轮胎式隧道铺轨起重机及施工方法与流程

本发明涉及起重机及施工方法，属于工程设备领域，尤其涉及一种轮胎式隧道铺轨起重机及施工方法。

背景技术：

目前，现有各类型地铁铺轨龙门吊施工一般采用全程铺设临时走行轨道多种不同轨距，先利用膨胀螺栓将钢支墩的底板固定在站台、隧道底板上，调整钢支墩的高度至施工要求位置，钢支墩上板采用螺栓与钢轨底板紧固连接，铺轨龙门吊双机运行，抬轨排的方式在临时轨道上施工作业。以上施工时会破坏管片，铺设和拆除临时轨道会危及施工人员的安全，也会增加工程成本。目前，隧道投资方有明确提出禁止管片上钻孔铺设临时轨道施工的要求，并且施工单位也有通过隧道内无轨施工来降低施工成本的需求。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种轮胎式隧道铺轨起重机及施工方法，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种轮胎式隧道铺轨起重机及施工方法，解决现有技术仅能适应单一断面尺寸，并且隧道内铺设临时轨对管片造成极大伤害，施工效率低的技术问题，实现全程轮胎式的走行方式，可以实现隧道内包括隧道、站台、人防门等在内的不同断面的施工，简化施工步骤，提高了作业生产效率，也减少了临时轨对管片造成的伤害。

为解决上述问题，本发明公开了一种轮胎式隧道铺轨起重机，其包括轮组、门架、工作台与起升装置，其特征在于：

所述轮组为多个且分别设置于门架底部四周，所述门架通过各轮组进行走行操作，所述工作台包含控制台、供电装置和液压装置，所述控制台、供电装置分别安装在其中一轮组上，所述液压装置安装固定在门架上，所述起升装置包含吊具和绞车，所述绞车紧固在门架上，并通过钢丝绳联接所述吊具。

其中：各轮组包括轮胎、减速机、马达、支撑梁、回转支承、连接梁和转向油缸，所述轮胎紧固在减速机上，所述减速机可旋转的紧固在支撑梁的下端，所述减速机的输入轴连接至马达，所述马达紧固于支撑梁，所述支撑梁的上端连接至回转支承的下端部，所述回转支承的上端部连接至连接梁，所述转向油缸的一端固定于连接梁，另一端铰接于支撑梁。

其中：还包含一角度传感器，所述角度传感器固定在连接梁的前端部，所述角度传感器与回转支承进行齿形配合以在走行过程中实时调节整机的水平度。

其中：所述连接梁包含水平连接部和套接部，所述回转支承的上端部连接至连接梁的水平连接部，所述套接部从水平连接部的一端向下延伸且设有套筒，以及一转接梁，所述转接梁内套于连接梁的套筒内以形成圆柱滑动副配合。

其中：所述门架包括走行梁、顶升支腿、顶升油缸组件、变跨伸缩梁、变跨油缸组件、横移梁和横移油缸组件，所述顶升支腿为4个且两两一组的分别设置于两侧的走行梁上，所述顶升油缸组设置于走行梁和顶升支腿之间，所述变跨伸缩梁为两个且两端分别通过一组顶升支腿进行支撑，所述变跨油缸组件设置于顶升支腿和变跨伸缩梁之间，所述横移梁设置于两变跨伸缩梁之间，所述横移油缸组件设置于变跨伸缩梁和横移梁之间从而实现横移梁中实时调节吊件的中心位置。

其中：所述各顶升支腿包含顶升支腿外套和顶升支腿内柱，所述顶升支腿内柱的下端联接固定在走行梁上，所述顶升支腿外套套合于顶升支腿内柱外且两者之间进行滑动配合，顶升油缸的两端分别与顶升支腿外套外缘的安装座和走行梁上的安装部进行铰接。

