箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，属于隧道仰拱施工技术领域。包括栈桥主体和分别设置在栈桥前后两端的前引桥、后引桥，所述栈桥主体由左右对称的两根箱型主梁，前后设置的连接两根箱型主梁的箱型横梁；所述箱型主梁作为通行工作面，并在箱型主梁上覆盖桥面踏板；还包括设置在两根箱型主梁之间的活动支撑机构，所述箱型主梁的内侧壁设置上、下两根平行导轨，即上导轨和下导轨，活动支撑机构沿下导轨移动，相应地，活动支撑机构包括沿上导轨、下导轨移动的上滚轮、下滚轮，上滚轮通过液压马达驱动；本发明具有以下优点，其结构简单，可靠性高，使用方便，适用范围广泛，加工周期短、转运方便、拼装快捷、重复利用率高、可变性强。
【专利说明】
箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥
技术领域
[0001]本发明涉及一种箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，属于隧道仰拱施工技术领域。
【背景技术】
[0002]在隧道施工时，开挖的截面底部弧形称之为仰拱；而在隧道仰拱部位的施工过程中，须要在仰拱开挖面上搭设仰拱栈桥，连通隧道前端的开挖面与隧道后端填充面通道，填充面即仰拱进行混凝土施工时的术语，仰拱栈桥的存在使得隧道开挖向外出渣和材料向洞内运输不受仰拱施的影响，保证了仰拱混凝土施工与隧道开挖连续、同时进行。但是目前施工中所使用的栈桥普遍存在以下不足:
1.传统的栈桥采用工字钢现场焊接，重量重，没有动力系统，移动就位都需要用挖掘机搬运，虽然成本低廉，但跨度很小，跨度太大就无法使用挖掘机搬运，施工时需要频繁的使用动力设备进行移动，使用不方便。
[0003]2.部分生产厂家在传统栈桥结构上加装动力系统，使栈桥可以自行移动，跨度虽然可以达到12米左右，但结构决定了其无法完成更大跨度的仰拱施工。
[0004]3.部分生产厂家栈桥采用两侧桁架与中间通道结构减轻主桥重量，进一步增加了主桥跨度;使栈桥的施工长度能够达到16米以上。但由于桁架结构未能进一步满足大跨度的施工要求，存在使用的不便利。
[0005]4.目前所采用的大跨度的栈桥，往往仅能适用于某一种特定的施工方法，尤其是要兼顾到仰拱底部的开挖出渣施工，需要增加栈桥踏板，使栈桥总长度至少增加十几米，在清理底渣时需要全部回退到打好的仰拱填充面上，一方面回退非常麻烦，另一方面后续环节施工不允许相隔太远，进料和出渣会产生相互干扰，没有很好的解决办法，使得栈桥的应用受到极大的影响。
[0006]5.目前隧道施工的等级越来越高，为保证仰拱施工的整体性，提高承载力，建设单位要求仰拱一次性施工长度要达到24米以上，以目前现有种类的栈桥，无法实现流水作业进行施工。
[0007]6.目前在满足施工长度的要求同时，隧道开挖也有了全断面开挖的要求，对于栈桥前端的摆放和前引桥角度位置有了更高的要求，以目前现有种类的栈桥，无法实现流水作业进行施工。
[0008]7.为满足单线小断面的隧道，要求有结构更紧凑，满足不同跨度的栈桥要求;单线隧道内的施工难度更大，要求栈桥的自动化程度更高，具有的辅助功能更多；而现有栈桥结构无法满足单线小断面的隧道施工。
[0009]8.为了栈桥满足加工周期短、转运方便、拼装快捷、重复利用率高、可变性强等新要求，对于新型栈桥的提出了更高的要求。
【发明内容】
[0010]本发明供了一种箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，结构紧凑，设备跨度适用广泛，适用于单双线隧道结构、使用安全、方便，可以满足多种环境下的多种工况的使用要求，用于克服现有技术的不足。
