Анализ проектных характеристик вагонеток для подкладки

Тележки для обделки, используемые в основном при строительстве тоннелей для вторичной обделки, являются важнейшим оборудованием, обеспечивающим качество, эффективность и безопасность бетонной обделки. Их конструкция отличается сложностью и разрабатывается с учетом конкретных требований проектов строительства тоннелей.

Технические характеристики конструкции тележки для футеровки

I. Основные функции и типы

Прежде чем углубляться в технические характеристики, важно понимать основные функции и разновидности тележек для облицовки:

Основная функция: поддержка опалубки (опалубки) при монолитной бетонной облицовке или позиционирование и монтаж сборных бетонных сегментов для внутренней стены туннеля. Они помогают добиться требуемой формы, размера и отделки поверхности облицовки туннеля.

Типы (в зависимости от функциональности, формы туннеля и метода строительства):

Тележки для монолитной бетонной облицовки (CIP): Наиболее распространены для перевозки крупногабаритных стальных секций опалубки. Бетон подается за опалубку, и после затвердевания тележка снимает опалубку и перемещается к следующей секции.

Полнокруглая опалубочная тележка: Для круглых или почти круглых туннелей, поддерживает всё поперечное сечение (дно, стены, арка).

Арочная (или коронная/боковая) опалубочная тележка: Для подковообразных или D-образных туннелей, где дно заливается отдельно.

Телескопическая опалубочная тележка: секции втягиваются внутрь для эффективного перемещения через ранее отлитую обделку.

Тележки для сборной сегментной обделки (установщики сегментов): используются в тоннелепроходческих машинах (ТБМ) для транспортировки, позиционирования и установки сборных бетонных сегментов.

Самоходные и буксируемые: некоторые имеют собственные приводные системы, другие перемещаются с помощью внешней техники.

Рельсовые и колесные: в зависимости от состояния пола тоннеля и требуемой устойчивости.

II. Основные проектные характеристики и соображения

Конструкция вагонетки для подкладки должна обеспечивать баланс между структурной целостностью, эксплуатационной эффективностью, адаптивностью и безопасностью.

Прочность конструкции, жёсткость и устойчивость:

Несущая способность: вагонетка и её опалубка должны выдерживать огромные боковые и вертикальные нагрузки от влажного бетона во время заливки. Для моделирования этих нагрузок и проверки структурной целостности обычно используется метод конечных элементов (FEA), обеспечивающий минимальные деформации, способные повлиять на качество бетона. Максимальные значения напряжений и деформаций являются критическими параметрами (например, максимальное напряжение 168 МПа и деформация 4,9 мм были признаны приемлемыми для некоторых конструкций).

Выбор материала: сталь является основным материалом, для таких компонентов, как панели, используются определённые марки и толщины (например, стальной лист толщиной 14 мм для панелей, 12 мм для поясных плит, армированный швеллерной сталью и уголковой сталью для арок и боковых стенок).

Общая жёсткость: вся конструкция, включая портал и опалубку, должна сохранять свою форму и положение в рабочих условиях.

Условия транспортировки: Компоненты должны быть спроектированы для удобства транспортировки в туннель и внутри него.

Конструкция и размеры опалубки:

Совместимость секций туннеля: Внешние размеры и форма опалубки должны точно соответствовать требуемому поперечному сечению туннеля (круглому, подковообразному, прямоугольному или нестандартному).

Допуски на погрешность формы: Для обеспечения гладкой и точной поверхности облицовки установлены строгие допуски. Например, при радиусе сечения R≤3 м погрешность не должна превышать 10 мм; при R>3 м — не более 20 мм.

Выравнивание: Центр опалубки должен совпадать с осевой линией туннеля. Тележка обычно оснащена механизмами поперечного перемещения для компенсации отклонений (например, горизонтального перемещения ±150 мм).

Длина модуля: Общая длина опалубки составляет от 6 до 12 м в зависимости от радиуса поворота туннеля и общей организации строительства.

Герметичность стыков и качество поверхности: Стыки опалубки должны быть герметичными, чтобы предотвратить утечку бетона и обеспечить гладкую, бездефектную поверхность бетона (без ячеистых дефектов, пятен и несоосности).

Эксплуатационные характеристики: Наличие окон для обслуживания, отверстий для заливки, а также устройств для вибрационных систем и контроля пустот в арке.

Механизм распалубки: Эффективные и надежные системы для поддержки, распалубки и фиксации опалубки, часто с гидравлическим приводом для поддержки и распалубки и с механическим для фиксации.

Системы мобильности и регулировки:

Механизм перемещения: Обеспечивает перемещение тележки по туннелю. Он может быть рельсовым, колесным или самоходным.

Гидравлическая система: Решающее значение для точного управления регулировкой опалубки (подъем, опускание, перемещение), перемещения сегментов и подъема. Указаны такие параметры, как ход домкратного цилиндра (400 мм) и ход бокового цилиндра (360 мм).

Поперечная/продольная регулировка: механизмы для точного позиционирования и выравнивания относительно оси туннеля.

Конструкция портала: часто представляет собой большую конструкцию портала, которая может подниматься и опускаться независимо, с передней и задней колоннами и подъемными механизмами с большим ходом.

Система поддержки: предотвращает внутреннюю усадку и деформацию опалубки под давлением бетона. Часто требуются регулируемые и съемные опоры.

Эксплуатационная эффективность и автоматизация:

Скорость строительства: конструкция направлена на максимальное увеличение скорости возведения обделки с учетом темпов проходки туннеля.

Автоматизация и интеллектуальность: современные тележки оснащены интеллектуальными системами для заливки и распределения бетона, вибрации, контроля пустот в арке и заливки опалубки. Это обеспечивает визуализацию, информатизацию и интеллектуальность процесса обделки, сокращая ручной труд и повышая качество.

Гуманизирование: в проектах все больше внимания уделяется снижению трудоемкости и улучшению условий труда операторов.

Многосегментная шарнирная опалубка: обеспечивает эффективное перемещение и развертывание, обеспечивая прочность без опоры исключительно на опору на портале.

Безопасность и удобство обслуживания:

Тормозная система: необходима для безопасного перемещения и позиционирования, особенно для самоходных установок и во время бетонирования.

Эргономика и удобство использования: конструкция должна улучшать эргономику оператора и общее удобство использования системы.

Доступ для обслуживания: компоненты должны быть спроектированы таким образом, чтобы их было легко обслуживать и настраивать.

Стандартизация: использование стандартных деталей для повышения универсальности и повышения коэффициента использования.

III. Последние достижения и тенденции

Бескаркасные, передвижные тележки: Новые конструкции направлены на снижение зависимости от плотных опорных стержней, освобождение пространства и снижение интенсивности труда.

Интеллектуальные тележки для футеровки: Интеграция передовых систем управления, датчиков и обратной связи для автоматизации процессов, точного управления и мониторинга параметров бетонирования и эксплуатационных характеристик конструкции в режиме реального времени.

Конечно-элементный анализ (FEA): Все чаще используется на этапе проектирования для моделирования различных условий нагружения и оптимизации конструкции с точки зрения прочности, жесткости и эффективности использования материалов.

Модульная конструкция: Облегчает сборку, разборку и адаптацию к различным участкам тоннеля и требованиям проекта.

В заключение следует отметить, что проектные требования к тележкам для футеровки являются комплексными и обусловлены сложными условиями строительства тоннелей. Они подчеркивают надежность конструкции, точный контроль размеров, эффективность рабочих механизмов (часто гидравлических) и, все чаще, интеллектуальную автоматизацию для повышения качества, скорости и безопасности.