大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥的制作方法

本实用新型属于隧道仰拱施工设备技术领域，具体涉及一种大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥。

背景技术：

隧道仰拱栈桥是为了解决仰拱施工与掌子面施工过车干扰问题的设备，可以加快施工进度。目前仰拱栈桥存在问题较多，12m跨度的栈桥应用较多，施工中只能满足12m仰拱模板施工一次，需等待混凝土凝固以后才能进行下一循环施工，影响施工进度；前坡桥翻转角度小，难以满足全断面开挖同时满足台阶法开挖；栈桥前后高差大，适应有仰拱段时，难以满足栈桥方便的过无仰拱段；为此提出一种通用性强、自动化程度高的大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥。

技术实现要素：

本实用新型目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥及施工方法，其具有开挖适应性强，整体结构现场拼装，且具有充足的施工空间，优化隧道仰拱施工工艺。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，包括：

主桥，在所述主桥底部设置有支撑腿；

前坡桥，其设置在所述主桥的前端；

后坡桥，其设置在所述主桥的后端；

后行走机构，其设置在所述主桥后端，并驱动所述主桥动作；以及

步履小车，在所述步履小车下部设置有步履支腿，所述步履小车与所述主桥能够相对动作；

当所述后行走机构驱动所述主桥行进时，所述步履小车支撑地面，所述主桥前端支撑在所述步履小车上，并相对于所述步履小车向前行进。

根据本实用新型大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，优选地，所述后行走机构包括：

行走支撑座；

行走轮，其设置在所述行走支撑座上；以及

行走驱动部，其驱动所述行走轮动作，并带动主桥行进动作。

所述行走轮为实心橡胶轮胎；所述行走驱动部为液压马达，所述行走驱动部与所述行走轮之间通过匹配啮合的齿轮传动。

根据本实用新型大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，优选地，所述行走支撑座顶部设置有升降台座，所述行走支撑座和升降台座之间之间设置有匹配套接的升降内套管和升降外套管，且在所述升降内套管和所述升降外套管之间设置有第一油缸。

根据本实用新型大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，优选地，所述支撑腿包括分别设置在所述主桥的前后端的前支撑腿组件和后支撑腿组件；

所述前支撑腿组件包括：

第一支腿外套管，两所述第一支腿外套管左右对应设置在主桥两侧，在两所述第一支腿外套管之间设置有横撑梁，所述主桥匹配滑动设置在所述横撑梁上，在横撑梁两端下部与各所述第一支腿外套管之间设置有斜拉丝杠；

第一支腿内套管，其滑动套设在所述第一支腿外套管内，在所述第一支腿内套管底部设置有加高支腿；

第二油缸，其驱动所述第一支腿外套管和所述第一支腿内套管相对滑动动作；以及

第三油缸，其设置在所述横撑梁和所述主桥之间，并驱动所述主桥与所述横撑梁的相对动作；

所述后支撑腿组件包括：

滑移座，其设置在所述主桥底部；

横移底座，所述滑移座滑动设置在所述横移底座上；以及

第四油缸，其设置在所述滑移座和横移底座之间，并驱动所述滑移座和所述横移底座相对动作。

根据本实用新型大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，优选地，所述步履小车包括：

小车本体，所述主桥支撑设置在所述小车本体上；以及

步履支腿，其设置在所述小车本体的各端角，所述步履支腿为升降支腿；以及

行走组件，其驱动所述小车本体在所述主桥上前后往复行走。

根据本实用新型大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，优选地，所述小车本体上设置有主桥承重轨行轮，所述主桥匹配贴合滚动支撑在所述主桥承重轨行轮上；

