一种模块化装配式隧道台车的制作方法

1.本实用新型涉及隧道工程领域，具体涉及一种模块化装配式隧道台车。


背景技术：

2.隧道衬砌台车是浇筑隧洞二次衬砌混凝土的施工设备，合作其它辅佐机械，可降低劳动力，提高隧洞二衬施工的机械化率，提升施工进度，具有投入本钱低、构造牢靠、操作便利、隧洞成型面好等优点，因而，在公路、铁路、水利水电及市政等工程施工中广泛应用。依据隧洞工程的不同情况，隧道衬砌台车主要分为边顶拱式、直墙变截面边顶拱式、突变面式、圆针梁式、圆穿行式等。
3.目前常用的隧道衬砌台车的主要结构，通常包括模板、主门架和行走机构等。在现有技术中，隧道台车的模板、主门架等台车的主要结构部件均以单片零件形式来进行组装，导致隧道台车的安装过程变得繁琐，装配效率不高，且结构部件在拆分后也容易导致部分较小的零部件损坏或遗失的风险。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提高隧道台车在安装时的部件整体性，提供一种模块化装配式隧道台车，解决现有技术中隧道台车装配效率不高的问题。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种模块化装配式隧道台车，包括门架和模板，所述模板包括顶模和侧模，所述门架为可滑动的立方体结构，所述门架至少包括一对横梁、一对纵梁和两对立柱；所述顶模下方设有顶模架体，所述顶模架体底部设有倒“t”字型的第一定位件，所述横梁上端面设有让第一定位件滑动通过的第一定位槽；所述侧模内侧设有向下凸出的第二定位件，所述门架左右两侧的立柱侧壁上设有让第二定位件竖直放入的第二定位槽；所述第一定位槽和第二定位槽内均设有弹性缓冲结构。
7.具体地，所述门架是整个台车的主要承重构件，它由横梁、立柱及纵梁连接而成。门架的主要结构件由钢板焊接，通常情况下，横梁和立柱主要采用钢板焊制成工字钢截面，纵梁主要采用箱形截面焊接而成。所述模板包括顶模与侧模，所述顶模架体为常见的底纵梁与连接梁等组成的用于固定顶模的结构，使得顶模得以支撑在门架上端。所述第一定位槽和第二定位槽内均设有弹性缓冲结构，所述弹性缓冲结构的弹性特性可使得操作员在将各定位件放入对应定位槽内时，在空间上具备一定的调整范围。同时利用弹性缓冲结构上的弹性材料受压变形产生的相应正压力和摩擦力，来用作各定位件放置于其对应定位槽内时在水平和垂直方向上受到的阻力，并结合实际情况选用合适弹性系数的弹性材料，以此实现各模板在门架上的快速固定。将顶模与顶模架体设为一体化的固定结构，可减少顶模架体的单独安装过程。通过所述定位件与第一定位槽的卡合固定，使得顶模与顶模架体可以以整体形式，并以平移的方式固定在门架上端。在重力和外力施压的作用下，第二定位件能够卡合在第二定位槽中，使得侧模可以以垂直下放或下压的方式，固定于门架两侧的立
柱侧壁上。
8.进一步地，所述弹性缓冲结构包括缓冲垫和弹性垫；所述缓冲垫和弹性垫以缓冲垫将弹性垫覆盖的形式设于第一定位槽与第二定位槽的内壁上。所述缓冲垫选用软质的缓冲材料，例如柔韧富有弹性的eva海绵材料等，在对顶模水平拖移的过程中所述缓冲垫主要起到降低第一定位件对架体冲击力的作用，通过缓冲垫的缓冲作用来抵消部分拖移中的顶模具备的能量。所述弹性垫选用质地较硬强度较大的弹性材料，例如部分弹簧钢板或塑胶垫等，通过弹性垫对第一定位件和第二定位件施加弹力，以起到稳固效果，同时弹性垫也具备一定的形变范围，可使得第一定位件和第二定位件仍然保有一定的活动空间。由于缓冲垫的收缩幅度高于弹性垫，为了减少定位件在进入定位槽内时的磕碰阻力，因此将弹性垫设于第一和第二定位槽内壁上，将缓冲垫以覆盖弹性垫的形式设于第一和第二定位槽内壁上。当各定位件拖移至对应的定位槽内后，借助缓冲垫的压缩能力，使得各定位件在对应定位槽内的原移动方向上仍然具有一定程度的移动空间。同时在弹性垫的弹力作用下，使得各定位件在移动方向的垂直方向上受到弹性垫的弹力挤压，以维持模板在门架上的稳固效果。
