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1、尾水主洞鋼模臺車設計安裝施工方案1工程概況 尾水主洞由三條尾水支洞從主機組引出，尾0+000.00為1#尾岔分界點，主洞總長度為1082.316m，尾0+099.06為起坡點，縱向坡度為5%，起點洞軸高程為178.898，終點洞軸高程為227.5。 尾水主洞立面布置為緩坡洞，斷面為圓形，襯砌后洞徑為9.0m，全段采用鋼筋混凝土襯砌，混凝土標號為C30F6W50，襯砌厚度0.8m1.2m。根據2016年進度調整計劃，為加快確保施工進度，主洞增設2臺2/3邊頂拱鋼模臺車對隧洞進行襯砌混凝土澆筑，施工樁號為尾0+005尾0+963。2編制依據（1）廠家設計圖紙10.2M液壓鋼模臺車結構設計圖（2）國2、標GB50231-98機械設備安裝工程施工及驗收通用規范3 鋼模臺車設計說明鋼模臺車為全液壓，自行式結構，行走電機7.5Kw四級電機四臺臺，液壓站功率為5.5Kw。鋼模臺車模板長度10.2米，門架5榀，面板厚度10mm。門架內可供施工設備通行，設計已充分考慮隧道縱坡5%的情況，通過四輪驅動來滿足。鋼模臺車具有對中、抗浮的功能，頂升油缸下置，整體強度、剛度較油缸上置優越。臺車增設“八”字千斤，防止模板與門架縱向位移，并配備2.2kw的振搗器8臺，每側各4臺。為方便剩余部分的平移滑模施工，建議將剩余部分角度調整為90度，上浮力減小，也容易澆筑滿。在轉彎段時，臺車拆分為4.5米，兩端加上楔形模板，模3、板就可以通過轉彎段。4鋼模臺車受力驗算鋼模臺車的整個荷載（混凝土、臺車自重、混凝土側壓力、混凝土震動搗荷載及混凝土入倉沖擊荷載等）是以整個成型斷面鋼模板豎向、水平方向上各支承油缸及千斤傳向于支承門架。鋼模板本身承受澆注混凝土時的面荷載；門架承受臺車行走及工作時的豎向及水平荷載（見臺車總圖），各荷載分項系數，除新澆混凝土自重及模板自重取1.2外，其余施工荷載分項系數取1.4。臺車結構受力分析應考慮工作及非工作兩種情況下的荷載，由于門架是主要的承重物體，必須保證有足夠的強度、剛度及穩定性。因此，強度校核時應以工作時的最大荷載為設計計算依據；非工作時，臺車只有自重，結構受力較小，此種情況作為臺車的行4、走校核及門架縱梁的強度驗算，暫不考慮。由于臺車頂模、左右邊模受力不同，其載荷分析可成兩部分，然后再進行載荷組合，對門架進行強度校核。4.1 模板載荷分析 由于頂模受到混凝土自重、混凝土側壓力、混凝土震動搗荷載及混凝土入倉沖擊荷力等荷載的作用，其受力條件顯然比其它部位的模板更復雜、受力更大、結構要求更高。由于邊模與頂模的設計結構一樣，邊模不受混凝土自重，載荷較小，因此對其強度分析時只考慮頂模。頂模板通過托架總成承受整個上部模板的載荷，而托架縱梁由12支承點（8個螺旋千斤、4個液壓油缸）承受豎向載荷并傳力于門架。頂部模板承受的載荷按開挖1.2米時的混凝土自重及注漿口封口時該處的擠壓力。由于混凝土輸5、送泵通過幾十米的水平管道及豎直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。因此，強度計算時，只考慮自重荷載的壓力對模板影響這在工程計算中是不可行的，在實際設計時，局部加強頂模及考慮一定的安全系數。由于上部擠壓應力沒有確切的理證數據可作參考，臺車設計一般根據國外類似結構及經驗加以考慮。臺車頂模沿洞軸方向看是一個圓柱殼，只不過它是由多個1.5米高的圓柱形組合而成。計算時，假設頂模下托架支承立柱的剛度是足夠的（25工字鋼），而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托架中間兩根立柱間的頂模長度、一塊模板1.5米寬的這部分進行受力分析及強度校核6、，其受力簡圖如下4-1。