[0011]本发明通过以下技术方案实现，包括栈桥主体和分别设置在栈桥前后两端的前引桥、后引桥，
所述栈桥主体由左右对称的两根箱型主梁，前后设置的连接两根箱型主梁的箱型横梁;所述箱型主梁作为通行工作面，还在箱型主梁上覆盖桥面踏板增加摩擦实现通行平稳；还包括设置在两根箱型主梁之间的活动支撑机构，所述箱型主梁的内侧壁设置上、下两根平行导轨，即上导轨和下导轨，活动支撑机构沿下导轨移动，相应地，活动支撑机构包括沿上导轨、下导轨移动的上滚轮、下滚轮，下滚轮通过液压马达驱动，箱型主梁沿上滚轮移动;活动支撑机构内还设有支架油缸，可满足在不同支撑面上的支撑。该支架油缸可设置加高节。活动支撑机构为U型设计，悬挂在两根箱型主梁的外侧，当上导轨和上滚轮接触，栈桥主体在驱动机构以作用下，以活动支撑机构为支点，驱动栈桥主体前后移动；当活动支撑机构的支架油缸伸长接触到支撑面且受力时，下导轨和下滚轮接触，此时驱动下滚轮可使活动支撑机构能够达到下导轨的任意位置。
[0012]所述左右两侧的箱型主梁由节段组成，节段之间采用销轴连接。
[0013]所述栈桥主体前端底部还包括前固定支撑机构，所述前固定支撑机构由前油缸、前横移垫块、支撑装置构成;所述前横移垫块设置在栈桥主体的下方，并通过前横移垫块与栈桥主体连接;所述支撑装置为设置在前横移垫块底面的支架油缸，通过油缸实现上下高度的调节;所述支撑装置之间还交叉设置有两根辅助支撑杆;所述支撑装置与前横移垫块的前段，还通过设置的加强筋连接。
[0014]所述栈桥主体后端还设置有后横移机构，所述后横移机构包括后油缸和后横移垫块，后横移垫块设置在栈桥主体的下方，并通过后油缸与栈桥主体连接。
[0015]所述活动支撑机构还包括在U型横断面上增加的起吊装置，和、或牵引装置。
[0016]所述桥面踏板之间设置有加强筋。
[0017]所述前提升油缸、后提升油缸，前油缸、后油缸，支架油缸均为液压传动。
[0018]本实用新型的移动包括以下步骤:
步骤一，当栈桥下仰拱施工和填充施工完成，隧道继续向前开挖，栈桥需向前移动，前引桥、后引桥分别需通过前提升油缸、后提升油缸离地，活动支撑机构在栈桥前端支撑到开挖面，栈桥主体落在活动支撑机构的上滚轮上，使活动支撑机构作为栈桥主体的支点，驱动机构作用在填充面的混凝土上，栈桥准备向前运动；
步骤二，在驱动机构的驱动力下，栈桥主体沿活动支撑机构的下滚轮向前移动，实现了栈桥在隧道内的前移，当移动到接近栈桥主体中间位置时，应重心的移动而需改变支点相对箱型主梁的位置；
步骤三，使前固定支撑机构通过油缸和加高节支撑在开挖面上，向上收缩活动支撑机构的支架油缸，活动支撑机构落在箱型主梁的下导轨上，液压马达驱动下滚轮，使活动支撑机构移动到箱型主梁前端，为下一次做为支点作准备；
步骤四，活动支撑机构在栈桥前端支撑到开挖断面，栈桥主体落在活动支撑机构的上滚轮上，四根支架油缸向下伸出，并自行调节至活动支撑机构水平，使活动支撑机构再次作为栈桥主体的支点，驱动机构作用在填充面的混凝土上，箱型主梁沿上滚轮向前移动到下一次的工作位置；
步骤五，前提升油缸、后提升油缸分别工作，放下前引桥、后引桥，前、后引桥接触地面，栈桥达到工作位置状态，就可以在进行隧道的开挖、出渣的同时，进行仰拱的钢筋绑扎、混凝土浇筑工作，并形成连续的流水作业。
[0019]本发明包括以下工作状态:
工作状态一，当隧道采用台阶式开挖施工时，栈桥的前引桥搭接在隧道前端开挖较高的渣土堆上，前固定支撑机构通过加高节支撑在开挖面上，此时活动支撑机构处在栈桥的下导轨上待用，栈桥后端后引桥接触地面，栈桥主体落在后端横移垫块上，驱动机构待用，此时在后横移垫块和前固定支撑机构之间实施仰拱施工和填充施工，即开挖和浇筑混凝土，桟桥作为车辆通行桥梁；
