CN109519199B - 一种盾构隧道管片支撑台车 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种盾构隧道管片支撑台车，包括台车本体(1)、安装在台车本体(1)上的行走装置(2)、以及设置在隧道管片内弧壁与台车本体(1)之间的支撑装置(3)，所述支撑装置(3)包括伸缩机构(32)及用于贴合隧道管片内弧壁的弧形撑板(31)，所述伸缩机构(32)连接在台车本体(1)与所述弧形撑板(31)之间，以使所述弧形撑板(31)相对于所述隧道管片往复运动。通过行走装置使支撑台车可移动，提高了台车利用率和转场效率；通过伸缩机构调整弧形撑板，使得弧形撑板贴合在隧道管片内弧壁上受力均匀，提高了台车支撑稳定性；避免了联络通道开洞施工时，管片因开口造成管片受力变化而产生变形失稳，保证了施工安全。

Description

一种盾构隧道管片支撑台车

技术领域

本发明涉及支撑台车，尤其涉及一种盾构隧道管片支撑台车。

背景技术

随着经济的高速发展，城市地铁的建设也逐步的上升到一个更加重要的层面，盾构法已成为城市地铁隧道的主要工法，其中联络通道的施工也逐渐被重视起来，尤其是在联络通道的修建过程中如何保证盾构的正常掘进是新的研究方向。盾构联络通道一般为设置在两条隧道中间的一条通道，具有连通两条隧道、排水及防火等作用。若一条隧道整体出现问题，工作人员可通过联络通道转移到另一条隧道，工作人员的安全系数也将大大增加，因此有“逃生通道”之称。同时救援人员能够从另一条隧道经联络通道进入发生事故的隧道进行救援，达到快速救援的目的。

以前联络通道施工均在盾构隧道完工后才开始进行，因此会影响工期，而目前通常与隧道进行同步施工，加快了联络通道的完工时间。在相同的工况下，相较以前联络通道的施工方法具有更明显的优势。

在北京新机场线磁各庄站-草桥站的隧道施工过程中，同时进行联络通道的施工，通常盾构隧道直径主要以6m直径为主，而北京新机场线磁各庄站～草桥站的2号风井～3号风井区间采用两台外径9.15m的土压平衡式盾构施工。隧道管片采用C50混凝土，外径8.8m，内径7.9m，厚度0.45m，环宽1.6m。根据需要在此区间左右线间共6个设置联络通道，但在联络通道开洞门过程中存在管片坠落风险，所以为确保联络通道顺利开挖，以及既有成型隧道的安全，需要对隧道管片采取支撑防护措施。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

在上述联络通道的施工过程中，采用传统的型钢支撑、脚手架支撑防护隧道管片，其支撑强度低、受力条件差。

发明内容

本发明的目的是提供一种台车，尤其是一种盾构隧道管片支撑台车，通过弧形撑板使得支撑受力均匀，并且支撑强度高，确保联络通道开洞施工时隧道管片不脱落，保证施工安全。

为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种盾构隧道管片支撑台车，包括台车本体、安装在台车本体上的行走装置、以及设置在隧道管片内弧壁与台车本体之间的支撑装置，所述支撑装置包括伸缩机构及用于贴合隧道管片内弧壁的弧形撑板，所述伸缩机构连接在台车本体与所述弧形撑板之间，以使所述弧形撑板相对于所述隧道管片往复运动。

上述技术方案具有如下有益效果：通过在台车本体上设置行走装置，能够根据施工需要在现场进行支撑台车位置调整，也方便支撑台车在一处联络隧道施工完毕后顺利转场到其他联络隧道处，提高了支撑台车的利用率和转场效率；通过调整支撑装置的伸缩机构来调整弧形撑板，使得弧形撑板贴合在隧道管片内弧壁上，一方面方便了安装弧形撑板的安装工作，另一方面通过调节伸缩结构，使得弧形垫板受力均匀，提高了支撑台车的支撑稳定性；避免了联络通道开洞施工时，管片因开口造成管片受力体系转变进而产生变形失稳，保证了施工安全，使得联络通道施工工作顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是安装在隧道内的隧道管片支撑台车的正视图；