圖4-1 分析部分受力簡圖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應力，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。而臺車模板設計制造只能根據經驗及類比結構，這在工程上是屢見不鮮的，但為了對模板設計有一個基本的掌握及滿足顧客要求，我們只能根據使用情況選用一個有待驗證的值。據此情況，操作者就必須及時掌7、握和控制灌注情況，根據操作經驗判定已經灌滿，并及時停止輸送。4.1.1 分析部分的混凝土自重P1如圖4-1，分析部分的長為1632mm，寬為1500mm，混凝土厚為0.5mm，其密度為2.45t/m3,則混凝土自重W1.6321.50.52.453（t）。折算成單位面載荷P13/(1.6321.5)1.23t/ m24.1.2 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與P2的作用，兩部分的合力P= P1+P2=1.23 t/ m3+4.7 t/ m25.93t/ m2。4.1.3 模板的彎曲應力由于模板的內表面每隔250m8、m有一根加強角鋼，因此，我們可以把它簡化成每隔250mm的梁單元來考慮。將寬為250mm的模板所受到的載荷折算成梁上線載荷。這是在有限元單元處理中常用的方法。其翼緣板的寬度取它與之相鄰筋板間距的30（參考自2中97頁）,即2500.375mm，實際取值50mm，偏于安全。根據上述模板所受的面載荷為5.93 t/ m2。那么在250mm寬，1500mm長的面積上所受到的載荷為5.930.251.52.22t，將此載荷作用在1.5米長的梁上，則其線載荷Q為2.22/1.5=1.48t/m。 圖4-2 梁單元的橫截面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構，利用有限元理9、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，這是因為兩邊有250mm高的拱板及立柱支承。梁的橫截面如圖4-2。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636的角鋼及15010的組合截面，根據圖示坐標系，計算組合截面形心O0的X、Y坐標。 根據3中附1-4組合截面形心公式計算形心的X、Y坐標。，查表可知角鋼636的橫截面積A879.7mm2，慣性矩Ix=469500mm4。將各值代入，則x（100850879.770.7）/(800+879.7) 60.84mm y（100879879.770.7）/(800+879.7) 4810、.47mm根據組合截面的平行移軸公式計算組合截面的慣性矩：Ix100103/12810030.532469500879.727.772 1897832.19mm4?？箯澖孛婺礧Ix/41.545731mm3。簡支梁受到均布載荷作用下的最大彎矩位于跨中，其值為：Mmaxql21.911041.52/85.732103Nm。梁的最大彎曲應力Mmax/W 5.732103/4.573110-6 117.5Mpa。對A3鋼，s160 Mpa，因為s ,所以梁的強度通過.4.1.4 板的最大位移 梁單元的最大變形量，即模板的最大位移。根據公式41-114中對應的受均布載荷簡支梁的位移公式：fmax5q11、l4/384EI式中，E彈性模量，E2.1106 Mpa ；I截面的慣性矩，I1.910-6m4；q梁受到的均布載荷，q1.9110-4N;l梁的長度，l1.5m；將各式代入上式：fmax51.911041.54/（3842.110111.910-6） 0.032m3.2mm。