用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法及针梁台车

摘要

本发明公开了一种用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法，全断面针梁台车包括针梁和模体，针梁置于模体的模体框架内并能轴向移动，大坡度斜井与水平面之间的夹角大于10°；所述方法包括针梁中的8段导向钢丝绳导向方法、针梁台车中的6段牵引钢丝绳牵引方法、针梁台车的加固、支撑、限位、抗滑稳固方法和一次成型混凝土浇筑方法。本发明还公开了一种针梁台车，包括针梁导向装置，由两个双轮滑轮和三个单轮滑轮以及8段导向钢丝绳组成。采用本发明所述针梁台车并按本发明所述方法进行大坡度斜井施工，具有施工工艺简单、施工难度小、施工质量高、施工进度快、施工周期短的优点，同时能够减小或避免安全隐患，节省人力及时间成本。

权利要求

1.一种用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法，所述全断面针梁台车包括针梁和模体，所述针梁置于所述模体的模体框架内并能作相对于所述模体的轴向移动，所述大坡度斜井与水平面之间的夹角大于10°；其特征在于：所述方法包括针梁导向方法、针梁台车牵引方法、针梁台车稳固方法和混凝土浇筑方法；所述针梁导向方法中，所述针梁的滑轮组采用8段导向钢丝绳完成所述针梁的导向；所述针梁台车牵引方法为：在所述模体框架的两侧设置动滑轮，在所述大坡度斜井的出口段两侧设置卷扬机，在所述卷扬机上安装动滑轮组，同侧的所述模体框架上的动滑轮和所述卷扬机上的动滑轮组之间采用6段牵引钢丝绳；所述针梁台车稳固方法包括：（1）在所述全断面针梁台车的模体框架的两侧纵向设置连接板，将所述模体框架连接为整体，（2）在所述针梁的后端和所述全断面针梁台车的前端设置支撑体，（3）在所述针梁的滑轮组和所述模体框架的动滑轮的滑轮槽处设置限位板，在所述卷扬机上的动滑轮组所在位置安装测力计，在所述模体框架后端设置限位板，（4）在所述大坡度斜井的出口段中部位置设置钢桁架，在所述针梁的前端与所述钢桁架之间设置抗滑钢丝绳；所述混凝土浇筑方法为：将混凝土运输车内的混凝土通过输送泵泵入所述全断面针梁台车内，在一个分段内一次浇筑成型。

2.根据权利要求1所述的用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法，其特征在于：所述针梁导向方法中，所述针梁的滑轮组采用两个双轮滑轮和三个单轮滑轮联合形成运行系统；所述针梁台车牵引方法中，在所述模体框架的两侧各设置一个三轮动滑轮，在一台所述卷扬机上安装两个双轮动滑轮形成动滑轮组；所述针梁台车稳固方法中，在所述针梁的前端与所述钢桁架之间设置两根平行的抗滑钢丝绳。

3.根据权利要求1所述的用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法，其特征在于：所述大坡度斜井与水平面之间的夹角为20°。

4.一种如权利要求1所述的用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法采用的针梁台车，其特征在于：包括针梁导向装置，所述针梁导向装置包括两个双轮滑轮、三个单轮滑轮和导向钢丝绳，所述两个双轮滑轮并列安装于所述针梁桁架上，所述三个单轮滑轮并列安装于与所述两个双轮滑轮相对的所述针梁桁架上，所述导向钢丝绳从固定端开始依次绕过第一个双轮滑轮、第一个单轮滑轮、第一个双轮滑轮、第二个单轮滑轮、第二个双轮滑轮、第三个单轮滑轮、第二个双轮滑轮和牵引滑轮后与所述全断面针梁台车上的自带卷扬机连接，所述导向钢丝绳共形成8段。

5.根据权利要求4所述的针梁台车，其特征在于：所述针梁台车还包括针梁台车牵引装置，所述针梁台车牵引装置包括两个三轮动滑轮、四个双轮动滑轮、卷扬机和牵引钢丝绳，两个所述三轮动滑轮分别设置于所述模体框架的两侧，所述卷扬机为两台，分别安装于所述大坡度斜井的出口段两侧，所述双轮动滑轮中两个为一组安装于一台所述卷扬机上，同侧的所述模体框架上的三轮动滑轮和所述卷扬机上的双轮动滑轮组之间通过所述牵引钢丝绳连接，所述牵引钢丝绳共形成6段。

