台车是隧道施工过程二次衬砌中必须使用的专用设备，用于对隧道内壁的砼衬砌施工。砼衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品，主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车和网架式衬砌台车。全液压衬砌台车又可分为边顶拱式、全圆针梁式、底模针梁式、全圆穿行式等。在水工隧道和桥梁施工中还普遍用到提升滑模顶升滑模和翻模等。
全圆式衬砌台车常用于水工隧道施工中,不允许隧道有砼施工纵向接缝,使用全圆穿行式;边顶拱式衬砌台车应用最为普遍,常用于公路、铁路隧道及地下洞室的砼二次衬砌施工
山岭隧道施工用砼衬砌台车
1.简易衬砌台车
简易衬砌台车一般设计为钢拱架式,使用标准组合钢模板,可不设自动行走,采用外动力拖动,脱立模板全部为人工操作,劳动强度大。该类衬砌台车一般用于短隧道施工,特别是对于平面和空间几何形状复杂、工序转换频繁、工艺要求严格的隧道砼衬砌施工,其优越性更明显。如广(州)惠(州)高速公路小金口双连拱隧道,长200m,平面处在R=300m的圆曲线变化段,洞内横坡从i=±2%变到+5%,同时该隧道亦处在R=3000m的竖曲线上,使隧道洞形呈“双曲”状态,而中墙又是直墙设计,出口15m由R=5.5m渐变为R=7.5m的喇叭结构,隧道钢筋砼二衬采用简易式拱架台车设计,很好地解决了这些问题,同时工程成本较低。简易台车使用中大部分采用人工灌注砼,小金口简易衬砌台车采用砼输送泵车灌注,因此台车的刚度应特别加强。有的简易衬砌台车也采用整体钢模板,但脱立模仍然采用丝杆千斤,无自动行走,该类台车一般采用砼输送泵车灌注。简易衬砌台车普遍采用组合钢模板,组合钢模板一般为薄板制作,在设计过程中应考虑钢模板的刚度,所以钢拱架的榀间距不宜过大。如果钢模板长度为1.5m,则钢拱架的榀间距平均应不大于0.75m,且钢模板的纵向接头应设在榀与榀之间,以便于安装模板扣件和模板挂钩。如果使用输送泵灌注,则灌注速度不宜过快,否则将引起组合钢模板变形,尤其在衬砌厚度大于500mm以上时更应放慢灌注速度。在封顶灌注时应加倍小心,随时注意砼的灌注情况,防止注满后强行灌注砼,否则将导致爆模或台车变形损坏。
2.全液压自动行走衬砌台车
主要用于中长隧道施工中,对施工进度、砼表面质量要求较高。此类衬砌台车设计为整体钢模板、液压油缸脱立模,施工中靠丝杆千斤支撑,电动减速机自动行走或油缸步进式自动行走,全部采用砼输送泵车灌注。大部分衬砌台车为该类台车。设计该类衬砌台车时,在满足通过净空要求的情况下,应考虑门架内侧斜支撑下部安装位置,尽可能靠近立柱下部,使之受力最好。门架横梁应足够高,常规铁路隧道不小于400mm,公路隧道不小于5500mm。模板端面与门架间的调整最小距离不小于250mm,否则将造成前后衬砌段搭接困难。
用该类衬砌台车时应注意两侧走行轨的铺设高差不大于1%,否则将造成丝杆千斤和顶升油缸变形。在有坡道的隧道内衬砌时,为了调整衬砌标高,会造成台车前后端的高差、模板端面与门架端面不平行,将使模板与门架之间形成很大的水平分力,造成模板与门架之间的支撑丝杆千斤错位,导致千斤、油缸损坏。因此在设计时,应充分考虑前后高差造成水平分力的约束结构或调整系统。在定位立模时必须安装卡轨器,旋紧基础丝杆千斤、门架顶地千斤和模板顶地千斤,如有必要还可采用其它措施加固下模拱脚位置,使门架受力尽可能小,防止跑模和门架变形。
3.网架式衬砌台车 网架式衬砌台车在结构上与传统衬砌台车相比作了较大改动。传统衬砌台车在施工中台车门架是受力件,它受的侧压力较大,随门架的刚度大小产生不等变形,且不宜在有较大横坡和纵坡的隧道内直接工作,对工作环境要求较高,否则将造成台车整体变形和损坏。而网架式衬砌台车门架在施工中为不受力件,其模板的支撑件为边模拱脚的顶地丝杆千斤,门架只在脱立模、行走过程中才受力,且所受之力垂直向下,没有侧压力,只需按台车自重设计门架足够的刚度就不会变形。在有坡道的隧道中施工或行走时,不论是横坡还是纵坡,都可以通过门架下部的顶升油缸进行高度调节,使台车整体处于水平状态,台车整体不存在前倾力和侧倾力,保证了台车的整体平稳性。因台车完全取消了支撑用的丝杆千斤,台车定位简单,能非常快地调整到衬砌几何位置,节约了大量的人力物力,提高了工效,缩短了工作循环周期,相应地节约了工程成本。