其中：所述变跨伸缩梁包含外套梁和内套梁，所述外套梁的一端联接固定在其中一顶升支腿外套的上端部，所述内套梁的一端联接固定在另一顶升支腿外套上端部，所述变跨油缸组件的一端铰接于另一顶升支腿外套的上端部，另一端铰接于外套梁外缘的安装座。

其中：所述横移梁的两端分别以滑动圆柱副形式安装在所述变跨伸缩梁的外套梁上，所述横移油缸组件的一端铰接于其中一顶升支腿外套上，另一端铰接于横移梁上从而通过两横移油缸组件进行横移梁的实时调节吊件的中心位置。

还公开了一种轮胎式隧道铺轨起重机的施工方法，其通过如上所述的轮胎式隧道铺轨起重机实现，其特征在于所述施工方法包括如下步骤：

步骤一：施工前准备，轮胎式隧道铺轨起重机在铺轨基地进行工况姿态调整，调整完成后，将轮胎式隧道铺轨起重机放置在轨道平板车上固定好，由平板车运输进入盾构隧道内；

步骤二：盾构隧道施工，通过外置电源对工作台供电，启动液压泵站，通过门架进行调节，使各轮组着壁后，整个轮胎式隧道铺轨起重机开始吊运轨排、灰斗及散件进行施工作业；

步骤三：转场操作，轮胎式隧道铺轨起重机在盾构隧道内工作完成后，整机变换为运输状态，由轨道平板车驮着运输至下一施工作业区间。

其中：所述盾构隧道施工的步骤进一步可包括：吊运轨排时，采用双机联动模式工作，起重机工作走行中，角度传感器进行实时采样，实时纠偏轮胎姿态，保证起重机水平走行。

通过上述结构可知，本发明的轮胎式隧道铺轨起重机及施工方法具有如下效果：

1、能适应不同的断面尺寸，无需铺设临时轨，避免管片的极大伤害；

2、无需改变原有施工组织方式，采用轮胎式走行机构更好的适用不同的操作范围，施工时能够达到隧道内无损施工，减少施工工作量和施工成本；

3、设备能顺利通过站台实现地铁隧道、站台多截面施工，可以在平、斜、弧面路上行驶，简化了施工步骤，提高了作业生产效率。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的轮胎式隧道铺轨起重机及施工方法的结构示意图。

图2为本发明俯视图。

图3为本发明轮组主视图。

图4为本发明图3中轮组a-a剖视图。

图5为本发明门架主视图。

图6为本发明门架俯视图。

图7为本发明施工状态图。

图8为本发明运输通过站台段。

图9为本发明运输通过人防门段。

图10为本发明运输进入盾构隧道段。

图11为本发明自行走通过站台段。

图12为本发明自行走通过人防门段。

图13为本发明自行走进入盾构隧道段。

其中：1、轮组；11、轮胎；12、减速机；13、马达；14、支撑梁；15、回转支承；16、连接梁；17、转向油缸；18、角度传感器；19、转接梁；2、门架；21、走行梁；22、顶升支腿外套；23、顶升支腿内柱；24、顶升油缸组件；25、变跨伸缩梁；251、外套梁；252、内套梁；26、变跨油缸组件；27、横移梁；28、横移油缸组件；3、工作台；31、控制台；32、供电装置；33、液压装置；4、起升装置；41、吊具；42、绞车。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1至图6所示，本发明公开了一种轮胎式隧道铺轨起重机，其可包括轮组1、门架2、工作台3与起升装置4，所述轮组1为多个且分别设置于门架2底部四周，所述门架2通过各轮组1进行走行操作，所述工作台3可包含控制台31、供电装置32和液压装置33，所述控制台31、供电装置32分别安装在其中一轮组1上，所述液压装置33安装固定在门架2上，所述起升装置4包含吊具41和绞车42，所述绞车42联接紧固在门架2上，并通过钢丝绳联接所述吊具41。

