絲杠承受為F=W/24=125KN。cr=Fcr/Ap=200MPa,則=F/A=125KN /0.0051653 m2=24.2MPa200 MPa因此絲杠滿足要求。4.4.門架部分各種梁受力分析臺車門架是一個空間的整體框架結構。水平及垂直方向的載荷主要靠6片門架承受。門架整體框架結構的受力分析有兩種工況：其一是門架水平載荷的受力載荷分析；其二是垂直載荷作用下的門架受力。為了整體結構的穩定性，我們采用了雙橫梁結構，確保了結構安全可靠。門架受力總圖如圖：（1）上縱梁受力分析上縱梁主要承受來自頂模和混凝土的豎向壓力。經過計算得知頂模自重P，混凝土豎向壓力P，合力為P= P+ P=

19、14.310N,作用在9m長的梁上，其線載荷為：q =P/29=0.810N /m。上縱梁的橫截面如下圖5：圖5則組合截面慣性矩為： IX =（280103/12+280101942）2+（40083/12+4008562）2 =231332799.9 mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/200 =1156664mm3 W2 = IX/140 = 1652377.14 mm3則梁所受最大彎矩Mmax = ql2/8 =0.8101.8/8=0.32410（N.m）梁的最大彎曲應力 = Mmax/W1 =28Mpa235 Mpa梁的最大變形量為： fmax = 5ql4/384EI 其中E =

20、2.1105 MPa I = 4.5 10-4m3則fmax = 5324001.84/（3842.110114.510-4）=0.47mm經驗證：上縱梁的強度滿足使用要求（2）兩端上橫梁受力分析兩端上橫梁主要受力來自兩端液壓油缸和千斤頂的豎向壓力，由前面的數據P=F/12=1.4810N,則其線載荷為q = 2P/4.5=0.66105N/m。兩端上橫梁截面示意圖如圖6：圖6則組合截面慣性矩為： IX =（300103/12+300102452）2+（50083/12+5008662）2 =393695040mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/250 =1574780.16 mm3 W2 =

21、 IX/150 =2624633.6 mm3則梁所受最大彎矩Mmax = ql2/8 =0.66105 2.25/8=0.4210N.m 梁的最大彎曲應力 = Mmax/W1 =22.7 MPa235 Mpa梁的最大變形量為： fmax = 5ql4/384EI 其中E = 2.1105 MPa I = 4.8 10-4m3則fmax = 50.421052.254/（3842.110114.510-4）=1.48mm。經驗證：兩端上橫梁的強度滿足使用要求（3）中間上橫梁中間上橫梁受力主要為頂拱千斤頂的豎向壓力，其線載荷為q = 2P/4.5=0.66105N/m。中間上橫梁的截面圖如下：則組

22、合截面慣性矩為： IX =（240103/12+240102452）2+480103/12 =288200000mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/250 =1152800 mm3 W2 = IX/120 =2401666.7 mm3則梁所受最大彎矩Mmax = ql2/8 =0.66102.25/8=0.4210N.m梁的最大彎曲應力 = Mmax/W1 =36.43 MPa235 Mpa梁的最大變形量為： fmax = 5ql4/384EI 其中E = 2.1105 MPa I = 4.510-4m3則fmax = 50.66102.254/（3842.110114.510-4）=0.62

23、mmjkvhjv經驗證，中間上橫梁的強度滿足要求。（4）兩端立柱受力分析1）兩端立柱豎向主要承受來自液壓缸和千斤頂的豎向作用力，根據前面的數據：P=F/12=6.6106/12=5.5105N，則=F/A=5.5105/0.01502=36.55Mpa235 Mpa故兩端立柱豎向強度符合要求。2）兩端立柱橫向主要承受來自側模的擠壓載荷，其值為5.7t/m，其力由側模通過絲杠傳遞到立柱上。F=W/24=125KN,每個立柱橫向承受4個絲杠的作用力，整個立柱受力為500KN，則在寬300mm,長3727mm的柱上，其線載荷為q=94.34kN/m.兩端立柱截面圖如下 組合截面的慣性矩為：IX =（

24、300103/12+300101952）2+（36083/12+36866）2=254716906.7mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/150 =1698112.7mm3 W2 = IX/200 =1273584.5 mm3則梁所受最大彎矩Mmax = ql2/8 =94.34102.65/8=0.8310（N.m）梁的最大彎曲應力 = Mmax/W2 =65.2Mpa235 Mpa梁的最大變形量為： fmax = 5ql4/384EI 其中E = 2.1105 MPa I = 4.510-4m3則fmax = 594.34102.65/3842.1104.510=0.64mm經驗證，兩端立

25、柱的橫向強度滿足使用要求。（5）中間立柱受力分析1）中間立柱豎向主要承受來自千斤頂的豎向作用力，根據前面的數據：P=F/12=1.65105N則=F/A=1.65105/0.010272=16.1Mpa235 Mpa故中間立柱豎向強度符合要求。2）中間立柱橫向主要承受來自側模的擠壓載荷，其力由側模通過絲杠傳遞到立柱上。F=W/24=125KN,每個立柱橫向承受4個絲杠的作用力，整個立柱受力為500KN，則在寬300mm,長5300mm的柱上，其線載荷為q=93.34kN/m.中間立柱截面圖如下組合截面的慣性矩為：IX =（300103/12+300101952）2+（360103/12+360

