一種隧道用油缸推行式仰拱棧橋及其使用方法與流程

2023-06-12 16:36:11 5

本發明涉及隧道施工技術領域，特別涉及一種隧道用油缸推行式仰拱棧橋及其使用方法。

背景技術：

在隧道施工中，為了縮短工期，在隧道前方開挖的同時，隧道底部需要進行混凝土襯砌，但開挖產生的土方或石塊需要通過正在襯砌的隧道段運出隧道，因此發展出了隧道棧橋來實現混凝土襯砌段的運輸問題，利用棧橋跨過仰拱填充混凝土施工區域，使得隧道開挖施工和混凝土襯砌施工同步進行，提高隧道施工效率。

目前，隧道棧橋有較多的類型，其結構類型也較多，一類是棧橋本身不能行走的固定棧橋，這類棧橋直接安放在混凝土襯砌段上方，待一段混凝土襯砌施工完後，再通過人工和相應設備來移動棧橋到下一施工段，顯然施工效率很低；另一類可以行走的棧橋相對來說更為方便，可以在混凝土襯砌的過程中逐步進行棧橋移動，無需外力來進行棧橋行走，能在一定程度上提高施工效率，但棧橋行走效率依然較低，主要體現在以下方面：

1.棧橋和其支撐的底架分開移動，首先移動底架、底架到位後再移動棧橋，然後重複操作，實現整個棧橋的行走，效率較低；

2.棧橋和仰拱分開設置，在棧橋移動時還需要對仰拱模板進行移動，造成施工效率低、且存在安全隱患；

3.現有可行走的棧橋結構複雜，操作繁瑣，驅動性能不穩定。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有的隧道棧橋一類為不可行走式，影響工作效率，另一類可行走的棧橋，由於棧橋和底架或下方的仰拱模板分開設置，在棧橋移動的同時還需要進行底架或仰拱模板進行移動，影響施工效率，並且現有的可行走棧橋的結構複雜、驅動性能不穩定的問題，提供一種隧道用油缸推行式仰拱棧橋及其使用方法，該仰拱棧橋在主橋利用行走機構移動的同時，能帶動模板系統行走，無需再用其他儀器或設備來進行模板系統的移動操作，提高施工效率。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種隧道用油缸推行式仰拱棧橋，包括前引橋、後引橋和主橋，所述前引橋和後引橋分別鉸接於主橋兩端，在鉸接處設有驅動前引橋和後引橋上下轉動的驅動裝置，在主橋下方連有仰拱模板的模板系統，該棧橋還包括行走機構，所述行走機構由油缸推進系統驅動行走。

該仰拱棧橋通過將帶有仰拱模板的模板系統直接連於主橋下方，在主橋利用行走機構移動的同時，能帶動模板系統行走，無需再用其他儀器或設備來進行模板系統的移動操作，提高施工效率；而與主橋鉸接連接的前引橋和後引橋便於抬起，便於快速移動整個棧橋；而採用油缸推進系統的行走機構驅動力大、結構簡單、性能可靠穩定，適應於隧道施工的環境。

作為優選，所述棧橋為下承式結構，其橋面板為並排的多根工型梁組成，在橋面板下方連有縱向筋，所述縱向筋設置在相鄰的工型梁之間。具體可採用3根工型梁為一組並排設置形成一個棧橋橋面，雙線施工時，用兩組工型梁即可；採用下承式的棧橋結構，所有鋼結構均參與受力，輔助橋面板抵抗橋面載荷壓力，這種結構橋面窄：在單線鐵路隧道中有絕優勢，解決了大跨度棧橋兩邊桁架佔用施工空間問題，結構承載力大，淨跨距可達28米、承載重量達60噸。

作為優選，所述行走機構包括設置在主橋下方的活動橫梁，所述活動橫梁設有帶動其豎向升降的橫梁支腿，在活動橫梁上設有隨其升降豎向運動的支撐輪，所述主橋下端與支撐輪配設軌道。活動橫梁的橫梁支腿立於地面時，能對主橋進行支持，而當橫梁支腿升起離開地面時，其上的支撐輪與主橋上的軌道配合，用於使活動橫梁沿主橋方向運動；如當支撐輪與主橋下端軌道配對後，油缸推進系統可帶動活動橫梁在主橋上移動，將橫梁支腿移動到下一個支撐位置，也將模板系統帶到下一段施工位置，大大提高工作效率。