6.根据权利要求4所述的针梁台车，其特征在于：所述针梁台车还包括针梁台车稳固装置，所述针梁台车稳固装置包括桁架加固装置，所述桁架加固装置包括8根工字钢，所述

8根工字钢中4根为一组，分别设置于所述模体框架两侧的上、下两层。

7.根据权利要求6所述的针梁台车，其特征在于：所述针梁台车稳固装置还包括支撑装置，所述支撑装置包括地锚、前支撑体、前支撑千斤顶、预埋钢板、后支撑体和后支撑千斤顶，所述前支撑体的两端分别与所述针梁台车前端中部和所述地锚连接，所述前支撑体的中部通过所述前支撑千斤顶与所述针梁台车前端下部连接，所述地锚设置于基岩内；所述后支撑体的两端分别与所述针梁后端上部和所述预埋钢板连接，所述后支撑体的中部通过所述后支撑千斤顶与所述针梁后端中部连接，所述预埋钢板设置于浇筑混凝土内。

8.根据权利要求6所述的针梁台车，其特征在于：所述针梁台车稳固装置还包括限位装置，所述限位装置包括限位工字钢和测力计，所述限位工字钢包括多块，分别安装于所述针梁的滑轮组的滑轮槽处、所述模体框架的动滑轮的滑轮槽处和所述模体框架的后端，所述测力计安装于所述卷扬机上的滑轮组所在位置。

9.根据权利要求6所述的针梁台车，其特征在于：所述针梁台车稳固装置还包括抗滑装置，所述抗滑装置包括防滑钢丝绳和钢桁架，所述钢桁架设置于所述大坡度斜井的出口段中部，所述抗滑钢丝绳安装于所述针梁的前端与所述钢桁架之间。

10.根据权利要求9所述的针梁台车，其特征在于：所述抗滑钢丝绳为相互平行的两根且与所述针梁台车同轴向。

说明书

用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法及针梁台车

技术领域

[0001] 本发明涉及一种斜井施工的方法及施工设备，尤其涉及一种用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法及针梁台车。

背景技术

[0002] 隧洞斜井工程中的斜井为有压圆形隧洞，传统施工方法一般采用“组合钢模板＋满堂红架”和“钢模台车”进行混凝土浇筑施工，即采用人工搭设满堂红架，安装加固组合钢模板进行混凝土浇筑和分底板、边顶拱两次浇筑的施工方案，其优点是：采取该两种方式进行混凝土浇筑施工技术成熟，施工人员容易掌握，操作熟练；其缺点是：施工工艺复杂、安全隐患较大、工程质量不易控制，且投入成本较高，施工进度缓慢，影响施工工期。

[0003] 上述传统施工方法的缺点在大坡度斜井施工中尤为明显，比如斜井坡度为20°即大坡度斜井与水平面之间的夹角为20°、开挖直径9m、衬砌后直径为7.5m、全长160m的情况下，按照传统的混凝土浇筑施工方案，例如：组合钢模板+满堂架、钢模台车，难以组织实施，且无法保证质量安全，并影响施工工期，难以确保工程斜井工程总体目标的实现。目前还没有将全断面针梁台车用于斜井坡度为20°的斜井施工的文献报道及应用工程。

发明内容

[0004] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法及针梁台车。

[0005] 为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

[0006] 本发明所述用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法中，所述全断面针梁台车包括针梁和模体，所述针梁置于所述模体的模体框架内并能作相对于所述模体的轴向移动，所述大坡度斜井与水平面之间的夹角大于10°；所述方法包括针梁导向方法、针梁台车牵引方法、针梁台车稳固方法和混凝土浇筑方法；所述针梁导向方法中，所述针梁的滑轮组采用8段导向钢丝绳完成所述针梁的导向；所述针梁台车牵引方法为：在所述模体框架的两侧设置动滑轮，在所述大坡度斜井的出口段两侧设置卷扬机，在所述卷扬机上安装动滑轮组，同侧的所述模体框架上的动滑轮和所述卷扬机上的动滑轮组之间采用6段牵引钢丝绳；所述针梁台车稳固方法包括：（1）在所述全断面针梁台车的模体框架的两侧纵向设置连接板，将所述模体框架连接为整体，（2）在所述针梁的后端和所述全断面针梁台车的前端设置支撑体，（3）在所述针梁的滑轮组和所述模体框架的动滑轮的滑轮槽处设置限位板，同时分别在所述卷扬机上的滑轮组所在位置安装测力计，在所述模体框架后端设置限位板，（4）在所述大坡度斜井的出口段中部位置设置钢桁架，在所述针梁的前端与所述钢桁架之间设置抗滑钢丝绳；所述混凝土浇筑方法为：将混凝土运输车内的混凝土通过输送泵泵入所述全断面针梁台车内，在一个分段内一次浇筑成型。