即模板的最大變形為3.2mm。通過上述的分析計算可知，整個模板的強度及剛度是夠的，臺車的使用是安全的。4.1.5 豎向千斤強度校核混凝土自重通過每邊的6個支撐千斤及行走承受，并通過千斤及油缸傳力于鋼軌上。通過結構受力分析可知，中間的6個千斤承受壓力較兩邊的行走受力大，兩邊行走承受的力只相當于一個千斤承受的力；因此，豎向千12、斤承受的軸向載荷為：P408.86/1429.2tz豎向千斤采用矩形螺紋8010，螺桿及螺母均為15鋼，其s360 Mpa，b180 Mpa，108Mpa，安全系數為2。由于螺桿和螺母的材料相同，只需校核螺桿螺紋強度。根據1127中螺桿彎曲強度公式：b=3FH1/d3b2nb螺桿剪切強度公式：F/d3bn式中：F軸向載荷N，F29.2104；H1基本牙型高度mm，H10.5p5mm；d3外螺紋小徑，d369mm；n螺紋圈數，nH/P，P為螺距，螺桿高度H90mm，則n9；b螺紋牙根部的寬度mm，矩形螺紋b0.5P，即b5mm。將各值代入上式：則b329.21045/6959 52Mpab51.13、1075104/695952.4 Mpa因此，豎向千斤螺桿強度通過。4.2 邊模板載荷分析臺車邊模板左右對稱，結構及安全相同，由于模板下部向里靠攏，不承受混凝土自重，因此自重載荷不必考慮，只考慮澆注砼時的擠壓應力對其影響。邊墻的擠壓壓力選為4.7t/m2,該值取自日本歧阜工業公司12米液壓臺車的計算值2；目前國內所有臺車的設計皆參考自該公司的產品。國內并沒有臺車設計的國家標準可參考。邊模上部通過銷軸于上模板連接，底部靠基腳千斤支撐于地面，中間通過四根千斤連接梁的四個支撐點支撐。每邊支撐千斤四排共24個支撐點承擔擠壓力引起的水平載荷，而擠壓力引起的豎向載荷通過臺車的自重（約89噸）及抗浮千斤來穩14、定。為偏于安全考慮，上部及下部假設不承受約束，整個水平方向上的載荷靠24個支撐點（行走及千斤）承受。4.2.1 水平千斤的強度校核水平千斤采用梯形螺紋Tr609，螺紋高度H80mm，螺距P9mm，則螺桿的彎曲及剪切強度為：b=3FH1/d3b2nb螺桿剪切強度公式：F/d3bn式中：F軸向載荷N，F45.71104；H1基本牙型高度mm，H10.5p4.5mm；d3外螺紋小徑，d350mm；n旋合圈數，nH/P，P為螺距，螺桿高度H80mm，則n8.89；b螺紋牙根部的寬度mm，矩形螺紋b0.65P，即b5.85mm。將各值代入上式：則b345.711044.5/505.8528.89 12915、.13 Mpab45371104/505.858.8955.95 Mpa因此，水平方向支撐千斤強度通過。4.3 門架結構的受力分析及強度校核臺車門架是一個空間的整體框架結構。其主要水平及垂直方向的載荷靠五片門架承受。為了保證整體結構的穩定性，兩片門架橫梁之間通過9根18b的工字鋼連接，各立柱之間通過18b工字鋼及75角鋼將其連接成整體。在六片門架中，中間的門架受力最大。4.3.1 門架橫梁的強度計算橫梁的計算按簡支梁考慮，偏于安全。則橫梁受到的應力為：N/A+Mmax/W對于A3鋼，s240 Mpa，安全系數取1.5，s=160 Mpa，式中：N橫梁軸向壓力N，45.71104N;A橫截面積，16、A3001229761420864mm2。Mmax橫梁受到的最大彎矩，MmaxF10.38 51.10751040.38 19.42104NmW截面的抗彎模數根據組合截面的慣性矩公式Ixbh3/12（4表1-1-77），Ix149763/12+2（300143/12+300141932） 1.398109mm4WIx/200=6.9885106mm3。