钢模衬砌台车的关键技术
台车结构型式 可采用液压式和机械式。经分析比较液压式对台车架刚性要求低，结构型式灵活，重量轻，加工要求和施工中铺设轨道的标高要求低，使用方便，但对液压缸自锁性要求高，衬砌中液压缸不允许回缩。机械式则相反，由于一个电动机要驱动数个丝杠传动，对各传动轴同轴度要求高，且台车架必须有较大的刚度，结构尺寸准确，因结构较重、加工要求高，而且因丝杠是同步动作（不象液压传动，各液压缸可同步，也可单独动作）因此当轨道标高误差（各点不在同标高）较大时，将直接影响模板位置，从而影响衬砌质量。经分析比较选用液压传动方案，对液压缸采取液压锁和平衡阀等措施，使液压缸自锁；同时配套采用丝杠机构进行机械锁定，并加强模板的支承，保证了模板在衬砌时不回缩，不变形。实践证明衬砌台车采用液压式较合理，是发展方向。
台车架结构优化 台车采用液压传动，使台车架结构简化，重量减轻，同时也提高了结构的灵活性和多样性，经各种台车架结构方案的分析比较、强度计算、优化选择9m四门架12m主门架结构方案，其结构重量比机械式减轻40%以上，制作成本降低25%以上。
钢模
钢模是台车的工作装置，其外表质量和外形尺寸精度直接决定混凝土衬砌质量，同时，又是加工难度最大的部件，制定了合理的加工、焊接工艺，设计并加工专用拼装焊接胎模，以保证整体外形尺寸的准确度，尽量减少焊接变形，保证外表面光滑，无凹凸等缺陷。为控制相邻模板的错台，采用过盈配合的稳定销将相邻模板的连接板固定为一体，有效控制了由于螺栓孔的间隙造成的相邻模板的错台问题。成功地解决了上述难题后，保证了砼衬砌质量。
支承位置的确定 衬砌混凝土的全部质量经台车钢模传给支承机构，再传给门架。衬砌混凝土呈固液状态，对顶部、侧向产生较大的垂直压力和侧向压力，同时产生较大的浮力，当上浮力超过垂直压力和台车的自重时，台车将呈上浮状态，将不能正常工作。为解决此项技术难题，经仔细计算、优化设计、合理选择各支承位置。即在门架内侧的下纵梁与地面进行支承，避免侧压力使门架立柱内收，且在门架外侧与侧模纵梁处有数道水平支承，在门架上横梁与上纵梁处采用数道垂直支承（两端门架横处布置有顶部液压缸，中为垂直支承丝杠），在台车纵向成均布状。液压缸采用液压锁锁定，同时采用支承丝杠进行机械锁定，保证了衬砌施工中液压缸不回缩，模板不变形。
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全圆式衬砌台车常用于水工隧道施工中,不允许隧道有砼施工纵向接缝,使用全圆穿行式;边顶拱式衬砌台车应用最为普遍,常用于公路、铁路隧道及地下洞室的砼二次衬砌施工
山岭隧道施工用砼衬砌台车
1.简易衬砌台车
简易衬砌台车一般设计为钢拱架式,使用标准组合钢模板,可不设自动行走,采用外动力拖动,脱立模板全部为人工操作,劳动强度大。该类衬砌台车一般用于短隧道施工,特别是对于平面和空间几何形状复杂、工序转换频繁、工艺要求严格的隧道砼衬砌施工,其优越性更明显。如广(州)惠(州)高速公路小金口双连拱隧道,长200m,平面处在R=300m的圆曲线变化段,洞内横坡从i=±2%变到+5%,同时该隧道亦处在R=3000m的竖曲线上,使隧道洞形呈“双曲”状态,而中墙又是直墙设计,出口15m由R=5.5m渐变为R=7.5m的喇叭结构,隧道钢筋砼二衬采用简易式拱架台车设计,很好地解决了这些问题,同时工程成本较低。简易台车使用中大部分采用人工灌注砼,小金口简易衬砌台车采用砼输送泵车灌注,因此台车的刚度应特别加强。有的简易衬砌台车也采用整体钢模板,但脱立模仍然采用丝杆千斤,无自动行走,该类台车一般采用砼输送泵车灌注。简易衬砌台车普遍采用组合钢模板,组合钢模板一般为薄板制作,在设计过程中应考虑钢模板的刚度,所以钢拱架的榀间距不宜过大。如果钢模板长度为1.5m,则钢拱架的榀间距平均应不大于0.75m,且钢模板的纵向接头应设在榀与榀之间,以便于安装模板扣件和模板挂钩。如果使用输送泵灌注,则灌注速度不宜过快,否则将引起组合钢模板变形,尤其在衬砌厚度大于500mm以上时更应放慢灌注速度。在封顶灌注时应加倍小心,随时注意砼的灌注情况,防止注满后强行灌注砼,否则将导致爆模或台车变形损坏。
2.全液压自动行走衬砌台车