所述步履支腿包括：

第二支腿外套管；

第二支腿内套管，其滑动设置在所述第二支腿外套管内，在所述第二支腿内套管的底部设置有加高支腿；以及

第五油缸，其驱动所述第二支腿外套管和第二支腿内套管相对滑动动作；

所述小车本体固定设置在多个所述第二支腿外套管之间，在所述第二支腿外套管上还设置有侧挡轮，所述主桥侧部滚动顶撑在多个所述侧挡轮之间；所述行走组件设置在所述步履支腿的顶部，所述行走组件包括小车行走轨行轮、液压马达和主驱动链轮，在所述主桥的顶部设置有与所述小车行走轨行轮对应的行走轨道和与所述主驱动链轮对应的弯板链条；所述弯板链条与主桥之间设置有加高座。

根据本实用新型大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，优选地，所述主桥至少包括：

第一区段，所述前坡桥铰接设置在第一区段的端部，在所述前坡桥与所述第一区段之间设置有第六油缸，所述第六油缸控制所述前坡桥的翻转动作；

第二区段，所述后坡桥铰接设置在所述第二区段的端部，在所述后坡桥与所述第二区段之间设置有第七油缸，所述第七油缸控制所述后坡桥的翻转动作；以及

第三区段，其设置在所述第一区段和所述第二区段之间。

根据本实用新型大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，优选地，所述第一区段、第二区段和第三区段均包括：

左右对称布置的箱梁；以及

横梁，其设置在两所述箱梁之间，在所述横梁上设置有走道，所述箱梁下部还设置有与所述横梁对应的牛腿；

所述箱梁与横梁之间、横梁与走道之间均通过栓接固定；且第一区段与第三区段之间、第二区段与第三区段之间均通过对应设置的箱梁内部对接法兰和外部补连接法兰栓接。

还包括液压电气系统，所述液压电气系统包括第一液压电控组件和第二液压电控组件，所述第一液压电控组件设置在所述主桥的其中一端箱梁内；所述第二液压电控组件布设在所述步履小车上，并控制所述步履小车动作。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本实用新型解决了仰拱施工与掌子面通车作业干扰的问题、栈桥自行过无仰拱段的问题，以及前坡桥下开挖的难题。本实用新型可在台阶法开挖、全断面开挖中均有很强的适应性，且结构简单、现场拼装方便，可实现24m有效仰拱施工区间，提高了隧道施工的效率。

本申请的后行走机构的设置，通过实心橡胶轮胎的设置能够避免压坏已浇筑的仰拱，其采用液压马达和齿轮传动，能够增大扭矩，行驶速度控制在3-10m/min，保障行走的稳定性，同时在不同的阶段行走轮支撑地面或脱离地面，进而保障模式的切换，实现栈桥自身功能的进一步完善和开发。

本申请主桥采用多段式结构，不仅便于运输输送和现场拼装，而且能够根据不同的需求进行组合从而形成短栈桥或长栈桥；本申请中主桥的具体结构采用箱梁和横梁的组合形式，在横梁上通过栓接布设走道，并通过设置牛腿改善主桥的整体受力情况，保障了主桥结构的稳定性，在箱梁的其中一端设置泵站、电气系统，能够避免与其他行走设备发生干涉，在主桥底部的前支撑腿组件和后支撑腿组件能够提高其稳定性，并通过加高支腿的设置能够适应于栈桥前后高差大的情况，具有适应性强的特点，前支撑腿组件和后支撑腿组件均能够实现栈桥前后端的横移动作进一步的提高了栈桥的适应性和灵活性。

本申请的前坡桥能够由仰拱底部到水平线以上40°角的旋转摆动，从而能够满足台阶法开挖和全面断开挖作业，使得整个栈桥适应范围更广，对不同区段的作业施工的影响更小，更能够提高施工作业的效率，优化施工工艺进程。

本申请的步履小车的结构设计，不仅能够用于模板的提升和输送，而且能够实现栈桥的换步前进，实现栈桥功能结构的整合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下文中将对本实用新型实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。