[0007] 针梁的滑轮组采用8段导向钢丝绳完成针梁的导向，结合针梁、导向钢丝绳的重量以及斜井20°的倾斜度进行转换计算后得到所需的牵引力为26.74÷8=3.34t，全断面针梁台车的原配置卷扬机就能够满足要求，顺利完成针梁的移位。在模体框架与斜井出口段的卷扬机之间采用12段牵引钢丝绳（一侧6段，两侧共计12段）用于牵引全断面针梁台车，结合全断面针梁台车的重量以及斜井20°的倾斜度进行转换计算后得到所需的牵引力为66.82÷12＝5.57t，结合牵引钢丝绳共计12段的总重为3.936t，牵引全断面针梁台车共计需要牵引力为3.936+5.57＝9.51t＜10t，故在斜井出口段配置2台5t卷扬机即可满足要求。上述稳固方法一方面保证全断面针梁台车在运行过程中不会受损，另一方面可以保证全断面针梁台车不会出现自行向井底滑行的问题，确保施工顺利进行。通过混凝土运输车和输送泵结合输送混凝土，有效解决长距离斜井段工程混凝土运输困难的问题。

[0008] 具体地，所述针梁导向方法中，所述针梁的滑轮组采用两个双轮滑轮和三个单轮滑轮联合形成运行系统；所述针梁台车牵引方法中，在所述模体框架的两侧各设置一个三轮动滑轮，在一台所述卷扬机上安装两个双轮动滑轮形成动滑轮组；所述针梁台车稳固方法中，在所述针梁的前端与所述钢桁架之间设置两根平行的抗滑钢丝绳。

[0009] 具体地，所述大坡度斜井与水平面之间的夹角为20°。

[0010] 本发明所述针梁台车包括针梁导向装置，所述针梁导向装置包括两个双轮滑轮、三个单轮滑轮和导向钢丝绳，所述两个双轮滑轮并列安装于所述针梁桁架上，所述三个单轮滑轮并列安装于与所述两个双轮滑轮相对的所述针梁桁架上，所述导向钢丝绳从固定端开始依次绕过第一个双轮滑轮、第一个单轮滑轮、第一个双轮滑轮、第二个单轮滑轮、第二个双轮滑轮、第三个单轮滑轮、第二个双轮滑轮和牵引滑轮后与所述全断面针梁台车上的自带卷扬机连接，所述导向钢丝绳共形成8段。

[0011] 进一步，所述针梁台车还包括针梁台车牵引装置，所述针梁台车牵引装置包括两个三轮动滑轮、四个双轮动滑轮、卷扬机和牵引钢丝绳，两个所述三轮动滑轮分别设置于所述模体框架的两侧，所述卷扬机为两台，分别安装于所述大坡度斜井的出口段两侧，所述双轮动滑轮中两个为一组安装于一台所述卷扬机上，同侧的所述模体框架上的三轮动滑轮和所述卷扬机上的双轮动滑轮组之间通过所述牵引钢丝绳连接，所述牵引钢丝绳共形成6段。

[0012] 进一步，所述针梁台车还包括针梁台车稳固装置，所述针梁台车稳固装置包括桁架加固装置，所述桁架加固装置包括8根工字钢，所述8根工字钢中4根为一组，分别设置于所述模体框架两侧的上、下两层。

[0013] 进一步，所述针梁台车稳固装置还包括支撑装置，所述支撑装置包括地锚、前支撑体、前支撑千斤顶、预埋钢板、后支撑体和后支撑千斤顶，所述前支撑体的两端分别与所述针梁台车前端中部和所述地锚连接，所述前支撑体的中部通过所述前支撑千斤顶与所述针梁台车前端下部连接，所述地锚设置于基岩内；所述后支撑体的两端分别与所述针梁后端上部和所述预埋钢板连接，所述后支撑体的中部通过所述后支撑千斤顶与所述针梁后端中部连接，所述预埋钢板设置于浇筑混凝土内。

[0014] 进一步，所述针梁台车稳固装置还包括限位装置，所述限位装置包括限位工字钢和测力计，所述限位工字钢包括多块，分别安装于所述针梁的滑轮组的滑轮槽处、所述模体框架的动滑轮的滑轮槽处和所述模体框架的后端，所述测力计安装于所述卷扬机上的动滑轮组所在位置。通过测定卷扬机上的动滑轮组的受力情况，分析运行过程中牵引系统的安全状态。

