双线多变断面隧道衬砌台车设计与使用

    摘要：简述了短小隧道多变化断面衬砌施工如何既通过衬砌台车的合理设计及应用来降
低生产成本，又能确保衬砌施工质量的施工工艺。

 

　　关键词

:多变截面 短小隧道 衬砌台车 设计 使用 

　　宜万铁路

W9 标石垭子隧道全长 121 米，前接石垭子大桥（曲线桥），后接直线路基。

隧道断面逐渐变化，经历

6 次变换断面线路，间距由 4.93m 逐步变到 4.20m，给衬砌施工

造成很大困难。本文主要阐述石垭子隧道在衬砌施工过程中通过如何调整衬砌台车来施工多
断面衬砌工程，从而既能大大节约成本，又能避免更换台车而造成施工进度的耽搁。

 

　　

1 工程概况 

　　石垭子隧道为浅埋偏压、软弱围岩双线曲线隧道，起讫里

DK151+065～DK151+186，

处于缓和曲线

YH 与 HY 之间，曲线半径为 3000m，曲线长度 110m。隧道最大埋深不足 20

米，且处于岩层破碎带上，围岩基本为黏土夹孤石，施工难度大，机械利用率低。隧道短小
但断面多变，全长

121 延米共计 6 个加宽断面，隧道断面设计线间距变化参见表 1。 

　　

2 多变断面衬砌台车方案设计 

　　

2.1 多变断面衬砌台车设计方案的选择 由于石垭子隧道为双线大跨度隧道，衬砌断面

类型多变，而且加宽幅度较大，给衬砌施工造成很大困难。对于短小隧道，购买成品的衬砌
台车，一是成本价高，二是不能有效适应多变断面的衬砌类型施工要求。所以，经过我们深
入分析、讨论，决定采用自行设计的多变断面衬砌台车，其优势主要体现在以下几点：①成
本较低，经济划算。通过采购钢架、钢板等原材料，自行安装台车，成本费用大大节省。②多
变断面衬砌施工时，台车转换方便，零件更换少，加宽条可提前计算预制，安装快捷，加
宽断面无需推出台车，可直接在隧道内转换体系。③多变断面衬砌台车经过刚度和稳定性的
科学验算，稳定性强，满足施工安全要求。通过施工验证，衬砌施工全部完成后衬砌台车也
没有变形。④多变断面衬砌台车使用方便，能有效提高衬砌的施工效率，缩短工期。

 

　　

2.2 多变断面衬砌台车设计思路 设计模板系统，首先要确定顶模与边模铰接点，铰接

点位置的确定要满足两个条件：第一，要给衬砌台车脱模留下操作空间；第二，侧摸长度
不要太长，以保证模板的整体刚度。通常的做法是台车下降

10cm～20cm 时确保脱模空间为

5cm～10cm。如图 1，利用 CAD 绘图模拟，铰接点确定在 r2 圆弧上的某一点。然而隧道断面
曲线的圆弧半径值

r2，r3、r4 值是固定不变的，也就是说，所有隧道断面所用的衬砌台车的

侧模是相同的。多变断面隧道衬砌台车模板的设计也主要归结在顶部模板的通用性上。只要
顶模满足多变断面施工要求就达到了设计所需的效果。

 

　　

2.3 多变断面衬砌台车设计 衬砌台车结构主要分电控系统、行走系统、液压系统、支撑系

统、模板系统等五大系统。其中电控系统与行走系统在所有的台车中基本相同，本文就不作
详细阐述。下面就针对剩余系统分别作详细介绍。

 

　　

 

　　

2.3.1 模板系统。根据断面模拟，对 r3 及 r4 圆弧进行合并，半径取大值 r=r3=660，经模

拟，合成弧度与原有弧度差值不足

0.6cm，满足要求。这样，衬砌模板以加宽 20cm 最小断

面为设计基准面，设计模板上、中、下三种共六块，模板间以

M24×60 螺栓连接，环向间距

15cm。施工无加宽断面衬砌时台车直接使用。其他加宽断面施工时，将顶模从正中间分开，
通过液压系统将两侧的顶、侧模同时移至相应的位置，中间安装加宽条，并与模板之间仍以