CN109505630A - 全液压履带式自行栈桥及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全液压履带式自行栈桥及施工方法，该栈桥包括主桥、前引桥和后引桥，还包括左右两个对称布设的矮边墙与仰拱回填施工模板，主桥包括左右两个对称布设的主梁、多道分配梁和桥面结构，矮边墙与仰拱回填施工模板包括成型模板和模板支撑架；对隧道施工时，利用全液压履带式自行栈桥由后向前分多个隧道节段对所施工隧道的隧底衬砌与仰拱回填层分别进行施工。本发明设计合理、施工简便且使用效果好，采用履带式行走机构能自行在隧道内进行平稳行走，并能实现隧道仰拱、矮边墙与仰拱回填同步施工，同时能同步进行隧道开挖与出渣施工，能大幅提高隧道施工效率，并能确保隧道仰拱、矮边墙与仰拱回填层的施工质量，施工过程安全、可靠。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种全液压履带式自行栈桥及施工方法。
背景技术
二次衬砌是隧道工程施工中在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。二次衬砌通常采用的是对隧道洞进行全断面支护的衬砌且其包括对隧道洞拱墙进行支护的隧道拱墙衬砌和位于隧道拱墙衬砌正下方的隧道仰拱，目前对二次衬砌进行施工时，对隧道拱墙衬砌和隧道仰拱分别进行施工，其中隧道拱墙衬砌通常采用隧道二次衬砌台车(也称为二衬台车、衬砌台车或台车)进行施工。隧道仰拱为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一。仰拱填充是仰拱施作完毕后，将隧道底部仰拱上部的弧形面整体浇筑到一个平面上以方便后期通车和日后铺轨，同行采用C20进行仰拱填充并获得仰拱填充层(也称为仰拱回填层)。
矮边墙是铁路隧道的二次衬砌中的一个术语，又称小边墙。隧道仰拱两侧高出仰拱填充(即仰拱回填层)顶面30cm～50cm的部分为矮边墙，因而矮边墙是指位于隧道仰拱左右两端上方的弧形衬砌，矮边墙位于仰拱回填层上方且其连接于拱墙衬砌与隧道仰拱之间。目前，施工成型的隧道仰拱两端通常与其内部回填的仰拱回填层表面相平齐，浇筑矮边墙的主要目的是为了二次衬砌(具体是拱墙衬砌)施工方便，由于受隧道结构以及衬砌台车结构的限制，如果隧道仰拱两侧与仰拱回填层表面持平，二次衬砌台车最下边的弧型模板或太长或太短，难以恰到好处地与填充顶面良好接触，不容易控制纵向墙脚线的正确位置，并且导致拆模困难，墙脚部分混凝土往往被撬得破破烂烂。但是如果施作了矮边墙，弧形模板只需要紧靠矮边墙的边缘，就可以使隧道仰拱与二次衬砌(即拱墙衬砌)平滑圆顺地对接，拆模也容易得多。
由于隧道二次衬砌台车的成型模板是弧形的，在混凝土浇筑过程中，模板反弧段极易产生气泡不易排出，将导致混凝土表面蜂窝麻面较多。并且，混凝土在反弧段对台车产生浮力，特别是矮边墙部分浮力更大。如果浇筑速度过快，台车受到浮力增大而上浮，底部的模板就会离开地面出现缝隙，导致混凝土外泄。混凝土外泄又使得模板边缘被凝固的混凝土困住，脱模不利索。而在有矮边墙的情况下，弧形模板在台车微小的浮动中仍然紧靠矮边墙边缘，不至于产生缝隙。同时，能有效减少气泡和浮力，对提高拱墙二次衬砌施工质量和减轻施工负担是有利的。因而，大多数隧道内均需施作矮边墙，如不施作矮边墙，则隧道拱墙衬砌施工中不可避免会出现台车上浮、混凝土外泄、边墙蜂窝麻面多、拆模困难等棘手问题。
由上述内容可知，无论是传统的还是现代的隧道施工实践中，大多数隧道都要求在隧道仰拱施作矮边墙(也称为小边墙)，然后在矮边墙上浇筑拱墙衬砌。由于仰拱填充应在仰拱混凝土终凝后浇筑，并且必须保证仰拱的弧形，这就要求仰拱及矮边墙施工必须借助模板成型，否则仰拱施工将会出现下列问题：首先不能很好成型；其次振捣难以进行，因为混凝土一旦振捣就会向底部溜滑。但目前很少有隧道施工时采用仰拱模板，往往是仅在仰拱填充顶面位置安装矮边墙侧模板，仰拱填充与仰拱同时浇筑。待填充到位后，工人将混凝土铲进矮边墙模板，稍作插捣，不敢振捣。这样一来，矮边墙的质量就大打折扣。而且仰拱与仰拱填充的混凝土等级不同，往往是先倾倒仰拱混凝土于隧底，然后再倾倒填充混凝土，两者混在一起。矮边墙本属于仰拱，却使用的是填充混凝土，加上不振捣，矮边墙的强度其实是相当低的。而且从拆模后可以看出，蜂窝麻面严重，外观质量也羞于见人，只好采用调制的水泥浆抹面进行掩盖。还存在模板重复利用凹凸不平，不加整修，不涂刷脱模剂等问题，施工成型的矮边墙的台阶线型极差，导致二衬台车模板与其接触不紧密，错台和漏浆严重。因而，矮边墙与仰拱不能实现一次浇筑成型，并且矮边墙与仰拱填充无法同步进行，因而极大程度影响施工效率，造成施工工期长。