图2是隧道管片支撑台车的左视图；

图3是隧道管片支撑台车的俯视图。

附图标记表示为：

1、台车本体；2、行走装置；3、支撑装置；4、平台；5、出渣预留洞；6、渣土转运溜槽；7、踏梯；8、固定装置；11、H型龙门架；12、第一底梁；13、第二底梁；14、剪刀撑；31、弧形撑板；32、伸缩机构；111、第一竖梁；112、第二竖梁；113、第一横梁；114、第一安装支架；115、第二安装支架；116、第三安装支架；117、第一斜撑；118、第二斜撑；119、第一纵梁；1141、第一支梁；1142、第一斜梁；1151、第二支梁；1152、第二斜梁；1161、第三支梁；1162、第三斜梁，21、高压电缆，22、灯具支架，23、开洞范围，24、运输设备，25、风筒，26、皮带机支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1至图3中所示，根据本发明的实施例，提供一种盾构隧道管片支撑台车，包括台车本体1、安装在台车本体1上的行走装置2、以及设置在隧道管片内弧壁与台车本体1之间的支撑装置3，所述支撑装置3包括伸缩机构32及用于贴合隧道管片内弧壁的弧形撑板31，所述伸缩机构32连接在台车本体1与所述弧形撑板31之间，以使所述弧形撑板31相对于所述隧道管片往复运动。当联络通道施工时，联络通道口所在区间的特殊隧道管片被切割后，围岩压力从而发生变化，导致隧道管片变失稳形和损伤，本发明的技术方案中，通过在台车本体上设置自行行走或通过隧道内电瓶车牵引其行走的行走装置2，能够根据施工需要在现场进行支撑台车位置调整，并可在一处联络隧道施工完毕后将支撑台车顺利转场到其他联络隧道处，提高了支撑台车的利用率和转场效率；通过弧形撑板31与管片贴合来支撑管片，增大了接触面积，降低了支撑点过度的应力集中；通过调整支撑装置3的伸缩机构32，方便调节弧形撑板31的安装工作，以使弧形撑板31密切贴合并顶紧在隧道管片内弧壁上，则充分利用到弧形撑板31与管片可接触面积，使得弧形撑板31受力均匀，提高了支撑台车的支撑稳定性；避免了联络通道开洞施工时，管片因开口造成管片受力体系转变进而产生变形失稳，保证了施工安全，使得联络通道施工工作顺利进行。

作为所述支撑装置3的一种具体实施方式，优选地，所述支撑装置3的伸缩机构32包括丝杠组件，所述丝杠组件一端与台车本体1连接，所述丝杠组件的另一端活动端与所述弧形撑板31铰接。通过铰接方式方便调整弧形撑板31位置，使之与弧形撑板31贴合稳定，同时丝杠组件具有传动性、安装方便、操作简单方便，因此易于施工，提高了工作效率，同时降低了投入成本。可理解的是，所述丝杠组件与台车本体1采用可拆卸连接，可在现场进行安装和拆卸，方便支撑台车的首次使用安装以及转场再利用。