26、1066）2 =261358933.3mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/120 = 2177991.1mm3 W2 = IX/200 = 1306794.7 mm3則梁所受最大彎矩Mmax = ql2/8 =93.34102.65/8=0.8310（N.m）梁的最大彎曲應力 = Mmax/W2 =63.5Mpa235 Mpa梁的最大變形量為： fmax = 5ql4/384EI 其中E = 2.1105 MPa I = 4.510-4m3則fmax =594.34102.65/3842.1104.510=0.64mm經驗證，中間立柱的橫向強度滿足使用要求。（6）底縱梁受力分析底縱梁受力主要為

27、頂部模板、混凝土及整個門架部分對其的豎向壓力，其合力數值為P=2.410N，則其線載荷為q=P/29=1.3310N/m.底縱梁截面圖如圖組合截面的慣性矩：IX =（400123/12+400122442）2+（476103/12+47610115）2=697642133.3mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/200 =3488210.7 mm3 W2 = IX/300 =2325473.8 mm3則梁所受最大彎矩Mmax = ql2/8 =0.5410（N.m）梁的最大彎曲應力 = Mmax/W2 =23.22Mpa235 Mpa梁的最大變形量為： fmax = 5ql4/384EI 其中E

28、 = 2.1105 MPa I = 4.510-4m3則fmax = 51.33101.8/3842.1104.510=0.19mm經驗證，底縱梁的強度滿足使用要求。（7）兩端二橫梁1）兩端二橫梁豎向受力主要為上衡量通過小豎撐、斜向支撐傳遞下來的豎向壓力，其值為主橫梁的1/3，P=0.49310N，則線載荷q=2P/1.8=0.5510N/m.兩端二橫梁的截面圖如圖：組合截面的慣性矩IX =（300103/12+300101942）2+（30083/12+300867）2=252903909.4mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/150 = 1686026.06mm3 W2 = IX/200

29、= 1264519.6mm3最大彎矩Mmax = ql2/8 =0.22310（N.m）梁的最大彎曲應力 = Mmax/W2 =17.64Mpa235 Mpa經驗證，兩端二橫梁的豎向強度滿足使用要求。2）兩端二橫梁橫向主要受側模通過立柱作用在其上面的擠壓力，其值為立柱側向壓力的1/3，F=4.1410N，=F/A=4.1410/1210=34.5Mpa235 Mpa經驗證，兩端二橫梁的橫向強度滿足使用要求。（8）中間二橫梁中間二橫梁的受力方式與兩端二橫梁一致。豎向受力大小為P=0.49310N，線載荷q=2P/1.8=0.5510N/m中間二橫梁橫截面如圖：IX =（300103/12+300

30、101942）2+300103/12=180724133.3mm4抗彎矩面模數：W1 = IX/120 = 1506034.4mm3 W2 = IX/200 = 903620.7mm3最大彎矩Mmax = ql2/8=0.22310（N.m）梁的最大彎曲應力 = Mmax/W2 =17.64Mpa235 Mpa經驗證，中間二橫梁的豎向強度滿足使用要求。2）中間二橫梁橫向主要受側模通過立柱作用在其上面的擠壓力，其值為立柱側向壓力的1/3，F=4.1410N，=F/A=4.1410/1210=34.5Mpa235 Mpa經驗證，中間二橫梁的橫向強度滿足使用要求。（9）小豎向支撐小豎向支撐材料為25

31、工鋼，其受力主要為上橫梁受壓時向下傳遞的豎向壓力，其受力值為上橫梁受力的1/2，則F=1.4810/2=0.7410N查表知：25工鋼橫截面積A=53.510m故=F/A=0.7410/53.510=13.8 Mpa經驗證：小豎撐的強度滿足使用要求。（10）門架各縱聯縱聯（平聯）設在單榀門架之間，其受力主要為臺車行走時，臺車模板與混凝土、導軌之間的摩擦阻力f、f，臺車設計總重0.710N。查表知混凝土與鋼板之間的摩擦系數為0.8，鋼軌與車輪之間的摩擦系數為0.15，則f=0.7100.8=0.5610N，f=0.7100.15=1.0510NF= f+f=6.6510N單榀門架之間共有7根縱聯

32、支撐，其材料為14工鋼，其橫截面積為A=21.610m=F/7A=6.6510/721.610=44 Mpa經驗證，各縱聯的強度滿足使用要求。門架部分其余各種小部件主要起支撐連接作用，其相對受力很小，強度均滿足使用要求，在此不一一校核。以上臺車校核數據均為理論值，在計算時，根據經驗已經將安全系數考慮在內，經過以上分析驗證，整個臺車的強度滿足使用要求。五臺車安裝及使用注意事項5.1、臺車襯砌前的準備工作5.1.1、臺車調到位后，在襯砌前必須保證各絲杠和千斤頂都必須達到剛性支撐狀態。5.1.2、每一個襯砌工作循環前要校對鋼軌是否平直，鋼軌中心距與襯砌中心距是否對齊吻合，兩側鋼軌縱向水平誤差10mm以內。檢查鋼軌牢固性，枕木所墊間距，不得超過600mm。5.1.3、每進行一個作業循