现有规范中没有对矮边墙施作的先后顺序进行要求，但对整体式衬砌要求边墙基础(即矮边墙)的扩大部分及仰拱的拱座应结合边墙施工一次完成。这就可以理解为，衬砌环作为一个整体受力，应当尽量减少施工缝，边墙基础与仰拱应一次浇筑成型。而传统的隧道二次衬砌施工方法中普遍都是先仰拱铺底超前，然后利用组合钢模板施工矮边墙，最后采用模板台车(即衬砌台车)施工拱墙衬砌，共分为三步施工。因而，现有隧道二次衬砌施工方法是先对隧道仰拱进行超前施工，再利用组合钢模板对矮边墙进行施工，最后对拱墙衬砌进行施工，因而施工效率较低，施工工期较长，并且矮边墙与隧道仰拱连接处的施工质量与连接强度不易保证，需采用对应的加强措施确保矮边墙与隧道仰拱的施工质量以及二者之间的连接强度。同时，仰拱填充与矮边墙不同同时施工，从而使施工效率更低，施工操作复杂，费工费时，并且施工质量不易保证。另外，由于隧道仰拱内部左右两侧通常均设置有排水与电缆敷设用的沟槽，因而整体进度均较慢。
另外，隧道施工中，随着施工进度要求和工艺要求，为了保证隧道仰拱施工连续进行且隧道开挖过程中出渣和洞内材料运输不受仰拱施工的影响，故在仰拱施工过程中需采用仰拱栈桥。仰拱栈桥的使用，不仅解决了仰拱施工、开挖、出渣等多工作面的同时作业问题，也提高了仰拱施工的进度，缩短了整体施工时间，节约了人力和物力。仰拱栈桥通过自身行走和定位，可实现循环、连续作业，机械化程度更高。
但目前市场上所采用传统的仰拱栈桥一般都为简易栈桥，实际施工时存在以下诸多弊端：
第一、简易栈桥无法实现自动行走，须借用外部机械设备进行移动；
第二、简易栈桥不能实现仰拱浇筑施工与隧道开挖出渣同时进行，其工作效率低下；
第三、功能单一，一般简易栈桥不配置仰拱回填模板，仅能实现仰拱浇筑；仰拱回填时需要另行支模，施工效率非常低；
第四、简易栈桥安全防护设施差，通车安全性较差，在复杂的隧道施工中，其安全隐患很大；
第五、简易栈桥不能适应复杂的工况，施工周期长。
由上述内容可知，目前隧道仰拱本身的施工进度也较慢，施工过程复杂，施工效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种全液压履带式自行栈桥，其结构设计合理、使用操作简便且使用效果好，采用履带式行走机构能自行在隧道内进行平稳行走，并能实现隧道仰拱、矮边墙与仰拱回填同步施工，同时能同步进行隧道开挖与出渣施工，能大幅提高隧道施工效率，并能确保隧道仰拱、矮边墙与仰拱回填层的施工质量，施工过程安全、可靠。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全液压履带式自行栈桥，其特征在于：包括沿所施工隧道长度方向布设的主桥、布设于所述主桥的正前方且与所述主桥前端铰接的前引桥和布设于所述主桥的正后方且与所述主桥后端铰接的后引桥，其特征在于：还包括左右两个对称布设且对隧道仰拱上的仰拱回填层与所施工隧道的矮边墙进行成型施工的矮边墙与仰拱回填施工模板，两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板对称布设于所述主桥的左右两侧且二者布设于同一水平面上；所施工隧道的隧道二次衬砌为对所施工隧道的隧道洞进行全断面支护的二次衬砌；所述隧道二次衬砌包括对所施工隧道的拱墙进行支护的拱墙衬砌和位于所述拱墙衬砌正下方且对所施工隧道底部进行支护的隧底衬砌，所述拱墙衬砌和所述隧底衬砌均为混凝土衬砌且二者的横截面均为拱形；所述隧底衬砌包括隧道仰拱和左右两个对称布设于隧道仰拱两侧上方的矮边墙，所述拱墙衬砌的左右两侧底部与隧道仰拱之间均通过一个所述矮边墙连接；