作为所述台车本体1的一种具体实施方式，优选地，所述台车本体1包括多个平行放置的H型龙门架11，每个所述H型龙门架11包括平行的第一竖梁111、第二竖梁112以及设置在第一竖梁111、第二竖梁112间的第一横梁113。H型龙门架结构简单易实施、力学稳定好、为支撑装置3提供了良好的安装生根构架。更进一步地，所述第一横梁113为2个，间隔设置在第一竖梁111和第二竖梁112之间，2个第一横梁113间设有第一斜撑117，距离第一竖梁111顶端较近的第一横梁113与第一竖梁111之间设有第二斜撑118，距离第二竖梁112顶端较近的第一横梁113与第二竖梁112之间设有第二斜撑118，H型龙门架11的第一竖梁111、第二竖梁112和第一横梁113由300×300×10×15H型钢构成，第一斜撑117和第二斜撑118可由I 20a工字钢构成，其他构件由。通过在H型龙门架11增加第一横梁113以及第一斜撑117和第二斜撑118增强了H型龙门架的刚度和强度，为支撑装置3提供了良好的安装受力基础。可理解的是，支撑台车的所述H型龙门架11设置在每环管片上(其最优位置为管片中间)，自特殊衬砌环(即联络通道管片开洞环)两侧开始设置，然后向远离联络通道处开口处依次设置多个，所述相邻H型龙门架11间的距离可为1.6m，优选地，在洞口每侧设置3个平行放置的H型龙门架11，每个H型龙门架11均连接有支撑装置3，使得隧道管片尤其是联络通道口的管片不会因为开洞产生变形而出现失稳脱落的危险情况，提高了作业安全系数，保证了联络通道施工的正常开展以及已成型盾构隧道的安全。

所述台车本体1还包括设置在第一竖梁111下的第一底梁12、设置在第二竖梁112下的第二底梁13；所述第一横梁113下方的所述第一竖梁111与所述第二竖梁112之间具有容纳物料运输设备24运行的空间。所述第一底梁12平行由放置的2组30a工字钢构，所述第二底梁13由平行放置的2组30a工字钢构成。所述第一横梁113的最低点距离隧道底面预留足够空间(第一横梁113最低点距离隧道底面预留空间可为第一横梁113的最低点到有轨道顶面的距离)，使得联络通道施工同时能够保证隧道盾构施工过程中所用的物料运输设备24(比如电瓶车)安全顺利通过。

可理解的是，行走装置2安装在第一底梁12和第二底梁13上，可在所述隧道管片支撑台车的第一底梁12中心线上安装第1对轮组、第二底梁13中心线上安装第2对轮组，上述每对轮组自轴心形成的距离相等，并且同一方位上位于第一底梁12和和第二底梁13上的轮组同心。所述行走装置2可为公路行走装置，也可为铁路行走装置，每对轮组包括行车轮、钢板、支架、辅料。安装行走装置2的隧道管片支撑台车自身具有可移动性，在隧道管片支撑台车安装过程中可根据具体情况调整位置，也方便联络通道施工完毕后进行转场。

另外，在台车本体1上还设有固定装置8，固定装置8为丝杠脚，其中第一底梁12和第二底梁13下分别设有4组，所述丝杠脚采用竖向Tr74、法向Tr60的丝杠，当支撑台车安装位置确定后，将丝杠旋下，以使支撑台车固定在隧道内的两侧轨道上。更进一步地，当行走装置2采用铁路行走装置时在支撑台车所在处可根据需要将轨枕加密加强设置处理。

作为所述台车本体1的一种具体实施方式，优选地，所述H型龙门架11设有第一安装支架114、第二安装支架115和第三安装支架116，所述第二安装支架115水平放置且上表面为平面；所述第一安装支架114、第二安装支架115和第三安装支架116在第一竖梁111外侧高度方向上顺序间隔设置，和/或，所述第一安装支架114、第二安装支架115和第三安装支架116在第二竖梁112外侧高度方向上顺序间隔设置。进一步地，在第一竖梁111侧的第二安装支架115端头沿隧道方向设置将第二安装支架115端连接起来的第一纵梁119，在第二竖梁112侧第二安装支架115端头沿隧道方向设置将第二安装支架115端连接起来的第一纵梁119，第一纵梁119可采用14b槽钢作为联系条，提高管片受力。