9.进一步地，所述第一定位槽按纵向列分布于门架上端；所述第一定位件为分段式组合固定的结构，上半部为竖直柱体，下半部为定位块，所述定位块的长度沿横梁前后两侧延伸出。所述定位块沿横梁前后两侧延伸出，可以使得顶模在水平方向逐步移入架体上方时，借助定位块的延伸部分避免出现晃动或者新的偏差。将第一定位槽设为在横梁上端按纵向列分布，使得所述第一定位件也以纵向列形式排布，使得不同横梁上的所述定位块延伸的部位能够前后对应衔接，以此能够确保顶模在水平移动的过程中不会出现磕碰或者偏差。
10.进一步地，所述顶模架体包括多个副横梁和副立柱；所述副立柱的下部作为竖直柱体与定位块固定组成第一定位件；所述副立柱上端固定在顶模内壁上，所述副横梁固定于各副立柱侧壁之间以及副立柱侧壁与顶模内壁之间。
11.进一步地，所述顶模与侧模均可拆分为多个子模块。根据横梁的位置，可将顶模拆分成多个子模块，可有助于模块的运输和安放转移。在拆解顶模时，每个拆解后的顶模子模块下方须均有至少一个副立柱，且该顶模子模块安装位置应有对应的用于固定顶模的横梁，以保障每个顶模子模块都能通过第一定位件与横梁固定。同理，在拆解侧模时，每个拆解后的侧模子模块的内侧方须均留有第二定位件，且该侧模子模块安装位置应有对应的用于固定侧模的立柱，以保障每个侧模子模块都能通过第二定位件与立柱固定。
12.进一步地，还包括先行限位组件，所述先行限位组件包括限位块和限位槽；所述限位块设于顶模下方，所述限位槽设于门架的上端面；所述限位块体积与限位槽容积的大小差值高于所述第一定位件体积与第一定位槽容积的大小差值。所述先行限位组件用于在操作者对顶模进行装配至门架的过程中，在进行第一定位件和第一定位槽配合固定时减少晃动幅度，用于提高位置调整的效率。使用时，由于限位块的体积大小与限位槽容积大小差距更大，所以在将第一定位件对齐第一定位槽之前，便可先将限位块与限位槽配合放置使得顶模的调整范围缩小。之后再进行对第一定位件的位置调整，在这个过程中，所述先行限位组件可将顶模的晃动幅度限制在一定范围内，使得调整顶模的操作幅度减小。
13.进一步地，还包括驱动组件，所述驱动组件包括车轮，所述车轮设于每个立柱的底
部。
14.进一步地，还包括定位座，所述定位座设于副立柱的侧面，所述定位座上及其对应的副立柱侧壁位置上设有用于安装定位稍的稍孔。当因材料损耗或其他原因导致弹性缓冲结构的弹力紧固作用力减弱，使得顶模的安装稳定性降低时，通过所述定位座和副立柱侧壁来安装定位稍，可作为一种辅助性的加固方式来稳固顶模在门架顶部的安放。
15.进一步地，所述顶模与侧模接口处的横截面设为“l”型，所述“l”型接口处的侧模凹陷朝向门架内侧。所述“l”型接口的上层为顶模，下层为侧模，将两侧顶模与侧模接口设为“l”型接口，且所述接口处的侧模设为向内侧凹陷，有助于在先将侧模放置好后，再进行装配顶模时，在利用先行限位组件进行先一步限位操作之后，可利用所述“l”型接口处凸出的侧模部位对顶模进行更进一步精确的位置限定，有助于提高第一定位件的放置。
16.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
