栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移装置及横移方法与流程

本发明涉及隧道施工栈桥技术领域，尤其涉及一种主要应用于隧道24米施工栈桥(但不限于此)，具有左右支撑跨距可变、适应于不同开挖地面环境的双作用支撑结构、单次栈桥主梁结构大位移横移功能的前端支撑横移装置及横移方法。

背景技术：

随着当前我国川藏线的勘测工作结束和工程开工建设提上日程，隧道工程的建设面临着日益复杂的地质条件。在隧道建设工程中，栈桥是最为关键的设备之一，其位于挖掘面和混凝土仰拱灌注段之间，是所有隧道挖掘设备和运输设备进出的唯一通道。在施工过程中，栈桥不仅需要随着隧道的施工进度，向前自行移动，而且在施工过程中，栈桥往往需要在隧道中实现向左右两侧的横移运动，不仅为施工装备的挖掘提供工作空间，也可为其他设备提供工作空间。因此，栈桥的工作效率决定着隧道的掘进效率，决定着隧道工程建设的周期。

近年来，栈桥已是一定地质条件下隧道施工的标准配套设备，其不仅具有承载功能和进出通道的桥梁功能，而且应具备快速向隧道两侧横移的运动功能。但是，目前全国各厂家推出的栈桥，其前端横移架采用固定式的框架结构，即栈桥前端两侧的立柱跨距不可变；而栈桥两侧主梁之间的距离受限于车辆进出所必需的宽度，且栈桥整体宽度受限于隧道断面尺寸和挖掘设备工作范围的限制，造成了栈桥前端支撑立柱内侧面与主梁外侧面的距离不大于0.4米，即单次栈桥主梁整体结构横移距离小于0.4米，而栈桥在施工过程中需要的横移距离往往在2米以上，每次横移运动时，需要中间小车的辅助支撑以横移前端支撑架，这就造成了在开挖地面平整的理想条件下，仅单次横移循环周期就长达0.5小时，横移2米以上的距离需要时间不小于2.5小时。因此，现在栈桥的前端固定结构的支撑横移架，已经成为了限制栈桥工作效率提高的瓶颈条件，成为了制约隧道施工进度的影响因素。

技术实现要素：

本发明旨在保障栈桥前端支撑横移装置承载功能可靠的前提下，提供一种能实现单次大距离横移量的前端支撑装置，实现一次性横移运动到位，有效缩短栈桥横移次数和横移时间，从而提高隧道施工效率。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移装置，包括两个左右对称设置的栈桥主梁，两栈桥主梁由枕梁连接成“h”形的中间固定架，在中间固定架前部的左右两侧各设置的一个带有伸缩腿的基本立柱，每个基本立柱的内侧带有水平段，两个基本立柱的水平段构成套筒结构，每个基本立柱与中间固定架之间分别安装有一个横移液压缸，两个基本立柱能在各自对应的横移液压缸的驱动下左右移动从而实现间距调整；每个栈桥主梁的前端配备有伸缩腿，并与所述套筒结构前后错开设置；每个栈桥主梁的前部下方设置有抱箍组件用于套设在对应侧的基本立柱的水平段的外壁上。

作为上述方案的优选，所述栈桥主梁前端配备的伸缩腿包括升降液压缸、万向球铰和支撑脚，所述升降液压缸安装在栈桥主梁内，升降液压缸的下端通过万向球铰与支撑腿的下端相连。

进一步优选为，所述抱箍组件包括前端固定支座、前端中间过渡支座、后端固定支座、后端中间过渡支座和底部围框，所述前端固定支座、前端中间过渡支座上下叠合安装在套筒结构的前方，所述升降液压缸穿过前端固定支座、前端中间过渡支座后，并通过中部法兰盘安装在前端中间过渡支座的下表面，后端固定支座、后端中间过渡支座上下叠合安装在套筒结构的后方，所述底部围框位于套筒结构的下方，且底部围框的左右两端分别与前端中间过渡支座、后端中间过渡支座的底部相连。