[0015] 进一步，所述针梁台车稳固装置还包括抗滑装置，所述抗滑装置包括防滑钢丝绳和钢桁架，所述钢桁架设置于所述大坡度斜井的出口段中部，所述抗滑钢丝绳安装于所述针梁的前端与所述钢桁架之间。

[0016] 作为优选，所述抗滑钢丝绳为相互平行的两根且与所述针梁台车同轴向。

[0017] 本发明的有益效果在于：

[0018] 采用本发明所述针梁台车并按本发明所述方法进行大坡度斜井施工，具有施工工艺简单、施工难度小、施工质量高、施工进度快、施工周期短的优点，同时能够减小或避免安全隐患，节省人力及时间成本。

附图说明

[0019] 图1是本发明所述用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的施工示意图；

[0020] 图2是本发明所述针梁台车中的限位装置的结构示意图；

[0021] 图3是本发明所述针梁台车中的支撑装置的结构示意图；

[0022] 图4是本发明所述针梁台车中的针梁导向装置的主视结构示意图；

[0023] 图5是本发明所述针梁台车中的针梁导向装置的局部俯视结构示意图。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图对本发明作进一步具体描述：

[0025] 如图1所示，本发明所述用全断面针梁台车进行大坡度斜井施工的方法中，所述全断面针梁台车2包括针梁17和模体31，针梁17置于模体31的模体框架26内并能作相对于模体31的轴向移动，大坡度斜井1与水平面之间的夹角为20°；所述方法包括针梁导向方法、针梁台车牵引方法、针梁台车稳固方法和混凝土浇筑方法。

[0026] 如图4和图5所示，所述针梁导向方法中，针梁17的滑轮组采用两个双轮滑轮25和三个单轮滑轮24联合形成运行系统，共形成8段导向钢丝绳19，完成针梁17的导向。

[0027] 结合图1，针梁台车2的牵引方法为：在模体框架26的两侧各设置一个三轮动滑轮，在大坡度斜井1的出口段两侧设置卷扬机，在一台所述卷扬机上安装两个双轮动滑轮形成动滑轮组，同侧的模体框架26上的动滑轮和卷扬机上的动滑轮组之间采用6段牵引钢丝绳（图中未示出），两侧一共形成12段牵引钢丝绳，上述三轮动滑轮、卷扬机、动滑轮组和牵引钢丝绳组成的牵引装置与针梁导向方法中的导向装置结构类似，所以未在图中示出。

[0028] 如图1、图2和图3所示，针梁台车2的稳固方法包括：（1）在全断面针梁台车2的模体框架26的两侧纵向设置连接板，将模体框架26连接为整体，（2）在针梁17的后端和全断面针梁台车2的前端设置支撑体，（3）在针梁17的滑轮组和模体框架26的动滑轮的滑轮槽处设置限位板，同时分别在卷扬机上的滑轮组所在位置安装测力计（图中未示出），在模体框架26的后端设置限位板，（4）在大坡度斜井1的出口段中部位置设置钢桁架（图中未示出），在针梁17的前端与钢桁架之间设置两根平行的抗滑钢丝绳（图中未示出）；所述混凝土浇筑方法为：将混凝土运输车6内的混凝土通过输送泵4泵入全断面针梁台车2内，在一个分段内一次浇筑成型。图1中示出：大坡度斜井1内的轨道8、绞车牵引钢丝绳7、混凝土输送溜槽5、混凝土输送泵管3和卡轨器30。

[0029] 如图4和图5所示，本发明所述全断面针梁台车2包括针梁导向装置，所述针梁导向装置包括两个双轮滑轮25、三个单轮滑轮24和导向钢丝绳19，两个双轮滑轮25并列安装于针梁17的桁架上，三个单轮滑轮24并列安装于与两个双轮滑轮25相对的针梁17的桁架上，导向钢丝绳19从固定端18开始依次绕过第一个双轮滑轮、第一个单轮滑轮、第一个双轮滑轮、第二个单轮滑轮、第二个双轮滑轮、第三个单轮滑轮、第二个双轮滑轮和牵引滑轮16后与全断面针梁台车上的自带卷扬机23连接，导向钢丝绳19共形成8段，牵引滑轮16与上述第二个双轮滑轮之间还有常规设置的用于给导向钢丝绳19限位的限位轮20。图4示出针梁17的行走机构21、导向钢丝绳19的张紧机构22。

