浅谈双线铁路变断面台车优化设计

朱永峰

摘要：通过近年来出现的变断面砼衬砌台车比较，从结构、经济成本和操作方面进行比较，得出最好的台车设计方案

关键词：双线铁路；台车；加宽；优化

Abstract: Comparison of variable cross-section of concrete lining trolley emerged in recent years， from the structure, the economic cost and operational aspects of comparison to put out the best car designKey words: double track railway; trolley; widening; optimization

中图分类号：U212.33+7文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

引言

“十一五”期间国家规划的大能力运煤通道建设项目，新建山西中南部铁路通道开工建设，其间隧道158座，总长332公里，部分隧道都比较长，线间距和横断面都比较大，因此对隧道的空间有比较严格的要求，为了满足隧道空间，满足行车和长大隧道检修的要求，在隧道设计中就有比较多的加宽断面。

断面增多就增加了隧道二次衬砌的难度，现在的隧道建设与隧道衬砌既要讲究实用又要讲究衬砌美观，更需要考虑使用时设备的安全与成本，因此对二次衬砌时使用的砼衬砌台车提出了更高、更严格的要求：既经济实用、功能齐全、操作方便，衬砌质量又好，速度又快。基于此，本人对变断面台车进行一些优化设计，使之能满足这种更高、更严格的要求。

一般加宽断面台车设计

一般加宽断面台车的设计为以下两种：

2.1在顶部模板的中间增加加宽块，在门架底部增加加高盒来近似满足

向浦铁路秀岩进口也是有两个断面，分别为W=30和W=50，半径如图3和图4所示。隧道高差90mm，宽度差200mm,高度与宽度差值都不大，为了满足工地现场施工要求，因此应考虑制作顶模加宽块来近似实现，此种方法误差较大，安装复杂程度一般，成本较低，但是电缆沟一侧不能完整衬砌，需要在二次衬砌后另外施工，增加了施工工序，增加了劳动强度。

2.2更换顶部模板，改造小立柱

贵广铁路北岭山隧道十六局台车有两个断面，分别为W=0和W=100，半径如图1和图2所示。隧道高差385mm,宽度差1000mm，为了减小误差，满足工地现场施工要求，我们考虑制作两套顶模，此种方法误差小，但安装拆卸复杂，更重要的顶模被更换，成本大大增加。

对加宽断面进行优化设计

3.1加宽断面优化思路

对比一般加宽断面台车设计可以看出，以上两种方案不是拆装复杂，劳动强度大就是成本很高，误差较大，出于以上考虑，决定对加宽断面台车进行优化设计。打破旧思路，另辟蹊径，找到一种降低劳动强度，减少施工工序，减小误差，节约成本的设计方案。

3.2加宽断面台车总体结构设计

本台车为山西中南部通道前王庄隧道台车，断面分别为W=0和W=90，半径如图5和图6所示。隧道高差120mm,宽度差900mm，由模板总成，门架总成，液压总成，行走总成，电气总成等构成，本优化设计主要考虑模板总成，结构图如下图所示：

按照2.2所述加宽断面台车设计，台车顶部模板将被更换，成本大大增加。本台车模板分为顶模、边模、小边模共8块，其中顶模在中间与60度位置断开分为4块，每块用螺栓进行连接，加宽时在顶模断开位置增加加宽模板，使之尽量满足理论轮廓线，宽度根据左右两侧加宽块来调整，高度根据中间加宽块来调整，保证边模与小边模在任何断面时高度不发生变化，保证小边模部分衬砌电缆沟一侧垂直；边模左右各1块，通过销子与顶模、小边模铰接，小边模左右各1块，通过销子与大边模底部铰接，且小边模做成直墙形式。

做成图5图6结构优点：

减小误差。误差仅在半径为4390mm的半径内产生，并且误差很小，在二次衬砌误差范围之内。

降低成本。本台车加宽仅需在顶部模板中间及侧部顶模中间增加模板加宽块，相比一般加宽重量大大减少，随着成本也大大降低。

拆装方便。更换顶模需要把模板在洞内全部拆掉，而本方案只需松开两块模板相连的螺栓，用平移油缸将模板往外侧拉开，中间空间足够时，将顶模加宽块放入其中，之后连接好螺栓即可

降低劳动强度，减少施工步骤。一般来说，二衬台车衬砌前必须先衬砌好矮边墙，使二衬台车与矮边墙有一定的搭接，保证衬砌时不漏浆。在加宽时，边墙的高度根据台车的高度进行变化，本方案则无需打矮边墙，并且在二次衬砌时，电缆沟一侧一次成型，大大降低了劳动强度与施工步骤，节约了成本。

3.3加宽断面台车工作原理

加宽断面台车外轮廓与隧道衬砌理论内轮廓面基本一致，通过封堵板两端的开挖仓面与已开挖面形成封闭的环形仓，然后浇筑混凝土而实现隧道的衬砌施工。图5，图6台车动力为电机驱动，电机功率7.5KW，左右各1个，行走为轨行式；模板动作方式为液压缸活塞运动方式，完成立收模及模板中心偏差的调整等动作；台车立模后，需要通过丝杠把模板与架体连成整体，以承受混凝土浇注过程中的施工载荷。

3.4加宽断面台车加宽使用方法

①制作时，顶模做成左右对称结构，加宽时只需松开两块模板相连的螺栓，用平移油缸将对称的模板往外侧拉开，中间空间足够时，将顶模加宽块放入其中，连接好螺栓。

②边模做一定的旋转调整，使之尽量靠近理论轮廓线，一般误差控制在50mm以下就基本满足了衬砌要求。

③增加加宽块如不能满足台车衬砌时高度要求时可考虑通过顶部升降油缸或者是在行走与底大梁之间增加加高盒来调整

④将顶部加宽块中线与隧道中心线通过平移机构对正

⑤用丝杠调整模板宽度，固定丝杠

⑥安装调试小边模，通过支撑丝杠与对地丝杠固定小边模

⑦安装液压及相应千斤顶，紧固螺栓完成安装等待衬砌

4.结束语

通过对加宽断面台车的优化设计，山西中南部通道前王庄隧道台车满足了多个断面的衬砌要求，减小了施工成本，受到施工单位的高度赞扬。以上是本人从事二衬台车设计这几年总结的一点经验，对今后同类变断面台车设计有一定的借鉴作用，不足之处还请各位同仁指正。

参考文献

1肖燕生.工程机械使用手册.中国水利水电出版社.1997

2 曾进轮.地下工程设计施工手册.中国建筑工业出版社.1999

3 成大先.机械设计手册.化学工业出版社.1997.3

4 何永铁，王睇云.水利水电工程施工组织设计手册（5）结构设计.中国水利水电出版社.1997.6

5 陈显寰等.组合模板施工手册.中国铁道出版社.1984年.北京

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。