进一步优选为，所述后端中间过渡支座上水平穿设有螺旋顶杆，所述螺旋顶杆的前端抵紧在基本立柱的水平段的侧壁上。

进一步优选为，所述横移液压缸的活塞杆端部铰接在基本立柱的竖直段的安装座上，横移液压缸的缸筒的中前部铰接安装在栈桥主梁的安装座上，横移液压缸的缸筒尾部铰接安装在底部带滚轮的滚轮支架上，所述滚轮支撑于对应侧的基本立柱的水平段的上表面。

进一步优选为，所述横移液压缸的缸筒的前后两侧各有一个销轴安装盲孔，所述栈桥主梁上配备有前后两个安装座，缸筒通过缸筒销轴与对应的安装座相连；所述滚轮支架与横移液压缸的缸筒之间配备有润滑套，能使滚轮支架绕缸筒轴线做旋转运动。

进一步优选为，所述基本立柱的水平段、竖直段均为圆筒，竖直段内设置有内置液压缸和立柱伸缩套，立柱伸缩套的底部设置有固定加长支撑腿，共同构成基本立柱的伸缩腿。

同时，本发明还公开了一种栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移方法，包括上述的栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移装置，其步骤如下：

第一，将右侧栈桥主梁内置的升降液压缸向下伸出，利用活塞杆底部的支撑脚与地面接触，同时将右侧基本立柱的伸缩腿向上收起，此时栈桥结构的自重由左侧基本立柱和右侧栈桥主梁内置的液压缸承受；

第二，将右侧基本立柱和右侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向外伸出，带动右侧基本立柱水平向外侧伸出，从而改变左、右两侧基本立柱之间的跨距；

第三，将右侧基本立柱的伸缩腿向下伸出与地面接触，同时将右侧栈桥主梁内置的液压缸向上收起脱离地面，此时，栈桥的自重由左右两侧跨距拉开的基本立柱承受；

第四，将右侧基本立柱和右侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向内收回，并将左侧基本立柱和左侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向外伸出，配合栈桥长度方向另一端的液压缸动作，实现栈桥主梁的整体向右横移；

第五，将左侧栈桥主梁内置的升降液压缸向下伸出，利用活塞杆底部的支撑脚与地面接触，同时将左侧基本立柱的伸缩腿向上收起，此时栈桥结构的自重由右侧基本立柱和左侧栈桥主梁内置的液压缸承受；

第六，将左侧基本立柱和左侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向内收回；第七，左侧基本立柱的伸缩腿向下伸出与地面接触，左侧栈桥主梁的伸缩腿向上抬起与地面脱离。

本发明的有益效果：该装置重点围绕如何缩短栈桥横移时间的问题，在保障栈桥前端支撑横移装置承载功能可靠的前提下，采用三大关键措施：(1)将两个基本立柱的内侧增设水平段构成套筒结构，并结合两个横移液压缸调整间距；(2)每个栈桥主梁的前端配备与套筒结构前后错开设置的伸缩腿，作为基本立柱横移时支撑以及栈桥施工时的辅助支撑；(3)与确保横移导向和安全的抱箍组件融为一体；共同实现栈桥大位移横移运动的一次性运动到位，以极大地缩短栈桥短距、多次横移造成的横移时间长的技术瓶颈，解决了影响施工进度的制约因素。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为左右基本立柱的主视图。

图4为图3的俯视图。

图5为横移液压缸的安装主视图。

图6为图5的俯视图。

图7为升降液压缸、抱箍组件安装的侧视图。

图8为本发明的工作过程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明，以隧道长度方向为前后方向，以隧道宽度方向为左右方向进行描述：

结合图1—图7所示，一种栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移装置，主要由基本立柱1、栈桥主梁2、枕梁3、横移液压缸4、抱箍组件5、升降液压缸6、万向球铰7、支撑脚8、螺旋顶杆9、滚轮10、滚轮支架11、缸筒销轴12、立柱伸缩套13、固定加长支撑腿14、润滑套15组成。

两个栈桥主梁2左右对称设置，两栈桥主梁2由枕梁3连接成“h”形的中间固定架a，中间固定架a与栈桥长度一致。中间固定架a的上方铺设有行车板16。在中间固定架a前部的左右两侧各设置的一个带有伸缩腿的基本立柱1。伸缩腿的基本立柱1、栈桥主梁2、枕梁3、行车板16是栈桥必不可少的组成部分，在此不再赘述。