图1为根据本实用新型实施例的大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥的结构示意图之一。

图2根据本实用新型实施例的大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥的结构示意图之二。

图3为图1中a-a向的结构示意图。

图4为图1中b-b向的结构示意图。

图5为图1中c-c向的结构示意图。

图6为图1中d-d向的结构示意图。

图7为图1中e-e向的结构示意图。

图8为图1中f-f向的结构示意图。

图9为根据本实用新型实施例的后行走机构的结构示意图。

图10为根据本实用新型实施例的步履支腿的结构示意图。

图11为根据本实用新型实施例的第一支腿外套管和第一支腿内套管的结构示意图。

图中序号：

100为主桥、101为第一区段、102为第二区段、103为第三区段、104为箱梁、105为横梁、106为走道、107为行走轨道、108为弯板链条；

210为前坡桥、211为第六油缸、212为h型钢、213为螺纹钢、220为后坡桥、221为第七油缸；

300为后行走机构、301为行走支撑座、302为实心橡胶轮胎、303为液压马达、304为升降台座、305为升降内套管、306为升降外套管、307为第一油缸；

400为前支撑腿组件、401为第一支腿外套管、402为第一支腿内套管、403为第二油缸、404为第三油缸、405为横撑梁、406为加高支腿、407为u型卡套、408为斜拉丝杠、409为窥视孔；

500为后支撑腿组件、501为滑移座、502为横移底座、503为第四油缸；

600为步履小车、601为小车本体、602为步履支腿、6021为第二支腿外套管、6022为第二支腿内套管、6023为第五油缸、603为主桥承重轨行轮、604为侧挡轮、605为小车行走轨行轮、606为限位销轴；

701为第一液压电控组件、702为第二液压电控组件。

具体实施方式

下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本实用新型的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本实用新型，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图11，一种大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥，包括主桥100、前坡桥210、后坡桥220、后行走机构300和步履小车600，在主桥100底部设置有支撑腿，前坡桥210设置在主桥100的前端；后坡桥220设置在主桥100的后端；后行走机构300设置在主桥100后端，并驱动主桥100动作；在步履小车600下部设置有步履支腿602，步履小车600与主桥100能够相对动作；当后行走机构300驱动主桥100行进时，步履小车600支撑地面，主桥100前端支撑在步履小车600上，并相对于步履小车600向前行进。

主桥100至少包括第一区段101、第二区段102和第三区段103，前坡桥210铰接设置在第一区段101的端部，在前坡桥210与第一区段101之间设置有第六油缸211，第六油缸211控制前坡桥210的翻转动作，其翻转角度最下端能够与仰拱底部接触顶撑，翻转角度的最上端能够与水平面呈40°夹角，从而能够适应于台阶法开挖和全面断开挖；后坡桥220铰接设置在第二区段102的端部，在后坡桥220与第二区段102之间设置有第七油缸221，第七油缸221控制后坡桥220的翻转动作；第三区段103设置在第一区段101和第二区段102之间。

本实施例中，主桥的具体结构为：第一区段101、第二区段102和第三区段103均包括左右对称布置的箱梁104和横梁105，横梁105设置在两箱梁104之间，在横梁105上设置有走道106，箱梁104下部还设置有与横梁105对应的牛腿，其能够承载一部分横梁传递的作用力，从而改善主桥整体的受力情况，提高稳定性；箱梁104与横梁105之间、横梁105与走道106之间均通过栓接固定；且第一区段101与第三区段103之间、第二区段102与第三区段103之间均通过对应设置的箱梁104内部对接法兰和外部补连接法兰栓接。在实际的使用过程中，根据不同的长度需求，可以进行区段的任意组合，如去掉中间的第三区段，将第一区段和第二区段直接对接，从而能够形成短栈桥。

本申请中还设置有液压电气系统，为了避免液压电气系统的布置与其他结构存在空间上的干涉，或者在其他部件动作过程中发生干涉，本实施例中的液压电气系统包括第一液压电控组件701和第二液压电控组件702，其中第一液压电控组件701设置在主桥的其中一端箱梁104内，用于控制主桥前后端的前坡桥、后坡桥、支撑腿等部件的动作；第二液压电控组件702布设在步履小车600上，并控制步履小车600动作，此时步履小车相对于主桥的往复运动不会受到影响和干涉。