[0030] 结合图1，针梁台车2还包括针梁台车牵引装置，所述针梁台车牵引装置包括两个三轮动滑轮、四个双轮动滑轮、卷扬机和牵引钢丝绳，两个三轮动滑轮分别设置于模体框架26的两侧，卷扬机为两台，分别安装于大坡度斜井1的出口段两侧，双轮动滑轮中两个为一组安装于一台卷扬机上，同侧的模体框架26上的三轮动滑轮和卷扬机上的双轮动滑轮组之间通过牵引钢丝绳连接，牵引钢丝绳共形成6段，两侧一共形成12段牵引钢丝绳，上述三轮动滑轮、卷扬机、动滑轮组和牵引钢丝绳组成的牵引装置与针梁导向方法中的导向装置结构类似，所以未在图中示出。

[0031] 如图1、图2和图3所示，针梁台车2还包括针梁台车稳固装置，所述针梁台车稳固装置包括桁架加固装置，所述桁架加固装置包括8根工字钢（图中未示出），8根工字钢中4根为一组，分别设置于模体框架26两侧的上、下两层。所述针梁台车稳固装置还包括支撑装置，所述支撑装置包括地锚14、前支撑体13、前支撑千斤顶15、预埋钢板9、后支撑体10和后支撑千斤顶11，前支撑体13的两端分别与针梁台车2的前端中部和地锚14连接，前支撑体13的中部通过前支撑千斤顶15与针梁台车2的前端下部连接，地锚14设置于基岩内；后支撑体10的两端分别与针梁17的后端上部和预埋钢板9连接，后支撑体10的中部通过后支撑千斤顶11与针梁17的后端中部连接，预埋钢板9设置于浇筑混凝土内。图3中12为操作平台。所述针梁台车稳固装置还包括限位装置，所述限位装置包括横向限位工字钢28、纵向限位工字钢27、牵引加强板29和测力计（图中未示出），横向限位工字钢28和纵向限位工字钢27分别安装于针梁19的滑轮组的滑轮槽处、模体框架26的动滑轮的滑轮槽处和模体框架26的后端，测力计安装于卷扬机上的动滑轮组所在位置。通过测力计测定卷扬机上的动滑轮组的受力情况，分析运行过程中牵引系统的安全状态。所述针梁台车稳固装置还包括抗滑装置，所述抗滑装置包括防滑钢丝绳（图中未示出）和钢桁架（图中未示出），钢桁架设置于大坡度斜井1的出口段中部，抗滑钢丝绳安装于针梁17的前端与钢桁架之间，抗滑钢丝绳为相互平行的两根且与所述针梁台车2同轴向。

[0032] 结合图1-图5，针梁17的滑轮组采用8段导向钢丝绳19完成针梁17的导向，结合针梁17、导向钢丝绳19的重量以及斜井1的20°的倾斜度进行转换计算后得到所需的牵引力为26.74÷8=3.34t，全断面针梁台车2原配置的自带卷扬机23就能够满足要求，顺利完成针梁17的移位。在模体框架26与斜井1出口段的卷扬机之间采用12段牵引钢丝绳（一侧6段，两侧共计12段）用于牵引全断面针梁台车2，结合全断面针梁台车2的重量以及斜井1的20°的倾斜度进行转换计算后得到所需的牵引力为66.82÷12＝5.57t，结合牵引钢丝绳共计12段的总重为3.936t，牵引全断面针梁台车2共计需要牵引力为3.936+5.57＝9.51t＜10t，故在斜井1的出口段配置2台5t卷扬机即可满足要求。通过混凝土运输车6和输送泵4结合输送混凝土，有效解决长距离斜井段工程混凝土运输困难的问题。

[0033] 下面结合具体的试验工程和图1-图5对本发明作进一步具体描述：

[0034] 本试验工程为有压圆形隧洞的混凝土施工工程，全长166.03m，属Ⅲ、Ⅴ类围岩。开挖直径为8.9～9.5m，衬砌厚度为60～80cm，衬砌后内径7.50m。根据设计图纸施工要求采取全断面施工，分段长度6～8m，最大段位混凝土浇筑213.63m3，后期通过设计变更为混凝土浇筑分段长度均为8.9m。主要包括：斜洞段上、下弯段，斜洞段直段及部分埋管段，与水平方向成20°夹角。