工作状态二，隧道采用全断面式开挖施工时，通过改变前引桥的角度，实现栈桥前引桥直接搭接在隧道开挖面上，其他各部件位置同栈桥工作状态一。
[0020]本发明具有以下优点，其结构简单，可靠性高，使用方便，适用范围广泛，加工周期短、转运方便、拼装快捷、重复利用率高、可变性强。有益效果包括:1.栈桥主体采用箱形主梁、横梁形式，主梁作为直接工作平台，结构更加紧凑，加工相对简单。2.活动支撑机构设置在栈桥主体内侧，极大的减小了整体断面尺寸，适用于单线隧道和双线隧道的施工，且在双线隧道内使用结构更紧凑的栈桥，使能够操作的区域更广阔。3.活动支撑机构不仅满足栈桥的支点切换和行走需求，还能够辅助提升和牵引。4.栈桥主体可根据需求适当增加或减少中间节主梁，选择不同的跨度，即可满足一次性24米仰拱的连续浇筑要求，也可以满足12米的仰拱同时进行开挖和浇筑混凝土的要求，甚至满足不同跨度施工要求。5.栈桥移动时，无需在移动路径上进行地面处理，使用方便、快捷，不增加额外的工作。6.栈桥采用全液压操作，提高了工作效率，极大的节约了人工成本。7.栈桥前引桥采用顶升油缸结构形式，前引桥的大角度变化，可满足客户全断面开挖的需求。栈桥主体采用销轴连接的形式，拆装、安装简单，十分方便设备的转场和再次适用。
【附图说明】
[0021 ]图1为找桥不意图。
[0022]图2箱型主梁及箱型横梁示意图。
[0023]图3为活动支撑机构与箱型主梁连接示意图。
[0024]图4a为活动支撑机构示意图一。
[0025]图4b为活动支撑机构示意图二。
[0026]图5a为活动支撑机构工作示意图一。
[0027]图5b为活动支撑机构工作示意图二。
[0028]图6a前固定支撑机构示意图一。
[0029]图6b前固定支撑机构示意图二。
[0030]图7a驱动机构示意图一。
[0031]图7b驱动机构示意图二。
[0032]图8为前引桥及前提升油缸示意图。
[0033]图9为后引桥及后提升油缸不意图。
[0034]图10为栈桥施工状态。
[0035]图11为栈桥准备行走状态。
[0036]图12为栈桥行走过程一。
[0037]图13为栈桥行走过程二。
[0038]图14为栈桥行走过程三。
[0039]图15为栈桥行走完成状态。
[0040]图16为活动支撑机构辅助提升中心涵管示意图。
[0041]图17为活动支撑机构辅助牵引作用示意图。
[0042]图18a为不同跨度的桟桥不意图一。
[0043]图18b为不同跨度的栈桥示意图二。
[0044]图18c为不同跨度的栈桥示意图三。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图1至附图18对本发明作进一步说明，但本自行式移动栈桥的实施方式并不局限于此，在本领域技术人员公知常识范围内进行的替换应纳入保护范围。
[0046]本发明包括栈桥主体10和分别设置在栈桥前后两端的前引桥1、后引桥8，所述栈桥主体10由左右对称的两根箱型主梁4，前后设置的连接两根箱型主梁4的箱型横梁5;所述箱型主梁4作为通行工作面，还可在箱型主梁4上覆盖桥面踏板6增加摩擦实现通行平稳，踏板6也可用铺设的钢筋条替代；
还包括设置在两根箱型主梁4之间的活动支撑机构3，所述箱型主梁4的内侧壁设置上、下两根平行导轨，即上导轨41和下导轨42，活动支撑机构3沿下导轨42移动，相应地，活动支撑机构3包括沿上导轨41、下导轨42移动的上滚轮31、下滚轮32，下滚轮32通过液压马达34驱动，箱型主梁4沿上滚轮31移动;活动支撑机构3内还设有支架油缸33，可满足在不同支撑面上的支撑。该支架油缸33可设置加高节。活动支撑机构3为U型设计，悬挂在两根箱型主梁4的外侧，当上导轨41和上滚轮31接触，栈桥主体10在驱动机构以7作用下，以活动支撑机构3为支点，驱动栈桥主体10前后移动；当活动支撑机构3的支架油缸33伸长接触到支撑面且受力时，下导轨42和下滚轮32接触，此时驱动下滚轮32可使活动支撑机构3能够达到下导轨42的任意位置。支架油缸33在无需人工辅助的情况下，可收缩至活动支撑机构3的内部，也可伸出支撑在填充面400上，还可以伸出支撑在仰拱的开挖面200上。