进一步地，上述结构中的前、后坡桥骨架由h型钢212组成，表面铺焊螺纹钢213，形成过车防滑面，后坡桥下有支撑，缩短跨距，优化结构，增加过车安全性。前坡桥和后坡桥均与主桥通过销轴铰接，前坡桥的长度约为8m，前坡桥下的可用空间可以用于初支作业；主桥上对称的箱梁和横梁栓接，横梁上铺设走道，走道与横梁栓接。不仅便于运输，且便于进行拼装组合，整体周转方便，灵活度高且适应性强。

后行走机构300包括行走支撑座301、行走轮和行走驱动部，行走轮设置在行走支撑座301上；行走驱动部驱动行走轮动作，并带动主桥100行进动作。其中，行走轮为实心橡胶轮胎302，防止压坏已浇筑仰拱，行走驱动部为液压马达303，行走驱动部与行走轮之间通过匹配啮合的齿轮传动，由齿轮传动减速，增大扭矩，行驶速度在3-10m/min，保障行走的稳定。进一步地，在行走支撑座301顶部设置有升降台座304，行走支撑座301和升降台座304之间之间设置有匹配套接的升降内套管305和升降外套管306，且在升降内套管305和升降外套管306之间设置有第一油缸307，从而能够控制实心橡胶轮胎支撑地面或者离开地面，当需要主桥行走时，需要实心橡胶轮胎支撑地面，当需要支撑施工作业时，由前支撑腿进行支撑，而实心橡胶轮胎抬升离地。

本实施例中的支撑腿包括分别设置在主桥的前后端的前支撑腿组件400和后支撑腿组件500。

具体地，本实施例中前支撑腿组件400包括第一支腿外套管401、第一支腿内套管402、第二油缸403和第三油缸404，两第一支腿外套管401左右对应设置在主桥100两侧，第一支腿内套管402滑动套设在第一支腿外套管401内，在第一支腿内套管402底部设置有加高支腿406；第二油缸403驱动第一支腿外套管401和第一支腿内套管402相对滑动动作；在两第一支腿外套管401之间设置有横撑梁405，主桥100匹配滑动设置在横撑梁405上，优选地，通过在主桥底部设置u型卡套407，横撑梁405穿设在u型卡套407内，不仅起到限位支撑作用，而且便于拼装装配，第三油缸404设置在横撑梁405和主桥100之间，用于驱动主桥100与横撑梁405的相对动作，从而实现主桥的前端的横移。为了提高其稳定性，还设置有斜拉丝杠，两斜拉丝杠对称设置在横撑梁的两端与主桥两侧的两第一支腿外套管（根据高度的不同也可以将斜拉丝杠的下端设置在加高支腿或者第一支腿内套管上）之间，斜拉丝杠的具体结构为：斜拉丝杠408包括正旋丝杆、反旋丝杆和位于中部的调节套，通过旋转调节套可以实现斜拉丝杠的伸长或者缩短，在调节套上开设有窥视孔409，用于观察丝杆的位置。

本实施例中的后支撑腿组件500包括滑移座501、横移底座502和第四油缸503，滑移座501设置在主桥100底部；滑移座501滑动设置在横移底座502上；第四油缸503设置在滑移座501和横移底座502之间，并驱动滑移座501和横移底座502相对动作，在主桥的左右两侧均设置有滑移座和横移底座，并通过设置的两第四油缸同步动作驱动主桥的后端横向移动。

