隧道开挖施工台架专项方案(含计算书)

新建xxxxx段标段

隧道工程开挖作业台架专项施工方案

编制：

审核：

审批：

xxxxx段工程指挥部

二〇一〇年十二月

隧道工程开挖作业台架专项施工方案

1、工程概括

CKGZTJ-9标位于云贵高原构造剥蚀中低山区，正线起讫里程为DK818+413～DK881+601，全长63.745双线公里。隧道19座共43.485km （L＞4km隧道3座，3km＜L≤4km隧道1座，2km＜L≤3km隧道1座，1km＜L≤2km隧道2座，L≤1km的隧道12座），其中Ⅰ级风险隧道3座，Ⅱ级风险隧道1座，隧道工程占线路总长的68.3%。本标段隧道开挖采用装载机拖动行走简易台车，该台车制作简单、使用灵活方便、刚度大、炮眼位置及方向容易控制，并且可以同时满足30台以上YT-28风动凿岩机同时作业。

2、制作过程

主要组成部分：工字钢门架、侧翼“翅膀”、底纵梁、钢筋网片、伸缩钢管、风水管道系统、牵引钢丝绳等组成。如下图：

简易开挖台车侧视图

2.1工字钢门架

门架采用不同规格的型钢用焊接而成的门字型台架,共3排,排与排间距2.2m,采用20a工字钢作立柱, 20a工字钢作纵梁, 20a工字钢作横梁,采用14工字钢与16工字钢作斜撑,采用门架立柱外侧面采用［12.6槽钢水平横向加固。

2.2侧翼“翅膀”

由1.5m长的两根20a工字钢作为2架、由2.5m长的两根20a工字钢作为一架，分别再配以斜撑。

2.3底纵梁

有两根5.95m长的20a工字钢并焊作为纵梁。

2.4钢筋网片

由5根长5.15m(间距为1.825m)的10槽钢纵向搭接在横梁上作为纵向链接和工作平台的骨架，在纵向和横向上分别用Φ12的螺纹钢焊接，间排距12cm。

3、工作原理

由装载机前斗挂拉台车上的钢丝绳，通过装载机前后移动牵引台车前后行走，台车到达掌子面后，使用伸缩钢管和钢筋网片使整个工作平台与掌子面围岩相接，工人利用台车上的照明和风水管系统可以较快的作好开挖前准备并开始凿岩作业。

4、工作程序

装载机就位→挂牢钢丝绳→牵引行走→台车就位→测量放样→调整伸缩钢管→钻工就位→开始钻孔作业

5、材料用量

7、注意要点

1.保证焊接质量。

2.保证车辆通行净空。

3.行走轮车轴定期维护防止生锈。

4.爆破时台车远离掌子面60米以上距离。附件:隧道开挖台架结构验算资料

隧道开挖台架结构验算

一、隧道开挖台架组成

门架总成：门架采用不同规格的型钢用焊接而成的门字型台架,共3排,排与排间距2.2m,采用20a 工字钢作立柱, 20a 工字钢作纵梁, 20a 工字钢作横梁,采用14工字钢与16工字钢作斜撑,采用门架立柱外侧面采用［12.6槽钢水平横向加固。

二、门架横梁检算

顶部钢管每区格面积S1= 0.75×2.2= 1.65m 2,人、小型机具、材料等荷载按2.5KN/m 2计算，每根立杆承受的荷载为F1=1.65×2.5=3.63 KN 。门架横梁受力可简化为受集中荷载的三跨等跨连续梁计算,跨度取最大值L = 5.7m,集中力为每根立杆承受的荷载F1=3.63KN 。

F1F1

F1F1F1F1

立柱 斜撑 斜撑 立柱

1)抗弯强度检算

①最大弯矩M max= KMFL ,KM —弯矩系数,查表得0.311;

即得出M max= 0.311× 3.63× 1.73= 1.95 KN .m

②横梁截面强度σ =M max/W = 1.95 ×106/(237× 103)= 8.23N /mm 2

＜[f]= 215N /mm2,抗弯强度满足要求！

2)抗剪强度检算

①最大剪力V max= KvF ,查表得Kv= 1.311;

即V max= K vF 9 =1.311×3.63=4.76KN

②横梁截面抗剪强度τ=V max × Sx/(Ix ×tw)=4.76× 103×136.1× 103/(2370× 104× 7)=3.9N /mm2＜[fv]=125N /mm2,

抗剪强度满足要求！

3)挠度变形检算

ω =KW F 9L s/(100× E × Ix),查表得K W = 2.716

即ω = 2.716× 3.63× 1.733/(100× 2.06 × 108× 2370×

10-8)=0.105× 10-3m=0.105mm

ω =0.105mm ＜[ω]= L /400= 5700/400=14.25mm,L —跨度; 受力挠度变形满足要求！

4)横梁稳定性检算

横梁长细比λ = h /ix= (4.432+1.2×2)/8.15× 10-2=84,查表得υ=0.661,N = ψ×A× f,即f=N /(ψ× A)= F1/(ψ× A)3.63 ×103/(0.661× 35.5× 100)= 1.55N /mm2＜[f]=215N /mm2,

门架横梁稳定性满足要求！

三、门架立柱及斜撑受力检算

顶部钢管每区格面积S1= 0.75×2.2= 1.65m2,

钢管架总重F2=20.6 KN 。

横梁重F3=(6.8× 27.9× 6× 9.8/1000)× 1.2=11.2 KN ×

1.2=13.44KN ;

纵梁重F4=(12× 27.9 × 2× 9.8/1000)× 1.2= 6.6KN ×

1.2= 7.92K N 。每根立柱承受的力F4= (S1×6.357×6.6+F2+F3+ F4)/(3×3)

F4= (1.65×6.357×6.6+20.6+13.44+7.92)/(3×3)= 12.57KN ,斜撑受的力

F5= 12.57/COS25= 12.7KN 。

工14工钢斜撑稳定性检算

立柱长细比λ = uL /ix,u= 1,L1= 2.73m ;

λ =1× 2.73/(5.76× 10-2)= 47,查表得

υ =0.924,N = ψ×A× f,即f= F5/(ψ× A)= 12.7× 103/(0.924× 21.5× 100)=6.4N /mm2＜[f]=215N /mm2,稳定性满足要求！

工16工钢斜撑稳定性检算

立柱长细比λ = uL /ix,u= 1,L2= 2.88m ;

λ =1×2.88/(6.58×10-2)= 44,查表得

υ =0.932,N = ψ× A× f,即f= F5/(ψ× A)=12.7× 103/(0.932× 26.1× 100)=5.3N /mm2＜[f]=215N /mm2,稳定性满足要求！

结论:台车门架立柱及斜撑受力均满足要求！

通过上述的分析计算可知，整个台架的强度及刚度是足够的。

参考文献：

[1]、《隧道施工机械简明手册》第一册，铁道部隧道工程局，1984；

[2]、《弹性和塑性力学中的有限单元法》，机械工业出版社，1988；

[3]、《材料力学》，人民教育出版社，1983；

[4]、《机械设计手册》第三版，化学工业出版社，1994。

计算：xxx 复核：xxx