[0035] 具体施工程序如下：

[0036] ⑴针梁17的移动力学分析及改进：

[0037] 通过针梁台车2的相关技术参数可知：针梁17重30.0t，因此针梁17在斜井1内的混凝土施工中的移动牵引力计算公式为：F1=G1+f1，式中：下滑分力G1=W1sina=30×sin20°=10.26t；摩擦力f1=μ1P1，P1=W1cos20°=30×cos20°=28.19t，钢与钢之间的滑动摩擦系数μ1=0.05～0.1，取0.075，f1=0.075×28.19=2.11t。

[0038] 针梁17的移动牵引力F1=10.26+2.11=12.37t，考虑2.0安全系数，故针梁17向上移动需牵引力12.37×2.0=26.74t。

[0039] 因此结合受力分析情况，需对针梁台车2原导向机构进行改进，通过将导向机构原有4根导向钢丝绳滑轮组改进为8根导向钢丝绳滑轮组的方式完成针梁17的移动。转换后需牵引力26.74÷8=3.34t＜5t，原配置的自带卷扬机23即可满足要求。

[0040] ⑵模体31的移动受力分析及改进：

[0041] 模体31主要包括：模板总成、梁框总成、行走机构、抗浮装置及托架几大部分，总自重66t。在衬砌过程中其他附加荷载主要包括走道、木板、施工人员、粘结混凝土等，共计约15t。模体31的总重量=66t+15t=81.0t。模体31的移动所需牵引力F2=G2+f2，式中：下滑分力G2=W2sina=81×sin20°=27.70t；摩擦力f2=μ2P2，P2=W2cos20°=81×cos20°=76.12t。钢与钢之间的滑动摩擦系数μ2=0.05～0.1，取0.075，f2=0.075×76.12=5.71t。

[0042] 模体31的向上滑移动牵引力G2=27.70+5.71=33.41t，考虑2.0安全系数，故模体31的移动需牵引力33.41×2.0=66.82t。

[0043] 结合受力计算情况，需针对模体31进行改进，模体31移动主要依靠在模体框架26前端两侧中心位置安装动滑轮组，通过滑轮组力学转换，借助外力对模体31牵引，使其与针梁台车2的针梁17发生相对运动。

[0044] ⑶针梁台车2的应用运行：

[0045] ①针梁部分运行应用运行：

[0046] 通过受力计算分析，通过对针梁台车2的局部导向机构改进，力学转换后需牵引力26.74÷8=3.34t＜5t，因此针梁17利用原配置5t自带卷扬机23进行牵引。

[0047] ②模体31的应用运行：

[0048] 通过受力计算分，通过对模体31的模体框架26增加设置动滑轮组，力学转换后需牵引力66.82÷12＝5.57t，主要依靠外力对模体31进行牵引移动，因此拟定在出口段工程7+067.446位置处对称设置2台5t卷扬机，为确保模体31平行移动，卷扬机为联动操作和单控操作一体，既能纠偏又可使模体31顺利运行。同时在7+058.245～7+067.446段即卷扬机前设置钢桁架结构以安装定滑轮和导向滑轮，与模体框架26前端两侧设置的动滑轮组连接形成完整系统，以确保模体31安全运行。

[0049] 卷扬机配置参数：钢丝绳额定速度10m/min；卷筒直径Φ400mm；卷筒宽度720mm；卷筒钢丝绳容量：250m；钢丝绳直径Φ21.5；电动机型号：YZR160L-6；功率：11kW；减速机规格型号：ZSZ703；传动比：153.5；总传动比153.5；制动器型号：YWZB-300/25。

[0050] 牵引钢丝绳配置：

[0051] 通过力学转换后，模体31需牵引力5.57t，同时模体31移动过程中必须考虑牵引钢丝绳自重产生的拉力。

[0052] 根据牵引钢丝绳的容许拉力应满足下式要求：Sg≤αR/K计算，其式中：

[0053] Sg—牵引钢丝绳容许拉力（N）；

[0054] α—牵引钢丝绳破断拉力换算系数（或受力不均匀系数）；

[0055] R－牵引钢丝绳破断拉力总和；

[0056] K－牵引钢丝绳安全系数。

[0057] 滑轮组牵引钢丝绳Sg=5.57t，α取值0.82；K值根据用于电动起重设备安全系数设定，上式中K值取5。

[0058] 通过计算：5.57=0.82×R÷5R=33.96t=332.84KN，故经过查阅牵引钢丝绳规格表，牵引钢丝绳选取Φ21.5mm（6×37+1）钢丝绳，牵引钢丝绳公称抗拉强度1850N/mm2。牵引钢丝绳单位重量1.64kg/m，长度200m。单段牵引钢丝绳总重：1.64×200/1000=0.328t，滑轮组牵引钢丝绳共计12段总重3.936t。模体移动共计需要牵引力：3.936+5.57＝9.51t＜10t，故配置2台5t卷扬机满足要求。