17.1、通过使用外部器械，将顶模与顶模架体设为一体化后以水平拉动形式进行装配，简化了顶模在门架上的固定工作，加快了顶模的装配效率；
18.2、将侧模的装配方式设为配合重力作用竖直下压的方式，简化了侧模的安装工作，加快了侧模的装配效率；
19.3、将顶模通过水平移动方式来实现定位，有利于简化定位组件的设计，降低定位组件的制造成本，简化操作员的操作难度。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
21.图1为本实用新型正视结构示意图；
22.图2为本实用新型侧视结构示意图；
23.图3为本实用新型侧向的俯视结构示意图；
24.图4为图1中a部放大的结构示意图；
25.图5为图1中b部放大的结构示意图；
26.图6为弹性缓冲结构安装示意图；
27.附图中标记及对应的零部件名称：
28.1-顶模，2-侧模，3-横梁，31-纵梁，32-立柱，4-弹性缓冲结构，41-缓冲垫，42-弹性垫，5-副立柱，51-第一定位件，52-第一定位槽，6-第二定位件，61-第二定位槽，7-限位块，71-限位槽，8-副横梁，9-车轮，91-定位座。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例
30.如图1-图5所示，本实用新型一种模块化装配式隧道台车，包括门架和模板，所述
模板包括顶模1和侧模2，所述门架为可滑动的立方体结构，所述门架至少包括一对横梁3、一对纵梁31和两对立柱32；所述顶模1下方设有顶模架体，所述顶模架体底部设有倒“t”字型的第一定位件51，所述横梁3上端面设有可让第一定位件51滑动通过的第一定位槽52；所述侧模2内侧设有向下凸出的第二定位件6，所述门架左右两侧的立柱32侧壁上设有可让第二定位件6竖直放入的第二定位槽61；所述第一定位槽52和第二定位槽61内均设有弹性缓冲结构4。
31.使用时，先将门架的两端设出具体的前端和后端，明确顶模1的拖移方向，即所述第一定位件51是沿门架后端朝向前端的方向移入第一定位槽52。为了更好地放置顶模1，在这之前先放置侧模2。使用外部器械如大型吊车，将侧模2的上边沿吊住，将侧模2内侧面向门架之后缓慢地下放，通过位置调整后，借助重力作用和弹性缓冲结构4的收缩作用，可使得第二定位件6放入第二定位槽61。在重力作用下将两侧的侧模2均放置好后，再对两侧的侧模2进行小幅的压力调整，将第二定位件6施加外力使其下压，以确保其完整放至第二定位槽61内。
32.进一步地，之后再进行放置顶模1工作，同样使用外部器械如大型吊车，利用绳索和抓钩固定住顶模1的顶部和两侧底部边沿，从门架后方将顶模1的截面方向对齐门架的前侧方向，通过操作外部器械来调整顶模1的下放位置，使得第一定位件51逐步对齐第一定位槽52。之后将顶模1向前水平移动，将第一定位件51悬停至横梁3上的第一定位槽52后方。操作顶模1向前带动，在弹性缓冲结构4的辅助收缩作用下，可将第一定位件51以水平拖移的方式带入第一定位槽52内。之后借助弹性缓冲结构4上的弹性材料受压变形产生的相应正压力和摩擦力，来用作第一定位件51和第二定位件6放置于其对应定位槽内时在水平和垂直方向上受到的阻力，并结合实际情况调整合适的定位槽大小，以及设置合适的弹性系数的弹性材料与弹性缓冲结构宽度，以此实现各模板在门架上的快速固定。