主要用于中长隧道施工中,对施工进度、砼表面质量要求较高。此类衬砌台车设计为整体钢模板、液压油缸脱立模,施工中靠丝杆千斤支撑,电动减速机自动行走或油缸步进式自动行走,全部采用砼输送泵车灌注。大部分衬砌台车为该类台车。设计该类衬砌台车时,在满足通过净空要求的情况下,应考虑门架内侧斜支撑下部安装位置,尽可能靠近立柱下部,使之受力最好。门架横梁应足够高,常规铁路隧道不小于400mm,公路隧道不小于5500mm。模板端面与门架间的调整最小距离不小于250mm,否则将造成前后衬砌段搭接困难。
用该类衬砌台车时应注意两侧走行轨的铺设高差不大于1%,否则将造成丝杆千斤和顶升油缸变形。在有坡道的隧道内衬砌时,为了调整衬砌标高,会造成台车前后端的高差、模板端面与门架端面不平行,将使模板与门架之间形成很大的水平分力,造成模板与门架之间的支撑丝杆千斤错位,导致千斤、油缸损坏。因此在设计时,应充分考虑前后高差造成水平分力的约束结构或调整系统。在定位立模时必须安装卡轨器,旋紧基础丝杆千斤、门架顶地千斤和模板顶地千斤,如有必要还可采用其它措施加固下模拱脚位置,使门架受力尽可能小,防止跑模和门架变形。
3.网架式衬砌台车 网架式衬砌台车在结构上与传统衬砌台车相比作了较大改动。传统衬砌台车在施工中台车门架是受力件,它受的侧压力较大,随门架的刚度大小产生不等变形,且不宜在有较大横坡和纵坡的隧道内直接工作,对工作环境要求较高,否则将造成台车整体变形和损坏。而网架式衬砌台车门架在施工中为不受力件,其模板的支撑件为边模拱脚的顶地丝杆千斤,门架只在脱立模、行走过程中才受力,且所受之力垂直向下,没有侧压力,只需按台车自重设计门架足够的刚度就不会变形。在有坡道的隧道中施工或行走时,不论是横坡还是纵坡,都可以通过门架下部的顶升油缸进行高度调节,使台车整体处于水平状态,台车整体不存在前倾力和侧倾力,保证了台车的整体平稳性。因台车完全取消了支撑用的丝杆千斤,台车定位简单,能非常快地调整到衬砌几何位置,节约了大量的人力物力,提高了工效,缩短了工作循环周期,相应地节约了工程成本。
钢模衬砌台车的关键技术
台车结构型式 可采用液压式和机械式。经分析比较液压式对台车架刚性要求低，结构型式灵活，重量轻，加工要求和施工中铺设轨道的标高要求低，使用方便，但对液压缸自锁性要求高，衬砌中液压缸不允许回缩。机械式则相反，由于一个电动机要驱动数个丝杠传动，对各传动轴同轴度要求高，且台车架必须有较大的刚度，结构尺寸准确，因结构较重、加工要求高，而且因丝杠是同步动作（不象液压传动，各液压缸可同步，也可单独动作）因此当轨道标高误差（各点不在同标高）较大时，将直接影响模板位置，从而影响衬砌质量。经分析比较选用液压传动方案，对液压缸采取液压锁和平衡阀等措施，使液压缸自锁；同时配套采用丝杠机构进行机械锁定，并加强模板的支承，保证了模板在衬砌时不回缩，不变形。实践证明衬砌台车采用液压式较合理，是发展方向。
台车架结构优化 台车采用液压传动，使台车架结构简化，重量减轻，同时也提高了结构的灵活性和多样性，经各种台车架结构方案的分析比较、强度计算、优化选择9m四门架12m主门架结构方案，其结构重量比机械式减轻40%以上，制作成本降低25%以上。
钢模
钢模是台车的工作装置，其外表质量和外形尺寸精度直接决定混凝土衬砌质量，同时，又是加工难度最大的部件，制定了合理的加工、焊接工艺，设计并加工专用拼装焊接胎模，以保证整体外形尺寸的准确度，尽量减少焊接变形，保证外表面光滑，无凹凸等缺陷。为控制相邻模板的错台，采用过盈配合的稳定销将相邻模板的连接板固定为一体，有效控制了由于螺栓孔的间隙造成的相邻模板的错台问题。成功地解决了上述难题后，保证了砼衬砌质量。
支承位置的确定 衬砌混凝土的全部质量经台车钢模传给支承机构，再传给门架。衬砌混凝土呈固液状态，对顶部、侧向产生较大的垂直压力和侧向压力，同时产生较大的浮力，当上浮力超过垂直压力和台车的自重时，台车将呈上浮状态，将不能正常工作。为解决此项技术难题，经仔细计算、优化设计、合理选择各支承位置。即在门架内侧的下纵梁与地面进行支承，避免侧压力使门架立柱内收，且在门架外侧与侧模纵梁处有数道水平支承，在门架上横梁与上纵梁处采用数道垂直支承（两端门架横处布置有顶部液压缸，中为垂直支承丝杠），在台车纵向成均布状。液压缸采用液压锁锁定，同时采用支承丝杠进行机械锁定，保证了衬砌施工中液压缸不回缩，模板不变形。
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