进一步地，第一安装支架114包括第一支梁1141和第一斜梁1142，第一支梁1141水平安装在第一竖梁111，和/或，第二竖梁112上，第一斜梁1142倾斜安装在第一支梁1141下部；第二安装支架115包括第二支梁1151和第二斜梁1152，第二支梁1151水平安装在第一竖梁111，和/或，第二竖梁112上，第二斜梁1152倾斜安装在第二支梁1151下部；第三安装支架116包括第三支梁1161和第三斜梁1162，第三支梁1161水平安装在第一竖梁111，和/或，第二竖梁112上，第三斜梁1162倾斜安装在第三支梁1161下部。其中第一斜梁1142、第二斜梁1152、第三斜梁1162由I 20a工字钢构成。可理解的，上述3种安装支架可根据情况具体设置水平方向上的长度，用于连接支撑装置3的伸缩机构32，使得伸缩机构32的长度缩短，从而力臂变小，使得伸缩机构32传递给支撑装置3的弧形撑板31的力更大，支撑台车稳定性更好。

作为所述支撑装置3的一种具体实施方式，优选地，所述支撑装置3的伸缩机构32为一组，安装于所述第一安装支架114，和/或，第二安装支架115上。

在联络通道开洞的两侧，支撑台车的每个H型龙门架11上设有支撑装置3，根据隧道联络通道开挖的施工工况可知，位于隧道下部的管片相对不易脱落，所以可在H型龙门架的第一安装支架114，和/或，第二安装支架115上设置支撑装置3，每组所述支撑装置3上设置1组伸缩机构32便可通过弧形撑板31满足所需支撑管片受力需求，使得在联络通过进行施工时能够保证联络通道的顺利施工以及现有管片的安全。另外支撑装置3的设置需要同时考虑避开隧道内管片附近的灯具支架22或者皮带支架26等情况。

作为所述支撑装置3的一种具体实施方式，优选地，所述支撑装置3伸缩机构32为两组，分别与所述第一竖梁111顶端、所述第一竖梁111外侧的第三安装支架116连接，和/或，分别与所述第二竖梁112顶端、所述第二竖梁112外侧的第三安装支架116连接。

在联络通道开洞的两侧，支撑台车的每个H型龙门架上设有支撑装置3，根据隧道联络通道开挖的施工工况可知，位于隧道上部的管片相对容易脱落，所以在所述第一竖梁111顶端、所述第一竖梁111外侧的第三安装支架116外侧连接支撑装置3，和/或，可在所述第二竖梁112顶端、所述第二竖梁112外侧的第三安装支架116连接支撑装置3，每个所述支撑装置3的伸缩机构32为两组，并间隔设置在弧形撑板31上，所述弧形撑板31长度增加，增大了与管片的接触面积，降低了支撑点过度的应力集中，平衡了隧道中上部管片可能脱落产生的力，使得在联络通过进行施工时能够保证联络通道的顺利施工以及现有管片的安全。同时根据施工具体情况，另外支撑装置3的设置需要同时考虑避开隧道内的管片附件的管线构件(比如灯具支架22、高压电缆21)等情况。

作为所述支撑装置3的一种具体实施方式，优选地，所述支撑装置3的伸缩机构32为三组，分别与第二竖梁112、第二竖梁112外侧的第三安装支架116和第二安装支架115顺序连接，和/或，分别与第一竖梁111、第一竖梁111外侧的第三安装支架116和第二安装支架115顺序连接。

在联络通道开洞的两侧，支撑台车的每个H型龙门架上设有支撑装置3，根据隧道联络通道开挖的施工工况可知，位于隧道下部的管片相对容易脱落，所以可在第二竖梁112、第二竖梁112外侧的第三安装支架116和第二安装支架115顺序连接支撑装置3，和/或，可在第一竖梁111、第一竖梁111外侧的第三安装支架116和第二安装支架115顺序连接支撑装置3，所述支撑装置3的伸缩机构32为3组，间隔连接在弧形撑板31上，所述弧形撑板31长度增加后，增大了与管片的接触面积，降低了支撑点过度的应力集中，平衡了隧道中上部管片可能脱落产生的力，使得在联络通过进行施工时能够保证联络通道的顺利施工以及现有管片的安全。同时根据施工具体情况，外支撑装置3的设置需要同时避开隧道内的管片附件的管线构件(比如风筒25)等情况。