步履小车600包括小车本体601、步履支腿602和行走组件，主桥100支撑设置在小车本体601上，为了保障主桥在小车本体上行走的顺畅，在小车本体100上布设多个主桥承重轨行轮603，使得主桥100的箱梁能够匹配贴合滚动支撑在主桥承重轨行轮603上，实现滚动支撑，此时能够使得主桥行走过程中保障主桥前端通过小车本体实现稳定支撑和相对移动；本实施例中步履支腿602设置在小车本体601的各端角，步履支腿602为升降支腿。

由于不仅需要主桥支撑在步履小车上行走，而且还需要主桥在通过前支撑腿组件和后支撑腿组件支撑稳定后，步履小车在主桥上往复运动，故还需要设置行走组件，行走组件用于驱动小车本体601在主桥100上前后往复行走。

优选地，本实施例中的步履支腿602包括第二支腿外套管6021、第二支腿内套管6022和第五油缸6023，第二支腿内套管6022滑动设置在第二支腿外套管6021内，在第二支腿内套管6022的底部设置有加高支腿406，此处的加高支腿也可以实现伸缩功能，从而高度调节范围更大，其加高支腿通过伸缩套管和限位销轴606进行设置；第五油缸6023驱动第二支腿外套管6021和第二支腿内套管6022相对滑动动作；小车本体601固定设置在多个第二支腿外套管6021之间，在第二支腿外套管6021上还设置有侧挡轮604，主桥100侧部滚动顶撑在多个侧挡轮604之间；行走组件设置在步履支腿602的顶部，行走组件包括小车行走轨行轮605、液压马达和主驱动链轮，在主桥100的顶部设置有与小车行走轨行轮对应的行走轨道107和与主驱动链轮对应的弯板链条108，行走轨道107采用在主桥两侧的箱梁上并排设置的两道矩形轨道，还可以在同侧的两步履支腿上设置横撑，液压马达固定在横撑上通过齿轮传动带动链轮旋转，进而由链轮与弯板链条啮合，从而将旋转运动转化为直线运动，由此带动小车本体在主桥上的往复运动，不仅能够用于运送模板，而且在主桥运动时，能够起到换步支撑，从而有效的保障主桥运行的平稳。为了避免弯板链上堆积尘土不便于清理，在弯板链下部设置有加高座，加高座固定在箱梁上，弯板链与加高座通过螺栓连接。

在实际的施工过程中，本申请可以有多种状态；当在无仰拱的平面上时，可以将前支撑腿组件中的加高支腿和步履小车的加高支腿去掉；当在具有一定的仰拱高度差的情况下或者高度差较大的情况下，通过各支腿的伸缩量适应不同厚度的仰拱开挖高差，还可以选择增加加高支腿，提高其适应的范围和作业的便捷性。

利用上述的大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥进行作业施工，具体包括以下步骤：

a、在相应区段进行组配，完成大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥的安装和调试，并在相应区段进行作业施工；

b、待该区段施工完成后，抬升前坡桥、后坡桥和支撑腿，并通过后行走机构和步履小车支撑主桥；

c、驱动后行走机构动作，带动主桥相对于步履小车向前行进，待进行至设定距离s后，由支撑腿支撑主桥，步履小车的步履支腿收缩，并驱动步履小车在主桥上前移；

当单次行走的设定距离s小于相邻两施工区段的距离时，重复步骤b和c，直至的大跨度全液压轮胎步履式隧道仰拱栈桥行进至设定位置，再进行下一区段的施工作业。

本申请能够实现24m仰拱自由作业空间，通用性强、自动化程度高，为了保障主桥的移动过程中的稳定性，一般的单次换步长度为6m，即设定距离s为6m，相邻两施工区段的距离一般为12m，因此在单次的移动过程中需要两次换步移动。本申请的施工能够跨多区段进行作业，并且克服了传统的施工循环受混凝土凝固时间的限制的问题，同时本申请的适应性更强，灵活性高，对于大跨距的施工作业有新的突破，在应用过程中施工效率和便捷性更高。

上文已详细描述了用于实现本实用新型的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本实用新型的范围、适用或构造。本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本实用新型的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本实用新型的保护范围。