作為優選，所述油缸推進系統包括連於主橋上的推進油缸和換向卡抓機構，所述換向卡抓機構上設有倒掛輪，在主橋上與倒掛輪配合設有移動軌道。利用換向卡抓機構的倒掛輪將推進油缸與主橋配合，使其能沿主橋方向運動，進而通過與活動橫梁連接實現活動橫梁和模板系統在主橋下方的移動；同時也可通過將換向卡抓機構與主橋位置相對固定，推進油缸在推進時，帶動主橋向前移動，實現主橋的行走操作，這樣就使得整個仰拱棧橋的結構簡單，操作方便，還能分別實現主橋和其下方的模板系統行走，大大提高工作效率、節約施工成本。

作為優選，所述推進油缸一端連接於換向卡抓機構，另一端與倒掛輪鉸接，沿主橋底板縱向設有多個與換向卡抓機構配合的等距卡板，用於固定換向卡抓機構在主橋上的位置。在主橋底板上設置的等距卡板用於固定換向卡抓機構與主橋的相對位置，進而在推進油缸施加推進力時，帶動棧橋行走。

作為優選，所述橫梁支腿包括豎向位置固定的橫梁支腿套、以及橫梁支腿套內的伸縮段，所述推進油缸與橫梁支腿套鉸接。

作為優選，該棧橋還設有用於支撐主橋的前支撐梁和後行走梁，且前支撐梁和後行走梁上均設有升降機構，所述後行走梁下端還設有位置可調的後行走輪。升降機構用於前支撐梁和後行走梁的升降，配合橫梁支腿實現棧橋的行走操作。這裡的兩個升降機構採用油缸升降；所述後行走梁下端帶有後行走輪，所述後行走輪與後行走梁鉸接，當後行走梁的升降機構帶動其上升時，後行走輪著地。

所述模板系統包括與橫梁支腿連接的端頭機構、以及與端頭機構連接的仰拱模板，所述端頭機構設有能帶動其升降的端頭梁支腿，澆築時，所述仰拱模板設置於主橋下方。

作為優選，所述端頭機構的結構與仰拱模板的結構相對應，包括兩邊側呈弧形的端頭梁、以及設置在兩側端頭梁之間的端頭平移梁，所述端頭平移梁上設有使其左右運動的平移油缸，還設有用於支撐端頭平移梁的撐地千斤頂。所述撐地千斤頂為可升降式，在撐地千斤頂的上端設有平移倒掛輪；可通過在端頭梁上設鉸接孔，在活動橫梁的橫梁支腿上對應設鉸接孔，將模板系統與橫梁支腿連接，實現模板系統與主橋的連接，橫梁支腿運動時帶動模板系統運動，無需使用其他輔助設備來移動模板系統，提高施工效率。

作為優選，所述仰拱模板兩端還配設有小邊牆模板，用於與隧道側壁配合定位。

作為優選，在主橋上還設有平移裝置，用於主橋左右平移。可在主橋的前後端均設置平移裝置，便於棧橋到位後，橫向方向進行水平移動，適應於寬度較寬的隧道施工需求。

上述的仰拱棧橋，在一段隧道底部澆築完成後需要移動棧橋和仰拱模板時，操作方法如下：

a、利用驅動裝置將前引橋和後引橋位置升高，使其脫離與地面的接觸；

b、下放橫梁支腿支於地面，利用前支撐梁的升降機構使其下端離地，並將後行走梁的後行走輪支撐在地面上；

c、啟動推進油缸，使換向卡抓機構與主橋上的等距卡板配合；

d、繼續使用推進油缸向前方推進，帶動主橋向前方行進；

e、當主橋到達行走位置後，放下前支撐梁，並收起後行走輪，升起活動橫梁的橫梁支腿，使支撐輪與主橋上的軌道配合；

f、再次啟動推進油缸，使用換向卡抓機構改變推進方向，並使換向卡抓機構脫離等距卡板，推進油缸帶動活動橫梁回到靠近主橋前端的位置。

該棧橋行走操作中，當下放橫梁支腿支於地面時，支撐輪與主橋是分離的，利用換向卡抓換向卡抓機構的倒掛輪與主橋的移動軌道配合，並利用主橋上的等距卡板將換向卡抓機構與主橋相對位置固定，在推進油缸推進時，帶動主橋行走；而當主橋達到預定位置後，升起橫梁支腿，此時支撐輪與主橋上的對應軌道配合，將換向卡抓機構與等距卡板分離，推進油缸可帶動活動橫梁沿主橋方向向前移動，進而帶動仰拱模板的模板系統向主橋前進方向移動，實現仰拱模板和主橋的同步行走，棧橋走、停、模板系統就位均能自動控制，無需其它機器或輔助設備，操作簡便、施工效率高。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