[0059] ⑷斜井1的混凝土浇筑施工：

[0060] ①钢筋工程：

[0061] 钢筋制安在钢筋加工场严格按照设计图纸及相关施工规范根据施工进度计划提前集中加工，加工后的钢筋根据规格型号分类堆放整齐。钢筋加工完成后，根据现场实际进度情况，按照混凝土浇筑段需要的配筋情况，运送至施工作业面。

[0062] 钢筋运至作业面后采取人工安装，现场绑扎。钢筋安装时，先根据设计图纸测放出中心线、高程、桩号等控制点后，采取安装插筋的方式，布设钢筋安装骨架。然后根据设计图纸进行人工安装钢筋，采用铅丝或电焊进行加固。

[0063] 钢筋连接根据实际情况采取机械连接或人工电弧焊，焊接、机械连接和钢筋搭接长度必须满足相关规范要求。

[0064] ②模板工程施工：

[0065] 结合穿黄隧洞工程施工特点，利用平洞段工程9.0m针梁台车2进行改进后进行斜洞段工程混凝土施工，在施工过程中分为针梁17与模体31发生相对运动行走，其中针梁17移动依靠原配置5t的自带卷扬机23牵引移动，模体31布置主要依靠外力（出口段工程配置2台5t卷扬机）牵引移动，初步拟定针梁17的移动速度为9.0m/h，模体31的移动速度3.0m/h。

[0066] ③混凝土浇筑：

[0067] 混凝土浇筑施工采取自下而上的顺序进行混凝土浇筑施工。

[0068] Ⅰ混凝土入仓：

[0069] 在斜洞段工程距混凝土浇筑段20m处设置HZS60混凝土输送泵4，采用JTK1.8×1.6型矿用绞车+平板台车+4m3混凝土运输车6运送到混凝土输送泵4的位置，通过混凝土输送泵4入仓浇筑。

[0070] Ⅱ浇筑方法：

[0071] a边墙及边、底拱：

[0072] 混凝土浇筑施工采用分层浇筑，分成厚度不宜大于振捣棒的1.25倍，采用φ70mm、φ50mm软轴插入式振捣器振捣。在振捣上一层的时应插入下一层5cm左右，以消除两层之间的接缝，并振捣上层混凝土要在下层混凝土初凝之前进行。振捣时采取“快插慢拔”的方式进行，振捣过程中宜将振捣棒上下抽动，以使上下混凝土振捣均匀密实。

[0073] 在振捣过程中，每个插入点都要掌握好振捣时间，过短不易振捣密实，过长又可能产生混凝土离析现象。混凝土振捣标准都以混凝土表面不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出出灰浆为准。

[0074] 振捣时，距离模板不宜大于振捣作用的0.5倍，并不宜靠近模板振捣，且尽量避免碰撞钢筋、止水等。

[0075] b边、顶拱：

[0076] 为确保斜洞段工程混凝土振捣质量及效果，在边、顶拱安装附着式振捣器。施工过程中需注意事项：

[0077] 附着式振捣器使用时，引出电缆线不得拉得过紧，更不得断裂。作业时，应随时观察电气设备的漏电保护器和接地或接零装置并确认合格。

[0078] 附着式振捣器安装在混凝土模板上时，每次振动时间不应超过1min，当混凝土在模内泛浆流动或成水平状即可停振，不得在混凝土初凝状态时再振。

[0079] 附着式振捣器的电动机与平板应保持紧固，电源线必须固定在平板上，电器开关应装在手把上。

[0080] 附着式振捣器作业时，应使平板与混凝土保持接触，使振波有效的振捣密实混凝土，待表面出浆，不再下沉后，即可缓慢向前移动，移动速度应能保证混凝土振实出浆。

[0081] ④养护：

[0082] 混凝土浇筑完成后为拆除模板养护期间，应采取浇水、喷淋洒水等措施进行保湿、潮湿养护，保证模板接缝处不致失水干燥。拆除模板后，继续采取浇水或覆盖洒水等措施进行潮湿养护。