所述主桥包括左右两个对称布设的主梁、多道由前至后连接于两个所述主梁之间的分配梁和支撑于多道所述分配梁上的桥面结构，两个所述主梁呈平行布设且二者布设于同一水平面上，多道所述分配梁均呈平行布设且其均布设于同一水平面上，所述主梁和分配梁均呈水平布设；所述主梁沿所施工隧道的长度方向布设，所述分配梁与主梁呈垂直布设；两个所述主梁通过多道所述分配梁紧固连接为一体；每个所述主梁的外侧下方均设置有一个所述矮边墙与仰拱回填施工模板，每个所述主梁外侧均设置有对矮边墙与仰拱回填施工模板进行吊装的吊装结构；所述矮边墙与仰拱回填施工模板包括对矮边墙与仰拱回填层进行成型施工的成型模板和布设于所述成型模板内侧的模板支撑架，所述成型模板与主梁呈平行布设，所述成型模板通过模板支撑架与所述吊装结构连接；所述成型模板包括一个外侧模板和一个对仰拱回填层的外侧壁进行成型的回填层侧模板，所述回填层侧模板位于外侧模板底部内侧且二者的长度相同，所述回填层侧模板的底部与外侧模板的内侧底部紧固连接为一体且二者的前端相平齐；
所述外侧模板包括对矮边墙的内侧壁进行成型的矮边墙侧模板和位于隧道仰拱一侧上方的仰拱侧部成型模板，所述仰拱侧部成型模板连接于所述矮边墙侧模板与回填层侧模板之间；所述矮边墙侧模板连接于所述仰拱侧部成型模板的外侧上方，所述矮边墙侧模板与所述仰拱侧部成型模板的长度均与回填层侧模板的长度相同且二者的前端均与回填层侧模板的前端相平齐，所述矮边墙侧模板与所述仰拱侧部成型模板的横截面均为弧形；所述矮边墙侧模板的外表面为成型面且其横截面结构和尺寸均与矮边墙的内侧壁横截面结构和尺寸相同；所述仰拱侧部成型模板的底面为成型面且其横截面结构和尺寸均与所处位置处隧道仰拱的上表面横截面结构和尺寸相同；所述仰拱回填层位于隧道仰拱正上方且其位于两个所述成型模板的回填层侧模板之间，所述回填层侧模板为由上至下逐渐向外倾斜的平直模板；
所述主桥的前端下方设置有前行走及支撑结构，所述主桥的后端下方设置有后行走及支撑结构；所述前行走及支撑结构包括位于所述主桥前端下方的前行走机构、连接于前行走机构与所述主桥前端之间的前竖向顶升油缸和两个对称支撑于所述主桥前端左右两侧下方的前支腿，每个所述前支腿均支撑于一个所述主梁正下方，两个所述前支腿对称布设于前行走机构的左右两侧；所述后行走及支撑结构包括位于所述主桥后端下方的后行走机构、连接于后行走机构与所述主桥后端之间的后竖向顶升油缸和两个对称支撑于所述主桥后端左右两侧下方的后支腿，每个所述后支腿均支撑于一个所述主梁正下方，两个所述后支腿对称布设于后行走机构的左右两侧；两个所述前支腿和两个所述后支腿均为竖向支腿，所述前行走机构为履带式行走机构。
上述全液压履带式自行栈桥，其特征是：所述前行走机构为主动行走机构，所述后行走机构为被动行走机构；
所述前行走机构与后行走机构均呈水平布设且二者均布设于所述主桥的正下方，所述前行走机构底部和后行走机构底部之间的竖向间距与隧道仰拱底面中部和仰拱回填层上表面之间的竖向间距相同。
上述全液压履带式自行栈桥，其特征是：所述成型模板的长度不小于2L；其中，L为对所述拱墙衬砌进行施工的衬砌台车的施工长度；
所述主桥下方位于所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的区域为栈桥工作区域，所述栈桥工作区域的长度大于所述成型模板的长度；所述栈桥工作区域的长度为所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的水平净距；
所述栈桥工作区域分为栈桥施工区域和位于所述栈桥施工区域正前方的前方工作区域，所述栈桥施工区域为对所述隧底衬砌与仰拱回填层进行施工的栈桥施工区域；所述栈桥施工区域的长度为2L；
所述成型模板的后端与栈桥施工区域后端相平齐或位于栈桥施工区域后侧，所述成型模板的前端与栈桥施工区域前端相平齐或位于栈桥施工区域前侧。
上述全液压履带式自行栈桥，其特征是：两个所述前支腿和前行走机构均布设于同一竖直面上且三者均位于所施工隧道的同一个隧道横断面上，两个所述后支腿均布设于同一竖直面上且二者均位于所施工隧道的同一个隧道横断面上，所述后行走机构位于后支腿后侧；