將上述各值代入應力公式：則45.71104/20864+19.42104/6.9885106=21.9363s。橫梁強度通過。為了保證橫梁的局部穩定性，橫梁腹板布置加強筋板。4.3.2 門架橫梁下的斜支撐的強度校核門架連接梁選用25b工字鋼，其截17、面積A5350mm2，斜支撐受到的軸向壓力N45.71104N，則擠壓應力：45.71104/535010-685.44 Mpas由于橫梁與斜支撐中間加強了25b的工字鋼，因此其穩定性也能保證。上式計算偏于安全。4.3.3 門架立柱的強度計算門架立柱是非常重要的承力構件，為了保證臺車絕對可靠的工作，對其計算采用壓桿穩定進行強度校核。立柱在軸向受到F1的作用；在水平方向上，水平載荷靠橫梁及斜支撐承擔；水平載荷靠模板下的14個撐地千斤和門架縱梁承擔（根據此處假設，每邊的7個撐地千斤必須撐緊地面，門架支撐軌道必須穩定）。在中心受壓實體構件的設計中，靜強度及疲勞不是問題，主要應考慮構件的穩定性和剛度兩18、個方面。1、立柱的穩定性計算 中心受壓實體構件的總體穩定性計算公式：=N/s式中：N立柱軸向壓力N，N=51.1075104NA立柱橫截面積，A=300122+42214=12464mm2橫截面積的慣性矩公式Ix=bh3/12Ix144223/12+2（300143/12+300142182）3.421084WIx/225=1.521106（3）截面的回轉半徑rx=（Ix/A）1/2=（3.42108/12464）1/2=165.65；立柱的計算長度Ix=2784；計算長細比Ix/rx=2784/165.65=16.807；根據3表319a查得中心壓桿穩定系數0.96； 則立柱穩定性=51.119、075104/(0.9612464）=42.71Mpas所以立柱穩定性驗算通過。2、立柱的剛度驗算由表351；查得max=100，而計算長細比=16.807mm，所以，剛度驗算通過。4.3.4 門架縱梁的強度計算縱梁的計算按簡支梁考慮，偏于安全。則縱梁受到的應力為：N/A+Mmax/W對于A3鋼，s240 Mpa，安全系數取1.5，s=160 Mpa，式中：N橫梁軸向壓力N，45.71104N;橫截面積，A40014257214227216mm2。Mmax縱梁受到的最大彎矩，MmaxF10.38 51.10751040.38 19.42104NmW截面的抗彎模數根據組合截面的慣性矩公式Ixbh20、3/12（4表1-1-77），Ix145723/12+2（400143/12+572141932） 8.151108mm4WIx/200=4.0755106mm3。將上述各值代入應力公式：則45.71104/27216+19.42104/4.0755106=16.8429s?？v梁強度通過。為了保證縱梁的局部穩定性，橫梁腹板布置加強筋板。另，由上值可看出：縱梁強度的安全系數更高。這是因為縱梁的受力模式為簡支梁，并且在受力點的下部分別由下部千斤和行走承受，故縱梁主要考慮其穩定性，縱梁的最小安全系數是在臺車行走時，此時，下部千斤不受力，在立柱之間與門架之間的橫梁與斜拉桿存在的條件下，縱梁與門架立柱的21、整體性較高，在以往的使用經驗和在ANSYS有限元分析中縱梁的撓度在3mm以內，是滿足使用要求的。4.4 結論根據上述的分析計算，臺車門架結構及各受力千斤的強度是足夠的。但在使用過程中，應按照使用規范的要求和適當的澆注速度。襯砌厚度嚴格控制在0.8米范圍內并嚴格注意封頂時輸送泵的操作，嚴禁過度泵送造成澆注口附近局部模板下沉。