瘦西湖隧道可移動鉸鏈式液壓臺車設計

余郁 陳曉飛

瘦西湖隧道可移動鉸鏈式液壓臺車設計

余郁 陳曉飛

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

本文結合揚州市瘦西湖隧道工程實例，采用有限元軟件sap2000與手工計算進行對比分析的方法，對可移動鉸鏈式液壓臺車進行設計，很好地解決了單管雙層盾構隧道內部結構同步施工技術難題。

一、工程概況

揚州瘦西湖隧道工程采用單管雙層方式，隧道管片內徑13.3米，隧道內部結構分上下兩層，上層為由東向西行車路面，下層為由西向東行車路面，結構下層采用預制箱涵π型件，上層采用立柱+縱梁+現澆砼車道板結構，盾構掘進期間，上層車道板現澆混凝土同步進行內部結構的施工。

結合隧道內部結構特點，考慮快速施工需要，對二層的梁板結構擬應用工具式臺車方案。臺車設計為上層行車道板澆筑提供便利，既要方便轉彎、移動，又要可調升降、左右及脫模，實現施工速度快、隧道板成型面好的功能。

二、鉸接式液壓模板臺車的設計

1.鉸接式液壓模板臺車的總體設計思路

模板總成：模板是由鋼板和縱筋、橫梁通過組裝焊接而成。模板每節做成2m寬，縱向是由15節組成30m襯砌長度，縱向模板之間用螺栓連接。模板厚度為10mm。因為模板頂部受到較大的力，為確保模板強度和局部模板不會變形，在模板中增加2米寬橫梁。

側模安裝用伸縮支架：將可伸縮支架布置于門架兩側邊，方便甲方安裝側邊倒模板時施工。

門架總成：作為臺車主要承重構件的門架是由橫梁、立柱以及縱梁通過連接而成，在各橫梁及立柱之間用連接梁和斜拉桿進行連接。豎向液壓油缸（GE160/100-300）頂部和門架邊立柱相連，在其底部連接行走結構。由缸體的收縮調節垂直定位和模板脫模，調整行程為200mm；工作油壓為160kg/cm2；整個門框確保有足夠的強度，剛度和穩定性。用鋼板焊接液壓臺車的主要結構部件。門架梁和立柱用鋼板焊接成工字型截面；下縱梁采用箱形截面；上部縱向梁H型鋼，由于門架的高度較高，為了確保整體的強度，剛度和門架的穩定性，門架梁和立柱之間應增加了槽鋼斜撐。

行走機構：液壓臺車行走機構各四套，它們連接在門架底部的豎向液壓油缸上。全部采用被動車輪，臺車行走采用卷揚機牽引。

門架支承千斤：它聯接在門架縱梁下面，臺車工作時，它頂在地基上，承受臺車和混凝土的重量，改善門架縱梁的受力條件，保證臺車工作時門架的穩定。

液壓系統：臺車液壓系統采用電磁換向閥進行換向，來實現油缸的伸縮。12個豎向油缸各用一個換向閥控制其動作；利用雙向液控單向閥對12個豎向油缸進行鎖閉，保證模板不致下降。

當換向閥處于中位時，系統卸荷，防止系統發熱；直回式回油濾清器和集成閥塊簡化了系統管路。

2.臺車模板支架的設計

（1）面板計算

每塊面板寬2米，縱向加強肋板間距350mm，均布荷載為25KN/m2。面板單元按照支撐于中線肋板的多跨連續梁計算，取一米長計算：10mm厚面板單元技術特性為

每個單元彎矩為：M=0.125×25×1×0.352=0.383KN.m強度滿足要求。剛度滿足要求。

（2）縱向肋板計算

縱向肋板采用10#槽鋼，計算長度為1m，計算載荷q=25×0.35=8.75kN/m，肋板最大彎矩：M=0.125×q×l2=1.09375kN.m肋板截面特性為：I=1.98×10-6mm4

（3）模板橫梁計算

模板橫梁采用20#槽鋼鋼板，與翼緣板組焊而成。I=1.78×10-5m4

計算長度l=1.95m

單元寬度為1m，單位負荷q=27kN/m

M=0.125×27×1.952=12.8kN.m，模板橫梁強度滿足要求。

3.臺車設計

（1）門架橫梁計算

橫梁受力如下圖：

模板臺車設計計算圖

橫梁截面特性為：I=5.05×108mm4，y=0.24m

M=115.8×1.95=225.81KN/m

剛度計算：，強度、剛度均滿足要求。

（2）立柱計算

立柱受力為：N=（10×7.7×25+300）/10=222.5KN

立柱截面積：F=9520mm2，立柱強度滿足要求。

通過該部分手工計算與有限元軟件計算，我們發現對于該臺車設計完全符合規范的設計要求，有限元軟件的使用避免了手工計算時，因假設不正確導致的計算誤差。

三、應用模板臺車的快速化施工工藝

模板臺車的引入是為了保證單管雙層隧道的流水施工作業，在單個循環的施工過程中：安裝模板臺車的時間為1天，綁扎鋼筋1天，混凝土澆筑1天，混凝土養護7天，拆模0.5天，也就是單個循環的總時間為10.5天。在隧道開挖后，我們制作了3部臺車，A、B、C同時就位安裝后，由A到B到C綁扎鋼筋，再由A-C分三次澆筑混凝土，A臺車的混凝土首先養護完成，此時A臺車拆模移至下一工作段并開始邊模側模安裝、鋼筋綁扎、臺車支撐加固等措施，待臺車B臺車段混凝土養護完成后與A臺車類似,移動到下一工作面，之后A臺車段又達到齡期，移動到下一工作段從而實現二層板的流水施工。

臺車就位澆筑

四、結語

通過對單洞雙層盾構隧道內部結構同步快速施工關鍵技術進行研究，解決了內部結構同步快速施工關鍵技術的技術難題和關鍵技術和30m鉸接式液壓模板臺車設計，加快了施工進度，縮短了施工工期，該施工技術能夠保證在不影響盾構掘進的同時，安全、快速地進行單管雙層盾構隧道內部結構施工，取得了很好的社會和經濟效益。

（作者單位：揚州市市政建設處）