[0047]所述左右两侧的箱型主梁4由节段组成，节段之间采用销轴连接。
[0048]所述栈桥主体10前端底部还包括前固定支撑机构2，所述前固定支撑机构2由前油缸211、前横移垫块212、支撑装置213构成;所述前横移垫块212设置在栈桥主体10的下方，并通过前横移垫块212与栈桥主体10连接;所述支撑装置213为设置在前横移垫块212底面的支架油缸，通过油缸实现上下高度的调节;所述支撑装置213之间还交叉设置有两根辅助支撑杆214;所述支撑装置213与前横移垫块212的前段，还通过设置的加强筋215连接。具体实施为横向移动的油缸，满足前固定支撑机构2支撑开挖面200的施工后，栈桥主体10能够实现相对前固定支撑机构2的横向移动，从而实现栈桥主体10前端在整个隧道断面内的横向位置移动。
[0049]所述栈桥主体10后端还设置有后横移机构71，所述后横移机构71包括后油缸711和后横移垫块712，后横移垫块712设置在栈桥主体10的下方，并通过后油缸711与栈桥主体10连接。通过后油缸711改变后横移垫块712和栈桥主体10间的相对位置，可实现栈桥后端在整个隧道断面内的横向位置移动。
[0050]如图8所示，前引桥I的顶升角度可以接近90度，可以更大程度的改变前引桥I的角度变化，适用于更大断面的开挖和栈桥前端的渣土开挖。
[0051]参见附图16、17，所述活动支撑机构3还包括在U型横断面上增加的起吊装置35，和、或牵引装置36。具体实施时，在活动支撑机构3的U型横断面上增加起吊装置35，该起吊装置35可起吊中心涵管。本实施例中，起吊装置35为前端具有挂钩的液压油缸;在活动支撑机构3的U型横断面上增加牵引装置36，利用活动支撑机构3的自行走原理，将其他设备挂在牵引装置36上，牵引其他设备而行。本实施例中牵引装置36为吊耳或耳板。
[0052]所述桥面踏板6之间设置有加强筋61。
[0053]所述前提升油缸11、后提升油缸81，前油缸211、后油缸711，支架油缸33均为液压传动。
[0054]本发明的移动包括以下步骤:
步骤一如图11所示，当栈桥下仰拱施工和填充施工完成，隧道继续向前开挖，栈桥需向前移动，前引桥1、后引桥8分别需通过前提升油缸11、后提升油缸81离地，活动支撑机构3在栈桥前端支撑到开挖面200，栈桥主体10落在活动支撑机构3的上滚轮31上，使活动支撑机构3作为栈桥主体10的支点，驱动机构7作用在填充面400的混凝土上，栈桥准备向前运动；步骤二如图12所示，在驱动机构7的驱动力下，栈桥主体10沿活动支撑机构3的下滚轮32向前移动，实现了栈桥在隧道内的前移，当移动到接近栈桥主体10中间位置时，应重心的移动而需改变支点相对箱型主梁4的位置；
步骤三如图13所示，使前固定支撑机构2通过油缸和加高节支撑在开挖面200上，向上收缩活动支撑机构3的支架油缸33，活动支撑机构3落在箱型主梁4的下导轨42上，液压马达34驱动下滚轮32，使活动支撑机构3移动到箱型主梁4前端，为下一次做为支点作准备；
步骤四如图14所示，活动支撑机构3在栈桥前端支撑到开挖断面200，栈桥主体10落在活动支撑机构3的上滚轮31上，四根支架油缸33向下伸出，并自行调节至活动支撑机构3水平，使活动支撑机构3再次作为栈桥主体10的支点，驱动机构7作用在填充面400的混凝土上，箱型主梁4沿上滚轮31向前移动到下一次的工作位置；