33.作为一种具体运用，在具体实施时，优选的，可根据装配的隧道台车的长度以及单个第一定位件51和第二定位件6的稳定状态，来调整所需要的横梁及立柱数量，以保证顶模1和侧模2的装配稳定性；由于隧道台车的模板是用于在隧道内壁浇筑混凝土，因此需调整好合适大小的顶模架体和第二定位件6，来保障在装配好模板之后，所述顶模1和侧模2的外表面最终能够形成连续的光滑曲面。为了在浇筑混凝土之后便于模板收缩让隧道台车行进，在设置顶模架体和第二定位件6的具体实施时，可在其中适当设置气压缸，使得顶模架体的高度和第二定位件6的长度具有可调性。
34.进一步地，作为一种可行的实施方式，如图1-图6所示，所述弹性缓冲结构4包括缓冲垫41和弹性垫42；所述缓冲垫41和弹性垫42以缓冲垫41将弹性垫42覆盖的形式设于第一定位槽52与第二定位槽61的内壁上。使用时，当第一定位件51和第二定位件6通过挤压所述弹性缓冲结构的缓冲垫41后，被拖移至各自对应的定位槽内，借助缓冲垫41的压缩作用，使得各定位件在对应定位槽内的原移动方向上仍然具有一定程度的移动空间。同时在弹性垫42的弹力作用下，使得各定位件在移动方向的垂直方向上受到弹性垫42的弹力挤压，以维持模板在门架上的稳固效果。作为一种实施方式，在具体运用中，由于需要弹性缓冲结构4的弹力为第一定位件51和第二定位件6施加弹力，以起到模板在门架上的稳固效果，因此所述弹性缓冲结构4的厚度需满足：当弹性缓冲结构4处于收缩状态时，所述各定位件的大小刚好满足可拖移至对应的定位槽内，使得弹性垫42也进行小幅的压缩，以具备所需的弹性
势能对各定位件进行弹力稳固作用。
35.在上述实施例中，同时为了提高顶模1装配时的容错率和装配完成好之后的稳定性，基于此，如图1-图3所示，所述第一定位槽52按纵向列分布于门架上端；所述第一定位件51为分段式组合固定的结构，上半部为竖直柱体，下半部为定位块，所述定位块长度沿横梁前后两侧延伸。
36.具体地，当使用逐一对齐的方式进行装配顶模1时，通过拖移顶模1将第一定位件51移至第一定位槽52内后，由于所述第一定位件51下半部的定位块长度沿横梁前后两侧有延伸，因此所述第一定位件51的长度必定超过了所述第一定位槽52的宽度，使得所述定位件51停留至第一定位槽52内的几率得到明显增加，因此对操作员在实际操作时的精准度要求有所降低，提高了装配时的容错率。由于所述第一定位槽52在门架上端按纵向列分布，使得对应卡合的第一定位件51也呈纵向列排布，且所述第一定位件51下半部的定位块长度沿横梁前后两侧有延伸，因此在纵向上的前后不同的横梁3上的第一定位件51和第一定位槽52呈对齐状态。当使用拖移较长位移的方式来装配顶模1时，先将前端部分第一定位件51沿某一横梁3上的纵向列对齐后，开始对顶模1进行拖移。待上一块横梁3上的第一定位件51在穿过第一定位槽52之后，可借助其在纵向延伸出的定位块在一定移动距离下的、在第一定位槽52中所保持的卡合位置，使得后一块横梁3的第一定位件51能够较大程度地保持更精确的对齐位置进行拖移。将第一定位件51逐步沿着纵向列上的第一定位槽52的拖移后，可完成顶模1在门架上方的装配。
37.进一步地，作为一种可行的实施方式，如图1-图4所示，所述顶模架体包括多个副横梁8和副立柱5；所述副立柱5的下部作为竖直柱体与定位块固定组成第一定位件51；所述副立柱5上端固定在顶模1内壁上，所述副横梁8设于各副立柱5侧壁之间以及副立柱5侧壁与顶模1内壁之间。所示副立柱5作为顶模1在门架上的主要支撑柱，副横梁8起到辅助支撑作用。所述副立柱5、第一定位件51和第一定位槽52的数量保持一致。