每个基本立柱1的内侧带有水平段1a，因此基本立柱1由水平段1a和竖直段1b组成。最好是水平段1a、竖直段1b均为圆筒。竖直段1b内设置有内置液压缸(图中未示出)和立柱伸缩套13，立柱伸缩套13的底部设置有固定加长支撑腿14，共同构成基本立柱1的伸缩腿。竖直段1b与立柱伸缩套13构成滑套，在内置液压缸的驱动下，立柱伸缩套13和固定加长支撑腿14一起相对竖直段1b上下运动，实现伸缩。

两个基本立柱1的水平段1a构成套筒结构b，因此，两个基本立柱1的水平段1a横截面不一样。

每个基本立柱1与中间固定架a之间分别安装有一个横移液压缸4。两个基本立柱1能在各自对应的横移液压缸4的驱动下左右移动，实现相向移动或背向移动，从而进行两基本立柱1的间距调整。工作时，左侧横移液压缸的活塞杆向外伸出，可驱动左侧基本立柱向外侧相对于右侧基本立柱伸出；同理，右侧横移液压缸的活塞杆向外伸出，可驱动右侧基本立柱向外侧相对于左侧基本立柱伸出，从而实现增大左、右两侧基本立柱之间跨距的功能，可使栈桥主梁整体结构单次实现大位移横移运动。当需要减小左、右两侧基本立柱之间跨距时，缩回活塞杆即可。

最好是，横移液压缸4的活塞杆端部铰接在基本立柱1的竖直段1b的安装座上，横移液压缸4的缸筒的中前部铰接安装在栈桥主梁2的安装座上；由于本横移液压缸较长，为避免出现尾部下扰现象，在缸筒尾部增设带滚轮的滚轮支架。横移液压缸4的缸筒尾部铰接安装在滚轮支架11上，滚轮支架11底部带滚轮10。滚轮10支撑于对应侧的基本立柱1的水平段1a的上表面。滚轮支架11与横移液压缸4的缸筒之间最好配备有润滑套15，能使滚轮支架11绕缸筒轴线做旋转运动，避免了钢结构表面不平整可能产生的对缸筒的扭曲现象。

另外，为方便布置，横移液压缸4的缸筒的前后两侧各有一个销轴安装盲孔，栈桥主梁2上配备有前后两个安装座，缸筒通过缸筒销轴12与对应的安装座相连。

如图7所示，每个栈桥主梁2的前端配备有伸缩腿，并与套筒结构b前后错开设置。最好是，栈桥主梁2前端配备的伸缩腿由升降液压缸6、万向球铰7和支撑脚8组成。升降液压缸6安装在栈桥主梁2内，升降液压缸6的下端通过万向球铰7与支撑腿8的下端相连；当升降液压缸的活塞杆伸出，此万向球铰通过支撑脚与地面接触，用于承受栈桥的自重；且通过万向球铰的方式能适应崎岖不平的隧道内部开挖地面。

每个栈桥主梁2的前部下方设置有抱箍组件5，用于套设在对应侧的基本立柱1的水平段1a的外壁上。

如图7所示，抱箍组件5最好由前端固定支座5a、前端中间过渡支座5b、后端固定支座5c、后端中间过渡支座5d和底部围框5e组成。前端固定支座5a、前端中间过渡支座5b上下叠合安装在套筒结构b的前方。升降液压缸6穿过前端固定支座5a、前端中间过渡支座5b后，并通过中部法兰盘6a安装在前端中间过渡支座5b的下表面。后端固定支座5c、后端中间过渡支座5d上下叠合安装在套筒结构b的后方。底部围框5e位于套筒结构b的下方，且底部围框5e的左右两端分别与前端中间过渡支座5b、后端中间过渡支座5d的底部相连。最终，栈桥主梁2、前端固定支座5a、前端中间过渡支座5b、后端固定支座5c、后端中间过渡支座5d和底部围框5e共同围在套筒结构b的外周，将套筒结构b箍紧。