1、該仰拱棧橋通過將帶有仰拱模板的模板系統直接連於主橋下方，在主橋利用行走機構移動的同時，能帶動模板系統行走，不用再需要其他儀器或設備來進行模板系統的移動操作，提高施工效率；而與主橋鉸接連接的前引橋和後引橋便於抬起，便於快速移動整個棧橋；而採用油缸推進系統的行走機構驅動力大、結構簡單、性能可靠穩定，適應於隧道施工的環境；

2、活動橫梁的橫梁支腿立於地面時，能對主橋進行支持，而當橫梁支腿升起離開地面時，其上的支撐輪與主橋上的軌道配合，用於使活動橫梁沿主橋方向運動；如當支撐輪與主橋下端軌道配對後，油缸推進系統可帶動活動橫梁在主橋上移動，將橫梁支腿移動到下一個支撐位置，也將模板系統帶到下一段施工位置，大大提高工作效率；

3、利用換向卡抓機構的倒掛輪將推進油缸與主橋配合，使其能沿主橋方向運動，進而通過與活動橫梁連接實現活動橫梁和模板系統在主橋下方的移動；同時也可通過將換向卡抓機構與主橋位置相對固定，推進油缸在推進時，帶動主橋向前移動，實現主橋的行走操作，這樣就使得整個仰拱棧橋的結構簡單，操作方便，還能分別實現主橋和其下方的模板系統行走，大大提高工作效率、節約施工成本；在主橋底板上設置的等距卡板用於固定換向卡抓機構與主橋的相對位置，進而在推進油缸施加推進力時，帶動棧橋行走；

4、該棧橋行走操作中，當下放橫梁支腿支於地面時，支撐輪與主橋是分離的，利用換向卡抓換向卡抓機構的倒掛輪與主橋的移動軌道配合，並利用主橋上的等距卡板將換向卡抓機構與主橋相對位置固定，在推進油缸推進時，帶動主橋行走；而當主橋達到預定位置後，升起橫梁支腿，此時支撐輪與主橋上的對應軌道配合，將換向卡抓機構與等距卡板分離，推進油缸可帶動活動橫梁沿主橋方向向前移動，進而帶動仰拱模板的模板系統向主橋前進方向移動，實現仰拱模板和主橋的同步行走，棧橋走、停、模板系統就位均能自動控制，無需其它機器或輔助設備，操作簡便、施工效率高。

附圖說明：

圖1為本發明隧道用油缸推行式仰拱棧橋的結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1中的a-a向視圖。

圖4為圖1中的b-b向視圖。

圖5為圖1中活動橫梁的結構示意圖。

圖6為圖1中c-c向視圖。

圖7為圖1中d-d向視圖。

圖8為圖1中e-e向視圖。

圖9為實施例中仰拱棧橋工作狀態時的示意圖。

圖10為實施例中仰拱棧橋行走狀態時的示意圖。

圖中標記：1-後引橋，2-主橋，201-主橋下軌道，202-主橋工字鋼軌道，203-等距卡板，3-前引橋，4-後行走梁，401-主橋後舉升油缸，402-後行走輪，5-後引橋舉升油缸，6-已澆築段，7-模板系統，701-端頭平移梁，702-平移油缸，703-撐地千斤頂，704-平移梁倒掛輪，705-端頭梁，706-端頭梁舉升油缸，707-仰拱模板，708-小邊牆模板，709-端頭梁支腿，8-活動橫梁，801-換向卡抓機構，802-推行油缸，803-倒掛輪，804-換向彈簧，805-支撐輪，9-橫梁支腿，901-橫梁支腿套，902-橫梁支腿舉升油缸，903-伸縮段，10-前支撐梁，1001-支撐梁套殼，1002-主橋前舉升油缸，1003-連接杆，1004-下支腿，11-前引橋舉升油缸，12-棧橋平移油缸，13-待澆築段。

具體實施方式

下面結合試驗例及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本發明內容所實現的技術均屬於本發明的範圍。