步骤五如图15所示，前提升油缸11、后提升油缸81分别工作，放下前引桥1、后引桥8，前、后引桥接触地面，栈桥达到工作位置状态，就可以在进行隧道的开挖、出渣的同时，进行仰拱的钢筋绑扎、混凝土浇筑工作，并形成连续的流水作业。
[0055]本发明包括以下工作状态:
工作状态一如图10所示，当隧道采用台阶式开挖施工时，栈桥的前引桥I搭接在隧道前端开挖较高的渣土堆100上，前固定支撑机构2通过加高节支撑在开挖面200上，此时活动支撑机构3处在栈桥的下导轨42上待用，栈桥后端后引桥8接触地面300，栈桥主体10落在后端横移垫块82上，驱动机构7待用，此时在后横移垫块82和前固定支撑机构2之间实施仰拱施工和填充施工，即开挖和浇筑混凝土，栈桥作为车辆通行桥梁；
工作状态二，隧道采用全断面式开挖施工时，通过改变前引桥I的角度，实现栈桥前引桥I直接搭接在隧道开挖面200上，其他各部件位置同栈桥工作状态一。
[0056]综上所述，本发明提供了一种全自动液压栈桥，其结构简单，可靠性高，使用方便，满足二十四米以上大跨度施工，参见附图18，箱型主梁4分别采用了二段、三段、四段并通过销轴连接，适用范围广泛。
【主权项】
1.箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，包括栈桥主体(10)和分别设置在栈桥前后两端的前引桥(I)、后引桥(8)，其特征是: 所述栈桥主体(10)由左右对称的两根箱型主梁(4)，前后设置的连接两根箱型主梁(4)的箱型横梁(5);所述箱型主梁(4)作为通行工作面； 还包括设置在两根箱型主梁(4)之间的活动支撑机构(3)，所述箱型主梁(4)的内侧壁设置上、下两根平行导轨，即上导轨(41)和下导轨(42)，活动支撑机构(3)沿下导轨(42)移动，相应地，活动支撑机构(3)包括沿上导轨(41)、下导轨(42)移动的上滚轮(31)、下滚轮(32)，下滚轮(32)通过液压马达(34)驱动，箱型主梁(4)沿上滚轮(31)移动;活动支撑机构(3)内还设有支架油缸(33)，可满足在不同支撑面上的支撑。2.根据权利要求1所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是: 所述左右两侧的箱型主梁(4)由节段组成，节段之间采用销轴连接。3.根据权利要求1所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是: 所述栈桥主体(10)前端底部还包括前固定支撑机构(2)，所述前固定支撑机构(2)由前油缸(211)、前横移垫块(212)、支撑装置(213)构成;所述前横移垫块(212)设置在栈桥主体(10)的下方，并通过前横移垫块(212)与栈桥主体(10)连接;所述支撑装置(213)为设置在前横移垫块(212)底面的支架油缸，通过油缸实现上下高度的调节;所述支撑装置(213)之间还交叉设置有两根辅助支撑杆(214);所述支撑装置(213)与前横移垫块(212)的前段，还通过设置的加强筋(215)连接。4.根据权利要求1所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是: 所述栈桥主体(10)后端还设置有后横移机构(71)，所述后横移机构(71)包括后油缸(711)和后横移垫块(712)，后横移垫块(712)设置在栈桥主体(10)的下方，并通过后油缸(711)与栈桥主体(10)连接。5.根据权利要求1所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是: 所述活动支撑机构(3)还包括在U型横断面上增加的起吊装置(35)。6.