其中，各轮组1可包括轮胎11、减速机12、马达13、支撑梁14、回转支承15、连接梁16和转向油缸17，所述轮胎11紧固在减速机12上，所述减速机12可旋转的紧固在支撑梁14的下端，所述减速机12的输入轴连接至马达15，所述马达15紧固于支撑梁14，从而通过马达15的驱动旋转，将动力通过减速机12传递至轮胎11，以实现轮胎11相对支撑梁14的转动，其中，所述支撑梁14的上端连接至回转支承15的下端部，所述回转支承15的上端部连接至连接梁16，从而支撑梁14可通过回转支承15相对连接梁进行回转，所述转向油缸17的一端固定于连接梁16，另一端铰接于支撑梁14的外侧耳座上，从而实现走行机构的转向。

还包含一角度传感器18，所述角度传感器18固定在连接梁16的前端部，所述角度传感器18与回转支承15进行齿形配合以在走行过程中实时调节整机的水平度。

所述连接梁16包含水平连接部和套接部，所述回转支承15的上端部连接至连接梁16的水平连接部，所述套接部从水平连接部的一端向下延伸且设有套筒，以及一转接梁19，所述转接梁19内套于连接梁16的套筒内以形成圆柱滑动副配合，可实现转接梁19与连接梁16的相对转动。

其中，所述连接梁16的套筒外缘设有法兰部，所述法兰部上设有连接孔，所述转接梁19设有对应于连接孔的通孔，从而在工况切换后，可将连接梁16和转接梁19两者用螺栓进行联接固定。

其中，所述门架2包括走行梁21、顶升支腿、顶升油缸组件24、变跨伸缩梁25、变跨油缸组件26、横移梁27和横移油缸组件28。

其中，所述顶升支腿为4个且两两一组的分别设置于两侧的走行梁21上，所述顶升油缸组24对应为4个且设置于走行梁21和顶升支腿之间，以实现多个顶升支腿在走行梁21上的顶升和下降操作，所述变跨伸缩梁25为两个且两端分别通过一组顶升支腿进行支撑，所述变跨油缸组件26为两个且分别设置于顶升支腿和变跨伸缩梁25之间，以实现变跨伸缩梁的伸缩操作，所述横移梁27为一个且设置于两变跨伸缩梁之间，所述横移油缸组件28设置于变跨伸缩梁25和横移梁27之间，从而实现横移梁27中实时调节吊件的中心位置。

在其中一个具体实施例中，所述各顶升支腿包含顶升支腿外套22和顶升支腿内柱23，所述顶升支腿内柱23的下端可通过法兰联接固定在走行梁21上，所述顶升支腿外套22套合于顶升支腿内柱23外且两者之间进行滑动配合，其中，所述顶升支腿外套22在运输状态下紧固在走行梁21的法兰面上，避免运输中的晃动和损坏，顶升油缸24的两端分别与顶升支腿外套22外缘的安装座和走行梁21上的安装部进行铰接，由此，在顶升油缸组件24的伸缩过程中，顶升支腿外套22可沿顶升支腿内柱23进行上下滑动；所述变跨伸缩梁25包含外套梁251和内套梁252，所述外套梁251的一端联接固定在其中一顶升支腿外套22的上端部，所述内套梁252的一端联接固定在另一顶升支腿外套22上端部，所述变跨油缸组件26的一端铰接于另一顶升支腿外套22的上端部，另一端铰接于外套梁251外缘的安装座，从而通过变跨油缸组件26实现变跨伸缩梁的变跨操作，所述横移梁27的两端分别以滑动圆柱副形式安装在所述变跨伸缩梁25的外套梁251上，所述横移油缸组件28的一端铰接于其中一顶升支腿外套22上，另一端铰接于横移梁27上，从而通过两横移油缸组件进行横移梁27的实时调节吊件的中心位置。