最好是，后端中间过渡支座5d上水平穿设有螺旋顶杆9，螺旋顶杆9的前端抵紧在基本立柱1的水平段1a的侧壁上，通过螺旋顶杆调整抱箍组件侧面与基本立柱套筒两侧面之间的间隙，避免使用过程中因松动产生异响。

本发明主要适用于隧道24米施工栈桥(但不限于此)用的左右支撑跨距可变的、具有适应于不同开挖地面条件的双作用支撑结构的、单次大位移前端支撑横移装置；将左侧和右侧基本立柱之间的横梁设置为伸缩的套筒结构，栈桥主梁下端面分别与伸缩横梁的外套筒和内套筒相连接，连接装置为拼装式的抱箍组件；左侧和右侧基本立柱与栈桥主梁之间分别设置有可水平伸缩的横移液压缸，通过横移液压缸的伸缩改变左侧和右侧基本立柱之间的跨度，并且可实现栈桥主梁整体结构的大位移横移运动；栈桥主梁内部设置有可垂向伸缩的升降液压缸，可作为栈桥垂向支撑载荷的辅助工作装置，同时也是左侧和右侧基本立柱改变跨距时的、与地面接触的支撑结构之一。

一种栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移方法，包括上述的栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移装置，其步骤为：

第一，将右侧栈桥主梁内置的升降液压缸向下伸出，利用活塞杆底部的支撑脚与地面接触，同时将右侧基本立柱的伸缩腿向上收起，此时栈桥结构的自重由左侧基本立柱和右侧栈桥主梁内置的液压缸承受，如图8a所示；

第二，将右侧基本立柱和右侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向外伸出，带动右侧基本立柱水平向外侧伸出，从而改变左、右两侧基本立柱之间的跨距，如图8b所示；

第三，将右侧基本立柱的伸缩腿向下伸出与地面接触，同时将右侧栈桥主梁内置的液压缸向上收起脱离地面，此时，栈桥的自重由左右两侧跨距拉开的基本立柱承受，如图8c所示；

第四，将右侧基本立柱和右侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向内收回，并将左侧基本立柱和左侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向外伸出，配合栈桥长度方向另一端的液压缸动作，实现栈桥主梁的整体向右横移，横移距离可达2米左右，实现栈桥整体的一次性横移，而不必多次小位移横移，如图8d所示；

第五，将左侧栈桥主梁内置的升降液压缸向下伸出，利用活塞杆底部的支撑脚与地面接触，同时将左侧基本立柱的伸缩腿向上收起，此时栈桥结构的自重由右侧基本立柱和左侧栈桥主梁内置的液压缸承受，如图8e所示；

第六，将左侧基本立柱和左侧栈桥主梁之间的横移液压缸水平向内收回，如图8f所示；

第七，左侧基本立柱的伸缩腿向下伸出与地面接触，左侧栈桥主梁的伸缩腿向上抬起与地面脱离，如图8g所示。

若要向隧道左侧实现栈桥的单次大位移横移，工作过程与向隧道右侧实现栈桥的单次大位移横移一致，左右对换即可。

同时，左、右两侧的栈桥主梁内置的垂向液压缸既可作为栈桥横移时的前端支撑结构，又可与栈桥主梁外侧的基本立柱共同构成栈桥工作时的前端支撑结构，确保安全冗余性和可靠性。

栈桥用变跨距双支撑大位移前端支撑横移装置具有三重功能，一是通过左、右两侧基本立柱的横向伸缩结构，可改变两侧基本立柱之间的跨距，实现栈桥主梁整体结构横移时的超大位移，即可单次横移到位，避免多次反复横移造成的时间浪费；二是可将两侧基本立柱之间的距离缩至最短，减小了简支梁的跨距，可降低支撑横移装置的应力，尽量减小栈桥工作时的外形宽度尺寸，为其他设备的施工提供更广泛的空间；三是通过两侧栈桥主梁内置的升降液压缸的设置，不仅实现辅助横移功能，而且能为栈桥的垂向载荷支撑提供冗余和更高的工作可靠性。