根据权利要求1所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是: 所述活动支撑机构(3)还包括在U型横断面上增加的牵引装置(36)。7.根据权利要求1所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是: 所述桥面踏板(6)之间设置有加强筋(61)。8.根据权利要求1所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是: 所述前提升油缸(11)、后提升油缸(81)，前油缸(211)、后油缸(711)，支架油缸(33)均为液压传动。9.根据权利要求1至8所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是移动包括以下步骤: 步骤一，当栈桥下仰拱施工和填充施工完成，隧道继续向前开挖，栈桥需向前移动，前引桥(I)、后引桥(8)分别需通过前提升油缸(11)、后提升油缸(81)离地，活动支撑机构(3)在栈桥前端支撑到开挖面(200)，栈桥主体(10)落在活动支撑机构(3)的上滚轮(31)上，使活动支撑机构(3)作为栈桥主体(10)的支点，驱动机构(7)作用在填充面(400)的混凝土上，栈桥准备向前运动； 步骤二，在驱动机构(7)的驱动力下，栈桥主体(10)沿活动支撑机构(3)的下滚轮(32)向前移动，实现了栈桥在隧道内的前移，当移动到接近栈桥主体(10)中间位置时，应重心的移动而需改变支点相对箱型主梁(4)的位置； 步骤三，使前固定支撑机构(2)通过油缸和加高节支撑在开挖面(200)上，向上收缩活动支撑机构(3)的支架油缸(33)，活动支撑机构(3)落在箱型主梁(4)的下导轨(42)上，液压马达(34)驱动下滚轮(32)，使活动支撑机构(3)移动到箱型主梁(4)前端，为下一次做为支点作准备； 步骤四，活动支撑机构(3)在栈桥前端支撑到开挖断面(200)，栈桥主体(10)落在活动支撑机构(3)的上滚轮(31)上，四根支架油缸(33)向下伸出，并自行调节至活动支撑机构(3)水平，使活动支撑机构(3)再次作为栈桥主体(10)的支点，驱动机构(7)作用在填充面(400)的混凝土上，箱型主梁(4)沿上滚轮(31)向前移动到下一次的工作位置； 步骤五，前提升油缸(11)、后提升油缸(81)分别工作，放下前引桥(1)、后引桥(8)，前、后引桥接触地面，栈桥达到工作位置状态，就可以在进行隧道的开挖、出渣的同时，进行仰拱的钢筋绑扎、混凝土浇筑工作，并形成连续的流水作业。10.根据权利要求1至8所述的箱型主梁下承式自行液压仰拱栈桥，其特征是包括以下工作状态: 工作状态一，当隧道采用台阶式开挖施工时，栈桥的前引桥(I)搭接在隧道前端开挖较高的渣土堆(100)上，前固定支撑机构(2)通过加高节支撑在开挖面(200)上，此时活动支撑机构(3 )处在栈桥的下导轨(42 )上待用，栈桥后端后引桥(8 )接触地面(300 )，栈桥主体(1 )落在后端横移垫块(82)上，驱动机构(7)待用，此时在后横移垫块(82)和前固定支撑机构(2)之间实施仰拱施工和填充施工，即开挖和浇筑混凝土，栈桥作为车辆通行桥梁； 工作状态二，隧道采用全断面式开挖施工时，通过改变前引桥(I)的角度，实现栈桥前引桥(I)直接搭接在隧道开挖面(200)上，其他各部件位置同栈桥工作状态一。
【文档编号】E01D15/10GK105952480SQ201610474352
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】郑怀臣, 王祥军, 王亚波, 程波, 李骥, 毛成宝, 张维颂
【申请人】湖南五新机械有限公司