由于工況及操作的變化，在設計臺車時對局部可能引起變形的地方作了必要的加強，模板的橫加強筋板及拱板都較一般臺車作了加強。因此該鋼模臺車的設計合理，使用安全可靠。5 鋼模臺車安裝流程5.1 門架系統安裝流程門架、立柱、斜撐拼裝成龍門架，吊裝于下縱梁之上聯接行走機構、下縱梁安裝于軌22、道上門架之間縱向、橫向聯接整個門架系統螺栓聯接、檢查、擰緊 上部臺架各立柱、弦梁安裝、聯接上縱梁吊裝在門架之上聯接門架系統完成5.2 模板安裝流程聯接頂模與上部臺架各立柱、弦梁頂模平衡地吊裝在上部臺架兩邊邊吊裝側模，與頂模鉸接，左右平衡安裝調整每塊頂模之間錯縫錯臺安裝、調試液壓系統調整側模之間錯縫錯臺，擰緊螺栓安裝側模連接通梁模板組裝完成掛裝絲桿千斤6 鋼模臺車安裝施工6.1施工準備鋼模臺車的安裝場地選取為尾水主洞尾0+430尾0+410、尾0+973尾0+963段，要求做好洞安全防護措施，如發現洞壁上殘存著松動的巖石，及時清除掉。根據鋼模臺車長度在洞內準備安裝場地，并對洞底部進行清底處理。臺23、車安裝前先將要施工的工作面清理干凈不得有鋼筋、木塊、水泥等雜物。在要安裝的施工部位進行測量放點打出樁號、軌道中心線及高程點以便進行安裝。洞室頂部上按廠家要求布置置多排錨桿，承重不小于5T。工件采用葫蘆在洞內進行吊裝，保證洞內足夠照明；現場工作人員要求佩戴安全帽，高空作業要求佩帶保險繩。鋼絲繩牢固要結實，吊裝時，捆扎牢固，派人統一指揮。門架、平臺走道上鋪齊木板。6.2鋼構件運輸和存放構件根據安裝的順序，分單元成套供給，運輸構件時，根據鋼構件的長度，重量選用車輛；文明裝卸，不準扔擲構件。構件存放在平整、堅實、無積水的場地上，構件按種類、型號、安裝順序分開存放，鋼構件底層墊枕有足夠的支承面，保證支點24、不下沉。相同型號的鋼構件疊放時，各層鋼構件的支點在同一直線上，以防止構件被壓壞變形。根據場地的實際情況及針梁臺車的結構特點，臺車頂模、側模和門架均須借助吊車、行車、吊葫蘆完成。首先在洞內的適當位置設置錨桿，以方便吊葫蘆的使用；然后用隨車吊將針梁臺車構件吊至在車上，拉至發尾水主洞安裝位置。6.3 安裝臺車配年均采用隨車吊運輸到尾水主洞安裝部位，門架采用220挖掘機及50裝載機配合人工進行安裝，安裝就位后應緊固螺栓，斜撐部分也應安裝到位。模板采用頂部錨桿吊點安裝，開動行走電機牽引臺車架向前行走5m，使一圈模板組裝后，頂模能位于員點的正下方，依次組裝頂模、兩側模，好定位銷并緊固連接螺栓。利用頂部兩吊25、點用鋼絲繩分別拴信頂模兩吊耳，220挖掘機用鋼絲繩提住兩側模下部，使模板緩慢直立，再用手拉葫蘆將兩側模底部徑向拉開，再運行臺車架至模板下方，下降模板，安裝，緊固模板與承重梁連接螺栓，用手動撐桿支撐好模板，然后按同樣方法安裝其它模板。采用人工用麻繩將平臺提升到側模適當位置，焊于側模腹板上，平臺安裝完成后，再將欄桿、爬梯焊于平臺相應位置。按照液壓系統布置圖安裝各油路分配器、控制閥、連接各油路；安裝控制電路，啟動液壓系統，依次調試各油缸，并安裝于側模支座上。卸下側模手動撐桿，啟動液壓系統，調試、伸縮側模油缸使側模各油缸同步伸縮自如；頂升、調試頂模油缸，使其伸縮自如；調整模移油缸，其伸縮行程應一致，啟26、動行走電機，使整套鋼模臺車在軌道上往返運行兩個循環。7 主要資源配置 主要設備及工器具配置 表7-1序號設備名稱型號單位數量備注1挖掘機220臺1現場輔助安裝2汽車吊25t臺1吊裝3全站儀臺1測量定位4自卸汽車25t臺1倒運材料5隨車吊臺1倒運材料6電焊機臺3焊接7專用工具套2安裝 勞動力計劃表 7-2工 種數量工種數量安裝工5人司機3人電焊工3人管理及技術人員2人起重工1人安全員1人電工1人輔助人員1人合 計：16人8 質量、安全、文明施工措施8.1 質量保證措施1、整個施工過程嚴格按設計及施工規范的要求進行施工。