多道所述分配梁中位于最前端的分配梁为前端分配梁，两个所述前支腿和前行走机构均与所述前端分配梁布设于同一竖直面上；所述前行走机构位于所述前端分配梁的正下方；
所述前竖向顶升油缸安装于所述前端分配梁底部，所述前竖向顶升油缸正下方安装有随前竖向顶升油缸同步进行竖向上下移动的前竖向连接件，所述前行走机构上安装有前竖向转向轴，所述前竖向连接件底部安装有供前竖向转向轴安装的竖向铰接座，所述前竖向转向轴与所述竖向铰接座之间以铰接方式连接；
所述履带式行走机构包括左右两个对称布设的履带轮和连接于两个所述履带轮之间的前轮架，所述前竖向顶升油缸、前竖向连接件、前竖向转向轴和前轮架由上至下布设于同一竖直线上；
所述前竖向转向轴为安装于前轮架上且由转向马达驱动在水平面上进行转动的转向轴，两个所述履带轮均为由行走马达驱动进行前后移动的行走机构；所述转向马达和所述行走马达均为液压马达。
上述全液压履带式自行栈桥，其特征是：两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板的模板支撑架前端之间通过前水平连接梁进行连接且二者后端之间通过后水平连接梁进行连接，所述前水平连接梁和所述后水平连接梁均与主梁呈垂直布设且二者均为模板连接梁；所述吊装结构包括布设于主梁前部外侧且对前水平连接梁进行吊装的前吊装结构和布设于主梁后部外侧且对所述后水平连接梁进行吊装的后吊装结构，所述前吊装结构和所述后吊装结构的结构相同且二者均为竖向吊装结构，每个所述模板连接梁的左右两侧正上方均设置有一个所述竖向吊装结构；
所述竖向吊装结构包括竖向倒链、固定于主梁上部外侧的上吊梁和安装在上吊梁外端底部的吊耳，所述竖向倒链连接于吊耳与位于其正下方的所述模板连接梁之间。
上述全液压履带式自行栈桥，其特征是：所述主梁的竖向高度为1.3m～1.5m；所述主梁的横截面为工字形且其由底板、位于所述底板正上方的顶板和连接于所述底板与所述顶板中部之间的腹板组成，所述底板和所述顶板均为呈水平布设的长方形平板，所述腹板为呈竖直向布设的长方形平板；
所述分配梁连接于两个所述主梁的所述腹板下部之间。
上述全液压履带式自行栈桥，其特征是：所述桥面结构包括左右两个对称布设的纵向桥面结构；
所述矮边墙侧模板的上表面为水平面且其与矮边墙的上表面相平齐，所述回填层侧模板的上表面为水平面且其与仰拱回填层的上表面相平齐；
所述隧底衬砌和仰拱回填层组成隧底支护及填充结构，所述矮边墙与仰拱回填施工模板还包括支立于所述成型模板前侧且对所述成型模板前部进行封堵的前侧封堵模板，所述前侧封堵模板呈竖直向布设且其形状和尺寸均与所述隧底支护及填充结构的横截面形状和尺寸相同。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好的利用全液压履带式自行栈桥对隧道进行施工的方法，其特征在于：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道进行开挖过程中，利用全液压履带式自行栈桥由后向前分多个隧道节段对所施工隧道的隧底衬砌与仰拱回填层分别进行施工，过程如下：
步骤一、第一个隧道节段施工，包括以下步骤：
步骤101、栈桥移动到位：沿隧道纵向延伸方向由后向前将全液压履带式自行栈桥移动至当前所施工隧道节段的施工位置处，使所述主桥位于当前所施工隧道节段的隧道中心线正下方且使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使所述成型模板的后端与当前所施工隧道节段的后端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的后端面后侧，同时使所述成型模板的前端与当前所施工隧道节段的前端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的前端面前侧；此时，所述前行走机构和两个所述前支腿均位于前一个隧道节段内，前一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段前侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