實施例1

如圖1至圖8所示，本實施例的隧道用油缸推行式仰拱棧橋，包括前引橋3、後引橋1和主橋2，所述前引橋3和後引橋1分別鉸接於主橋2的兩端，在鉸接處設有驅動前引橋3和後引橋1上下轉動的驅動裝置，本實施例的驅動裝置為前引橋舉升油缸11和後引橋舉升油缸5；在主橋2下方連有仰拱模板的模板系統7，該棧橋還包括行走機構，所述行走機構由油缸推進系統驅動行走。

本實施例中，如圖3和圖4所示，所述棧橋為下承式結構，其橋面板為並排的多根工型梁組成，在橋面板下方連有縱向筋，所述縱向筋設置在相鄰的工型梁之間。如圖4所示，本實施例採用3根工型梁為一組並排設置形成一個棧橋橋面，面對雙線施工時，如圖中所述，採用兩組工型梁組成主橋橋面。採用下承式的棧橋結構，所有鋼結構均參與受力，輔助橋面板抵抗橋面載荷壓力，這種結構橋面窄：在單線鐵路隧道中有絕優勢，解決了大跨度棧橋兩邊桁架佔用施工空間問題，結構承載力大，淨跨距可達28米、承載重量達60噸。

進一步地，所述行走機構包括設置在主橋2下方的活動橫梁8，所述活動橫梁8設有帶動其豎向升降的橫梁支腿9，在活動橫梁8上設有隨其升降豎向運動的支撐輪805，所述主橋2下端與支撐輪805配設軌道；本實施例中，如圖4所示，設置在主橋2下方的軌道為主橋下軌道202，其設置在主橋下方的縱向筋上。

活動橫梁的橫梁支腿立於地面時，能對主橋進行支持，而當橫梁支腿升起離開地面時，其上的支撐輪與主橋上的軌道配合，用於使活動橫梁沿主橋方向運動；如當支撐輪與主橋下端軌道配對後，油缸推進系統可帶動活動橫梁在主橋上移動，將橫梁支腿移動到下一個支撐位置，也將模板系統帶到下一段施工位置，大大提高工作效率。

更近一步地，如圖5所示，所述油缸推進系統包括連於主橋2上的推進油缸802和換向卡抓機構801，所述換向卡抓機構801上設有倒掛輪803，在主橋2上與倒掛輪803配合設有移動軌道。利用換向卡抓機構的倒掛輪將推進油缸與主橋配合，使其能沿主橋方向運動，進而通過與活動橫梁連接實現活動橫梁和模板系統在主橋下方的移動；同時也可通過將換向卡抓機構與主橋位置相對固定，推進油缸在推進時，帶動主橋向前移動，實現主橋的行走操作，這樣就使得整個仰拱棧橋的結構簡單，操作方便，還能分別實現主橋和其下方的模板系統行走，大大提高工作效率、節約施工成本。如圖4所示，本實施例的移動軌道為設置在主橋2工型梁側邊的主橋工字鋼軌道202，倒掛輪803與主橋工字鋼軌道202的結構相適應。

進一步地，如圖5所示，所述換向卡抓機構801上帶有換向彈簧804，便於切換推進油缸802的推進方向。

更近一步地，所述推進油缸802一端連接於換向卡抓機構801上，另一端與倒掛輪803鉸接，如圖5所示，本實施例設有兩個換向卡抓機構801，在兩個換向卡抓機構801之間為兩個推進油缸802以及兩個倒掛輪803；沿主橋2底板縱向設有多個與換向卡抓機構801配合的等距卡板203，用於固定換向卡抓機構801在主橋2上的位置。在主橋底板上設置的等距卡板用於固定換向卡抓機構與主橋的相對位置，進而在推進油缸施加推進力時，帶動棧橋行走。

本實施例中，如圖4所示，所述橫梁支腿9包括豎向位置固定的橫梁支腿套901、以及橫梁支腿套901內的伸縮段903，所述推進油缸802與橫梁支腿套901鉸接。

進一步地，如圖1所示，該棧橋還設有用於支撐主橋的前支撐梁10和後行走梁4，且前支撐梁10和後行走梁4上均設有升降機構，所述後行走梁4下端還設有位置可調的後行走輪404，具體地，如圖6和圖3所示，所述前支撐梁10包括豎向位置固定的支撐輪套殼1001，設置在支撐輪套殼1001內的主橋前舉升油缸1002，所述主橋前舉升油缸1002下端通過連接杆1003與下支腿1004連接，本實施例的連接杆1003能在主橋前舉升油缸1002內伸縮，進而實現下支腿1004的豎向升降；而後行走梁4包括上端的主橋後舉升油缸401，及連於主橋後舉升油缸401下端的支腿，在支腿下端還設有後行走輪402，用於棧橋行走時的支撐和滑動。升降機構用於前支撐梁和後行走梁的升降，配合橫梁支腿實現棧橋的行走操作。這裡的兩個升降機構採用油缸升降；所述後行走梁下端帶有後行走輪，所述後行走輪與後行走梁鉸接，當後行走梁的升降機構帶動其上升時，後行走輪著地。