2、 安裝時嚴格按設計圖紙以及GB50231-98 機械設備安裝工程施工及驗收27、通用規范標準執行。3、施工時采取相應施工措施確保施工質量。4、安裝時，嚴格按安裝工序進行，前一道工序不合格，不得進入下道工序施工。5、控制點設置時，由安裝單位配合我部進行測量，控制點應用紅色噴漆做好標記，所有安裝控制點設置時必須采用同一系統的坐標，以確保安裝精度。6、驗收過程實行“三檢一驗”制，即每道工序須經班組自檢、廠家復檢、質檢環保部終檢，監理工程師終驗的控制程序,本道工序經驗收合格后方可進行下道工序的施工。8.2 安全保證措施1、現場施工人員，特殊工種必須持證上崗，服從統一指揮，不得違章作業。2、安裝施工現場，所有技術人員和施工人員必須戴好安全帽，系好帽帶。高空作業人員必須掛好安全帶。328、施工現場起重工應對使用的鋼絲繩、卡環經常性的檢查，安裝吊運時必須用指揮旗和哨子同時進行指揮。4、腳手架和安裝防護平臺應用架子管搭設，用卡具固定保證安裝施工人員的安全。5、施工用電線路必須按有關規定鋪設，并嚴格按操作規程作業。6、施工現場要懸掛的安全警示標志。如：防止墜物，施工現場注意事項等。7、所有參加安裝施工人員，嚴格按照各自的安全操作規程進行作業，服從分配，聽從指揮。8.3 文明施工保證措施1、施工現場的材料、機械設備按施工現場地平面安放穩固，各種材料分門別類有序堆放。2、按施工規劃實施布置管理，施工現場內所有臨時設施按要求布置，使現場處于整齊有序狀態。3、合理安排施工順序避免工序相互干29、擾，凡正道工序對上道工序會產生損傷或污染的，要對上道工序采取保護或覆蓋措施。4、施工用電線路，整齊有序的鋪設，并固定牢靠。5、各項施工生產活動嚴格按照有關的規程規范作業，杜絕野蠻施工和盲目施工。6、施工完成后，按要求及時拆除所有安全防護設施和其它臨時設施，并將工地及周圍環境清理整潔，做到工完、料清、場地凈。9 安全風險評估 施工安全風險評估表 表10-1序號危害名稱風險種類風險等級風險控制措施1鋼模臺車失穩墜落、物體打擊低風險嚴格按照廠家提供的說明書進行臺車操作，加強現場技術交底；加強安全管理2高空作業時墜落墜落低風險配備個人安全防護用品，高空作業時系好安全繩，塔架臨邊做好防護欄3高空作業人員30、酒后、病后上崗作業高空墜落、物體打擊低風險嚴禁酒后及病后初愈上崗作業4高空向上向下拋工具或零件物體打擊低風險高空作業配發工具袋，隨身工具及零星物件應放在工具袋中5未上鎖的電源箱觸電低風險操作電箱應上鎖，安全員對電箱進行上鎖檢查。6用電不安全觸電低風險從事電器作業人員要持證上崗，非電工及無證人員禁止從事電器作；并應符合規范DL/T5370-2007第6.16.6 條 款關于現場施工用電的要求7車輛運輸違章沖撞低風險進行專人指揮；對現場車輛進行監督檢查8垂直方向交叉施工墜落、物體打擊低風險合理安排工作面，警戒區域紅白帶圍護，專人監督，禁止非作業人員進入9高空作業機具存放不當物體打擊低風險加強教育，提高施工人員自我防護意識施工時；加強現場檢查，高空作業配發工具袋，隨身工具及零星物件應放在工具袋中10高處作業未佩戴安全防護用具墜落中等風險安裝防護攔，系好安全帶11工作平臺物體掉落打擊低風險工作平臺上不允許放置原材料，要放置必須確保下方作業安全，按規定要求設置安全防護措施12支立模板時失穩物體打擊低風險嚴格按操作要求加固模板，專人檢查13照明不足摔拌、墜落低風險設足夠照明和安全標志14不良的交通路況交通意外中等風險定期對道路維護保養，設置道路警示標志，車輪與危險邊緣保持安全距離15電焊弧光、焊渣灼（燙）傷低風險操作人員穿戴好防護用具14