进一步地，联络通道开洞范围23外，所述每个H型龙门架11上设置8个伸缩机构32；在联络通道开洞范围内，所述每个H型龙门架11上设置6个伸缩机构32。与管片内弧壁贴合设置的弧形撑板31为条形形状，增大了受力面积，降低了应力集中，使得弧形撑板31处的管片受力均匀，保证了施工安全，使得联络通道施工与隧道盾构施工同步进行。

优选地，所述支撑台车还包括设置在所述H型龙门架11第一横梁113、第二安装支架115上的平台4。所述平台可以利用直径42mm钢管搭设平台框架，并在框架上满铺厚15mm的木胶板。其中位于第一横梁113上的平台用于联络通过施工，可安装长距离皮带输送机等输送装置，位于第二安装支架115上的平台可作为人行通道，用于与现有隧道内走道板相接，供工作人员通行，支撑台车上设置联络施工平台和人行通道分隔，保证联络通道的施工不影响隧道施工人员的通行。更进一步地，可在平台4的端头及下方设置安全网，防止工作人员、杂物高空坠落。

在联络通道处所述平台4的第二安装支架115上设有出渣预留洞5，连接所述出渣预留洞5设有转运输送装置，在所述转运输送装置的下料出口处设有渣土转运溜槽6。现有技术均在联络通道施工完成后通过电瓶车等进行渣土外运工作，本发明的支撑台车可将联络通道施工产生的渣土装在吊斗等装载工具内，通过出渣预留洞5，经设置在平台4上的长距离皮带输送机转运到其下料口的渣土转运溜槽6，然后运输至正线盾构隧道内连续皮带机上，通过连续皮带机将渣土直接运输至隧道外，使得联络通道施工产生的渣土能够实时转运，从而提升了渣土外运的能力，提高了联络通道施工效率，并且不影响正线隧道盾构施工。实现了联络通道施工与盾构隧道施工同步进行，改变了以往联络通道必须在盾构隧道完工后在施工的传统工法，提高了施工效率，降低了施工成本。

在所述平台4联络通道侧下方设有踏梯7，工作人员可以通过踏梯7进入平台4。可理解地，所述踏梯7可以安装在联络通道开挖侧的第一安装支架114上。

作为所述台车本体1的一种具体实施方式，优选地，所述台车本体1的相邻H型龙门架11之间设有剪刀撑14。其中剪刀撑可采用100×10等边角钢构成。通过在H型龙门架增加剪刀撑14，增强了H型龙门架11的强度和刚度，加固了H型龙门架的稳定性，为支撑装置3的弧形撑板31提供了更好的骨架结构支撑。

优选地，所述支撑台车的台车本体1为可拆卸的车架。进一步地，台车本体1的内部构件均可通过连接板和螺栓副进行连接，所述螺栓副包括M24螺栓。台车本体1为可拆卸的车架，使得台车进入联络通道施工现场时不必为一个庞大的构件，多个小件方便运输、现场安装，以及转移到其他现场，使得台车能够多次重复利用，提高了施工效率，降低了施工成本。