由此，通过调节顶升油缸组件，可实现顶升高度的无级变换；通过调节变跨油缸组件，可实现跨度的无级变换；通过调节横移油缸组件，可实现实时调节吊件的中心位置，与设定中心位准确对位。操作过程中，仅需一名人员操作即可，且顶升、变跨及横移三种功能可互相叠加，互不干涉，尤其在隧道铺轨起重机的门架结构中引入了变跨和横移调节，实现了门架整体的中心位可调节，不仅能在行程中实现更好的同步性，还能通过变跨和横移实现中心的准确定位，实属在隧道铺轨起重机中的重大创新。

其中，所述轮组1为四套，分别通过转接梁19联接紧固在门架2的走行梁21上，工作台3中的控制台31、供电装置32分别安装在其中一轮组1的转接梁19上。

其中，本发明的轮胎式隧道铺轨起重机在施工前准备时，可旋转轮组1中的连接梁16，使轮组1转换成工作角度，然后用螺栓将转接梁19与走行梁21固定在一起，用轨道板车运输至盾构隧道区间，外置电源供电，启动液压泵站，变跨油缸组件26工作，变跨伸缩梁25伸长至工作跨度；横移油缸组件28工作，横移梁27横向移动，调节铺轨机的中心；顶升油缸组件24工作，调节顶升支腿内柱23高度，轮胎着壁；轮胎式隧道铺轨起重机开始吊运轨排、灰斗及散件进行施工作业。其中，起升、变跨及横移三种功能可互相叠加，互不干涉。

本发明还公开了一种轮胎式隧道铺轨起重机的施工方法，其通过上述的轮胎式隧道铺轨起重机实现，所述施工方法可包括如下步骤：

步骤一：施工前准备，轮胎式隧道铺轨起重机在铺轨基地进行工况姿态调整，调整完成后，将轮胎式隧道铺轨起重机放置在轨道平板车上固定好，由平板车运输通过站台段、人防门段进入盾构隧道内。具体而言，工况姿态调整包含旋转轮组1中的连接梁16，使轮组1转换成工作角度，然后用螺栓将转接梁19与走行梁21固定在一起后，用轨道板车运输至盾构隧道区间。

步骤二：盾构隧道施工，通过外置电源对工作台供电，启动液压泵站，通过门架2进行调节，使各轮组着壁后进行施工(参见图7)，具体而言，可通过门架的变跨油缸组件26工作，变跨伸缩梁25伸长至工作跨度；横移油缸组件28工作，横移梁27横向移动，调节铺轨机的中心；顶升油缸组件24工作，调节顶升支腿内柱23高度，从而实现各轮组的轮胎均着壁后，整个轮胎式隧道铺轨起重机开始吊运轨排、灰斗及散件进行施工作业。

步骤三：转场操作，轮胎式隧道铺轨起重机在盾构隧道内工作完成后，整机变换为运输状态，由轨道平板车驮着运输至下一施工作业区间。

其中，在站台段、人防门段标准轨未铺设完成情况下，轮胎式隧道铺轨起重机可自走行通过站台段、人防门段，并在人防门与盾构隧道过渡段铺设楔形过渡垫板，进入盾构隧道区间段(参见图9至图13)。

其中，所述盾构隧道施工的步骤进一步可包括：吊运轨排时，采用双机联动模式工作，起重机工作走行中，角度传感器进行实时采样，实时纠偏轮胎姿态，保证起重机水平走行。

由此可见，本申请的优点在于：

1、能适应不同的断面尺寸，无需铺设临时轨，避免管片的极大伤害；

2、无需改变原有施工组织方式，采用轮胎式走行机构更好的适用不同的操作范围，施工时能够达到隧道内无损施工，减少施工工作量和施工成本；

3、设备能顺利通过站台实现地铁隧道、站台多截面施工，可以在平、斜、弧面路上行驶，简化了施工步骤，提高了作业生产效率。

尽管本文较多地使用了轮组1、门架2、工作台3、起升装置4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语，是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。