進一步地，如圖7和圖8所示，本實施例的模板系統7包括與橫梁支腿9連接的端頭機構、以及與端頭機構連接的仰拱模板707，所述端頭機構設有能帶動其升降的端頭梁支腿709，澆築時，所述仰拱模板707設置於主橋2下方。

具體地，所述端頭機構的結構與仰拱模板707的結構相對應，包括兩邊側呈弧形的端頭梁705、以及設置在兩側端頭梁705之間的端頭平移梁701，所述端頭平移梁701上設有使其左右運動的平移油缸702，還設有用於支撐端頭平移梁701的撐地千斤頂703，本實施例中，在撐地千斤頂703上還設有平移梁倒掛輪704，便於連接後隨活動橫梁的橫梁支腿9運動。進一步地，所述端頭梁支腿709設有端頭梁舉升油缸706實現端頭梁705的升降，進而實現整個模板系統的升降，便於行走操作。

所述撐地千斤頂為可升降式，在撐地千斤頂的上端設有平移倒掛輪；可通過在端頭梁上設鉸接孔，在活動橫梁的橫梁支腿上對應設鉸接孔，將模板系統與橫梁支腿連接，實現模板系統與主橋的連接，橫梁支腿運動時帶動模板系統運動，無需使用其他輔助設備來移動模板系統，提高施工效率。

更進一步地，所述仰拱模板707兩端還配設有小邊牆模板708，用於與隧道側壁配合定位。

本實施例中，如圖2所示，在主橋2上還設有平移裝置，為棧橋平移油缸12，用於棧橋的左右平移。可在主橋的前後端均設置平移裝置，便於棧橋到位後，橫向方向進行水平移動，適應於寬度較寬的隧道施工需求。

綜上所述，本實施例的仰拱棧橋通過將帶有仰拱模板的模板系統直接連於主橋下方，在主橋利用行走機構移動的同時，通過特別設計的活動橫梁及模板系統，利用行走機構帶動模板系統行走，不用單獨再用其他儀器或設備進行模板系統的移動操作，提高施工效率；而與主橋鉸接連接的前引橋和後引橋便於抬起，便於快速移動整個棧橋；而採用油缸推進系統的行走機構驅動力大、結構簡單、性能可靠穩定，適應於隧道施工的環境。

實施例2

如圖9和圖10所示，當實施例1所述的仰拱棧橋在一段隧道底部澆築完成後需要移動棧橋和仰拱模板時，操作方法如下：

a、利用驅動裝置將前引橋和後引橋位置升高，使其脫離與地面的接觸；

b、下放橫梁支腿支於地面，利用前支撐梁的升降機構使其下端離地，並將後行走梁的後行走輪支撐在地面上；

c、啟動推進油缸，使換向卡抓機構與主橋上的等距卡板配合；

d、繼續使用推進油缸向前方推進，帶動主橋向前方行進；

e、當主橋到達行走位置後，放下前支撐梁，並收起後行走輪，升起活動橫梁的橫梁支腿，使支撐輪與主橋上的軌道配合；

f、再次啟動推進油缸，使用換向卡抓機構改變推進方向，並使換向卡抓機構脫離等距卡板，推進油缸帶動活動橫梁回到靠近主橋前端的位置。

本實施例的棧橋行走操作中，當下放橫梁支腿支於地面時，支撐輪與主橋是分離的，利用換向卡抓換向卡抓機構的倒掛輪與主橋的移動軌道配合，並利用主橋上的等距卡板將換向卡抓機構與主橋相對位置固定，在推進油缸推進時，帶動主橋行走；而當主橋達到預定位置後，升起橫梁支腿，此時支撐輪與主橋上的對應軌道配合，將換向卡抓機構與等距卡板分離，推進油缸可帶動活動橫梁沿主橋方向向前移動，進而帶動仰拱模板的模板系統向主橋前進方向移動，實現仰拱模板和主橋的同步行走，棧橋走、停、模板系統就位均能自動控制，無需其它機器或輔助設備，操作簡便、施工效率高。

本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權利要求、摘要和附圖）中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。