38.在体型较大的隧道台车中，顶模1和侧模2的体积大小可能会偏大，不利于运输，基于此，所述顶模1与侧模2均可拆分为多个子模块。在拆解顶模1时，每个拆解后的顶模1子模块下方须均有至少一个副立柱5，且该顶模1子模块的安装位置须有对应的用于固定该顶模1子模块的横梁3，以保障每个顶模1子模块都能通过第一定位件51与横梁3固定。同理地，在拆解侧模2时，每个拆解后的侧模2子模块的内侧须均留有第二定位件6，且该侧模2子模块的装配位置应有对应的用于固定该侧模2子模块的立柱32，以保障每个侧模2子模块都能通过第二定位件6与立柱32固定。
39.进一步地，为了便于第一定位件51更加精确调整位置，作为一种可行的实施方式，如图还包括先行限位组件，所述先行限位组件包括限位块7和限位槽71；所述限位块7设于顶模1下方，所述限位槽71设于门架的上端面；所述限位块7体积与限位槽71容积的大小差值高于所述第一定位件51体积与第一定位槽52容积的大小差值。所述先行限位组件用于在操作者对顶模1进行平移固定操作的过程中，在进行第一定位件51和第一定位槽52配合固定时减少晃动幅度，提高位置调整效率。使用时，由于限位块7的体积大小与限位槽71容积大小差距更大，所以在将第一定位件51对齐第一定位槽52之前，便可先将限位块7与限位槽71配合放置使得顶模1的调整范围缩小。之后再进行对第一定位件的位置调整，在这个过程中，所述先行限位组件可将顶模的晃动幅度限制在一定范围内，使得调整顶模的操作幅度
减小。在具体运用中，根据具体的操作条件，所述先行限位组件在横梁或纵梁上均可设置，数量可依情况而定。
40.进一步地，已知隧道台车为可移动器械，其移动主要依靠门架的移动来带动整体移动。作为一种可行的实施方式，如图1和图3所示，还包括驱动组件，所述驱动组件包括车轮9，所述车轮9设于每个立柱32的底部，所述车轮9可承载隧道台车顺利平移进出隧道。由于隧道台车的行进路线需要严格控制，因此在具体运用中，在路面提前设定与所述车轮9可相互配合嵌套的车轨，使得所述车轮9能够卡合固定在所述车轨上，且能够沿车轨顺利进行滚动。
41.当因材料损耗或其他原因，导致弹性缓冲结构4弹力的紧固作用力减弱，基于此，作为一种可行的实施方式，如图1-图4所示，还包括定位座91，所述定位座91设于副立柱5的侧面，所述定位座91上及其对应的副立柱5侧壁位置上设有用于安装定位销的销孔。使得顶模1的安装稳定性降低时，通过所述定位座91和副立柱5侧壁来安装定位销，可作为一种辅助性的加固方式来稳固顶模1在门架顶部的安放。在所述顶模1安放好后，再在定位座91上进行定位稍的加固安装；当需要拆除时，先拆除定位销后再移走顶模1。在具体运用中，作为可行的实施方式，所述定位座91可装设在副立柱5侧面的横梁3或纵梁31的平面上，也可装设在副立柱5侧方外的所述第一定位槽52上方。
42.进一步地，为了提高顶模1在安装过程中进一步的操作精确度，作为一种可行的实施方式，如图1所示，所述顶模1与侧模2接口处的横截面设为“l”型，所述“l”型接口处的侧模2凹陷朝向门架内侧。所述“l”型接口的上层为顶模1，下层为侧模2，在先将侧模2在门架的左右两侧放置好之后再进行装配顶模1时，在利用先行限位组件进行先一步的大致方位限位放置顶模1之后，利用所述“l”型接口处凸出的侧模2部位，将顶模1的左右两端端部放至所述接口处的侧模2凹陷内，使得所述“l”型接口对顶模1进行更进一步精确的位置限定，有助于提高第一定位件的放置。在具体运用中，可根据隧道台车的模板设计大小，适当增加所述“l”型接口处的顶模1和侧模2的间距，使得所述顶模1得以保留基本的活动空间，能够顺利进行拖移工作。
43.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。