优选地，支撑台车的台车本体1和行走装置2可在地面拼装完成，然后利用龙门吊将组装好的部件吊至隧道内，利用电瓶车作为动力将支撑台车拖至施工位置直至安装完毕，同时电瓶车作为动力来连挂支撑台车进行转场。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种盾构隧道管片支撑台车，其特征在于，用于避免联络通道开洞施工时，管片因开口造成管片受力体系转变进而产生变形失稳，所述盾构隧道管片支撑台车包括台车本体（1）、安装在台车本体（1）上的行走装置（2）、以及设置在隧道管片内弧壁与台车本体（1）之间的支撑装置（3），所述支撑装置（3）包括伸缩机构（32）及用于贴合隧道管片内弧壁的弧形撑板（31），所述伸缩机构（32）连接在台车本体（1）与所述弧形撑板（31）之间，以使所述弧形撑板（31）相对于所述隧道管片往复运动；所述台车本体（1）包括多个平行放置的H型龙门架（11），每个所述H型龙门架（11）包括平行的第一竖梁（111）、第二竖梁（112）以及设置在第一竖梁（111）、第二竖梁（112）间的第一横梁（113）；所述台车本体（1）还包括设置在第一竖梁（111）下的第一底梁（12）、设置在第二竖梁（112）下的第二底梁（13）；所述第一横梁（113）下方的所述第一竖梁（111）与所述第二竖梁（112）之间具有容纳物料运输设备（24）运行的空间；所述H型龙门架（11）设有第一安装支架（114）、第二安装支架（115）和第三安装支架（116），所述第二安装支架（115）水平放置且上表面为平面；所述第一安装支架（114）、第二安装支架（115）和第三安装支架（116）在第一竖梁（111）外侧高度方向上顺序间隔设置，和/或，所述第一安装支架（114）、第二安装支架（115）和第三安装支架（116）在第二竖梁（112）外侧高度方向上顺序间隔设置；所述盾构隧道管片支撑台车包括设置在所述H型龙门架（11）第一横梁（113）、第二安装支架（115）上的平台（4），在联络通道处设置有所述平台（4）的第二安装支架（115）上设有出渣预留洞（5），连接所述出渣预留洞（5）设有转运输送装置，在所述转运输送装置的下料出口处设有渣土转运溜槽（6），所述转运输送装置设置于所述第一横梁（113）上的平台上，所述转运输送装置为长距离皮带输送机，所述第二安装支架（115）上的平台作为人行通道与现有隧道内走道板相接，联络通道施工产生的渣土装在装载工具内，通过所述出渣预留洞（5），经设置在第一横梁（113）上的所述平台（4）上的长距离皮带输送机转运到其下料口的所述渣土转运溜槽（6），然后运输至正线盾构隧道内连续皮带机上，通过连续皮带机将渣土直接运输至隧道外，所述联络通道与所述正线盾构隧道同步施工。

2.根据权利要求1所述的支撑台车，其特征在于，所述支撑装置（3）的伸缩机构（32）包括丝杠组件，所述丝杠组件一端与台车本体（1）连接，所述丝杠组件的另一端活动端与所述弧形撑板（31）铰接。

3.根据权利要求1所述的支撑台车，其特征在于，所述支撑装置（3）的伸缩机构（32）为一组，安装于所述第一安装支架（114），和/或，第二安装支架（115）上。

4.根据权利要求1所述的支撑台车，其特征在于，所述支撑装置（3）的伸缩机构（32）为两组，分别与所述第一竖梁（111）顶端、所述第一竖梁（111）外侧的第三安装支架（116）连接，和/或，分别与所述第二竖梁（112）顶端、所述第二竖梁（112）外侧的第三安装支架（116）连接。

5.根据权利要求1所述的支撑台车，其特征在于，所述支撑装置（3）的伸缩机构（32）为三组，分别与第二竖梁（112）、第二竖梁（112）外侧的第三安装支架（116）和第二安装支架（115）顺序连接，和/或，分别与第一竖梁（111）、第一竖梁（111）外侧的第三安装支架（116）和第二安装支架（115）顺序连接。

6.根据权利要求1所述的支撑台车，其特征在于，在第二安装支架（115）上的所述平台（4）的联络通道侧下方设有踏梯（7）。

7.根据权利要求1所述的支撑台车，其特征在于，所述台车本体（1）的相邻H型龙门架（11）之间设有剪刀撑（14）。

8.根据权利要求1所述的支撑台车，其特征在于，所述台车本体（1）为可拆卸的车架。