[0083] （5）模板变形监测：

[0084] 为确保混凝土浇筑成型质量，施工过程中对模体进行变形监测，在针梁台车2的横断面共设八个监测点，以45°圆心角对应的沿模体内缘布置监测点，分别为：顶拱1个、边顶拱左右各1个、腰线左右各1个、边底拱左右各1个、底拱1个。

[0085] 变形监测方法：采用全站仪架设于已知控制点后视已知点定向，然后利用徕卡TCR702全站仪的激光测距功能测出布设的测点点位坐标，通过编程计算器计算所测点位的实测半径来进行斜井针梁台车模体变形监测成果表的填写。

[0086] （6）安全技术措施：

[0087] 结合全断面针梁台车2的内部结构及斜洞段工程运行状态下的实际情况，为确保全断面针梁台车2在斜洞段工程混凝土浇筑施工过程中的整体稳定，拟定采取以下安全技术措施。

[0088] ①支撑装置：

[0089] Ⅰ由于全断面针梁台车2在斜洞段工程运行过程中，存在下滑分力较大，因此结合针梁台车2在斜洞段工程的状态，在针梁17的后端设置后支撑体10，同时在已浇筑混凝段预埋钢板9，预埋钢板9要求：钢板厚度2cm，要求加工为半径3.75m圆弧，结构尺寸：40cm×40cm，预埋钢板9与后支撑体10连接，采取焊接的方式固定。

[0090] Ⅱ由于模体31的移动是利用出口段工程设置的2台5t卷扬机，通过滑轮组转换后，进行牵引模体31行走，故为防止在模体31行走过程中，针梁17跟随模体31一起向前行走，在针梁台车2的前端设置前支撑体13，前支撑体13为反向支撑，与基岩相连接，同时在设置地锚14。

[0091] ②限位装置设置：

[0092] 为确保针梁台车2在斜洞段工程运行安全，限位装置分为2部分设置，分别为牵引系统和针梁台车2本身。

[0093] Ⅰ针梁台车2的牵引系统限位装置：

[0094] 为确保牵引钢丝绳在不脱离滑轮槽，因此分别在针梁台车2及桁架位置滑轮组的滑轮槽处设置限位装置。同时分别在钢桁架左右两侧滑轮组处安装测力计，通过测定滑轮组的受力情况，分析运行过程中牵引系统的安全状态。

[0095] Ⅱ针梁台车2本身的限位装置：

[0096] 为防止模体31的顶拱液压油缸断裂，采取利用型钢在模体框架26后端增加设置限位装置的方式，分别为纵向限位装置及横向限位装置，具体形式详见：限位装置示意图。

[0097] ③抗滑设置：

[0098] 为确保针梁台车2在斜洞段工程混凝土施工中顺利运行，抵消针梁台车2在20°斜洞段工程状态的下滑分力，因此拟定采取如下措施：

[0099] Ⅰ在针梁17的前端平行洞轴线设置2根Φ28抗滑钢丝绳，与出口段工程钢桁架向连接，同时利用针梁17的后端设置的后支撑；

[0100] Ⅱ模体31下滑分力主要通过设置12根Φ21.5牵引钢丝绳，并分别与模体框架26和出口段设置的钢桁架、2台5t卷扬机的相连接方式抵消。

[0101] ④安全防护网设置：

[0102] 由于全断面针梁台:2在斜洞段工程处于20°斜面状态，施工人员在针梁台车2上进行施工或行走存在较大安全隐患，同时结合本标段工程实际情况，平洞段及斜洞下弯段工程施工需安全通道。因此为确保安全，拟定采取如下安全防护措施：

[0103] 根据全断面针梁台车2的结构，在针梁台车2的模体框架26的后端部分上、中、下及底板四层设置白色呢绒绳安全网，对针梁台车2的模体框架26的后端进行封闭。

[0104] 安全防护网安装：首先在针梁台车2的模体框架26的后端部采用Φ22钢筋设置钢骨架和在模体框架26后端的加筋环上设置挂钩，然后采取人工安装的方式进行白色呢绒绳网安装，安全防护网高度1.5m（具体根据空间尺寸确定）。为确保平洞段工程及下弯段施工，在模板31的底部中间位置设置进出口通道。

[0105] ⑤防滑板设置：

[0106] 为确保斜洞段工程混凝土浇筑施工过程中施工人员安全，在针梁台车2上分上、中、下三层设置防滑板。防滑板采用5mm厚的木板，在防滑板上设置防滑条，防滑条间距30cm。防滑板必须与型钢进行连接牢固，与全断面针梁台车2连接成整体。