瘦西湖隧道可移动铰链式液压台车设计

余郁 陈晓飞

瘦西湖隧道可移动铰链式液压台车设计

余郁 陈晓飞

Shou xi hu sui dao ke yi dong jiao lian shi ye ya tai che she ji

本文结合扬州市瘦西湖隧道工程实例，采用有限元软件sap2000与手工计算进行对比分析的方法，对可移动铰链式液压台车进行设计，很好地解决了单管双层盾构隧道内部结构同步施工技术难题。

一、工程概况

扬州瘦西湖隧道工程采用单管双层方式，隧道管片内径13.3米，隧道内部结构分上下两层，上层为由东向西行车路面，下层为由西向东行车路面，结构下层采用预制箱涵π型件，上层采用立柱+纵梁+现浇砼车道板结构，盾构掘进期间，上层车道板现浇混凝土同步进行内部结构的施工。

结合隧道内部结构特点，考虑快速施工需要，对二层的梁板结构拟应用工具式台车方案。台车设计为上层行车道板浇筑提供便利，既要方便转弯、移动，又要可调升降、左右及脱模，实现施工速度快、隧道板成型面好的功能。

二、铰接式液压模板台车的设计

1.铰接式液压模板台车的总体设计思路

模板总成：模板是由钢板和纵筋、横梁通过组装焊接而成。模板每节做成2m宽，纵向是由15节组成30m衬砌长度，纵向模板之间用螺栓连接。模板厚度为10mm。因为模板顶部受到较大的力，为确保模板强度和局部模板不会变形，在模板中增加2米宽横梁。

侧模安装用伸缩支架：将可伸缩支架布置于门架两侧边，方便甲方安装侧边倒模板时施工。

门架总成：作为台车主要承重构件的门架是由横梁、立柱以及纵梁通过连接而成，在各横梁及立柱之间用连接梁和斜拉杆进行连接。竖向液压油缸（GE160/100-300）顶部和门架边立柱相连，在其底部连接行走结构。由缸体的收缩调节垂直定位和模板脱模，调整行程为200mm；工作油压为160kg/cm2；整个门框确保有足够的强度，刚度和稳定性。用钢板焊接液压台车的主要结构部件。门架梁和立柱用钢板焊接成工字型截面；下纵梁采用箱形截面；上部纵向梁H型钢，由于门架的高度较高，为了确保整体的强度，刚度和门架的稳定性，门架梁和立柱之间应增加了槽钢斜撑。

行走机构：液压台车行走机构各四套，它们连接在门架底部的竖向液压油缸上。全部采用被动车轮，台车行走采用卷扬机牵引。

门架支承千斤：它联接在门架纵梁下面，台车工作时，它顶在地基上，承受台车和混凝土的重量，改善门架纵梁的受力条件，保证台车工作时门架的稳定。

液压系统：台车液压系统采用电磁换向阀进行换向，来实现油缸的伸缩。12个竖向油缸各用一个换向阀控制其动作；利用双向液控单向阀对12个竖向油缸进行锁闭，保证模板不致下降。

当换向阀处于中位时，系统卸荷，防止系统发热；直回式回油滤清器和集成阀块简化了系统管路。

2.台车模板支架的设计

（1）面板计算

每块面板宽2米，纵向加强肋板间距350mm，均布荷载为25KN/m2。面板单元按照支撑于中线肋板的多跨连续梁计算，取一米长计算：10mm厚面板单元技术特性为

每个单元弯矩为：M=0.125×25×1×0.352=0.383KN.m强度满足要求。刚度满足要求。

（2）纵向肋板计算

纵向肋板采用10#槽钢，计算长度为1m，计算载荷q=25×0.35=8.75kN/m，肋板最大弯矩：M=0.125×q×l2=1.09375kN.m肋板截面特性为：I=1.98×10-6mm4

（3）模板横梁计算

模板横梁采用20#槽钢钢板，与翼缘板组焊而成。I=1.78×10-5m4

计算长度l=1.95m

单元宽度为1m，单位负荷q=27kN/m

M=0.125×27×1.952=12.8kN.m，模板横梁强度满足要求。

3.台车设计

（1）门架横梁计算

横梁受力如下图：

模板台车设计计算图

横梁截面特性为：I=5.05×108mm4，y=0.24m

M=115.8×1.95=225.81KN/m

刚度计算：，强度、刚度均满足要求。

（2）立柱计算

立柱受力为：N=（10×7.7×25+300）/10=222.5KN

立柱截面积：F=9520mm2，立柱强度满足要求。

通过该部分手工计算与有限元软件计算，我们发现对于该台车设计完全符合规范的设计要求，有限元软件的使用避免了手工计算时，因假设不正确导致的计算误差。

三、应用模板台车的快速化施工工艺

模板台车的引入是为了保证单管双层隧道的流水施工作业，在单个循环的施工过程中：安装模板台车的时间为1天，绑扎钢筋1天，混凝土浇筑1天，混凝土养护7天，拆模0.5天，也就是单个循环的总时间为10.5天。在隧道开挖后，我们制作了3部台车，A、B、C同时就位安装后，由A到B到C绑扎钢筋，再由A-C分三次浇筑混凝土，A台车的混凝土首先养护完成，此时A台车拆模移至下一工作段并开始边模侧模安装、钢筋绑扎、台车支撑加固等措施，待台车B台车段混凝土养护完成后与A台车类似,移动到下一工作面，之后A台车段又达到龄期，移动到下一工作段从而实现二层板的流水施工。

台车就位浇筑

四、结语

通过对单洞双层盾构隧道内部结构同步快速施工关键技术进行研究，解决了内部结构同步快速施工关键技术的技术难题和关键技术和30m铰接式液压模板台车设计，加快了施工进度，缩短了施工工期，该施工技术能够保证在不影响盾构掘进的同时，安全、快速地进行单管双层盾构隧道内部结构施工，取得了很好的社会和经济效益。

（作者单位：扬州市市政建设处）