步骤102、栈桥支模与调整：通过收缩前竖向顶升油缸将所述全液压履带式自行栈桥前端下降，使两个所述前支腿支撑于开挖成型的前一个隧道节段的隧道洞底部，并使前行走机构处于悬空状态；同时，通过收缩后竖向顶升油缸将所述全液压履带式自行栈桥后端下降，使两个所述后支腿支撑于所施工隧道外侧的支撑结构上，并使后行走机构处于悬空状态；
所述支撑结构的上表面与所施工隧道内仰拱回填层的上表面相平齐，所述支撑结构与所施工隧道内已施工完成的仰拱回填层组成供后行走机构行走的后侧行走道路；
本步骤中，待前竖向顶升油缸和后竖向顶升油缸均收缩后，使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使两个所述成型模板均移动到位；
步骤103、隧底衬砌与仰拱回填施工：利用步骤102中所述全液压履带式自行栈桥，对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层分别进行施工；
步骤二、下一个隧道节段施工，包括以下步骤：
步骤201、栈桥前方行走道路清理：对开挖成型的当前所施工隧道节段的隧道洞底部进行清理，获得供全液压履带式自行栈桥的前行走机构行走的前侧行走道路；
步骤202、栈桥行走到位：沿隧道纵向延伸方向将全液压履带式自行栈桥向前行走至当前所施工隧道节段的施工位置处，使所述主桥位于当前所施工隧道节段的隧道中心线正下方且使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使所述成型模板的后端与当前所施工隧道节段的后端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的后端面后侧，同时使所述成型模板的前端与当前所施工隧道节段的前端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的前端面前侧；
本步骤中，所述全液压履带式自行栈桥向前行走过程中，所述前行走机构在步骤201中所述前侧行走道路上向前行走，所述后行走机构在上一个隧道节段内已施工完成的仰拱回填层上向前行走；所述上一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段后侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走之前，通过顶升前竖向顶升油缸将所述全液压履带式自行栈桥前端顶升，使前行走机构支撑于步骤201中所述前侧行走道路上，并使两个所述前支腿处于悬空状态；同时，通过顶升后竖向顶升油缸将所述全液压履带式自行栈桥后端顶起，使后行走机构支撑于所述后侧行走道路上，并使两个所述后支腿处于悬空状态；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位后，所述前行走机构和两个所述前支腿均位于前一个隧道节段内，前一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段前侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
步骤203、栈桥支模与调整：通过收缩前竖向顶升油缸将所述全液压履带式自行栈桥前端下降，使两个所述前支腿支撑于开挖成型的前一个隧道节段的隧道洞底部，并使前行走机构处于悬空状态；同时，通过收缩后竖向顶升油缸将所述全液压履带式自行栈桥后端下降，使两个所述后支腿支撑于上一个隧道节段内已施工完成的仰拱回填层上，并使后行走机构处于悬空状态；
本步骤中，待前竖向顶升油缸和后竖向顶升油缸均收缩后，使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使两个所述成型模板均移动到位；
步骤204、隧底衬砌与仰拱回填施工：利用步骤203中所述全液压履带式自行栈桥，对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层分别进行施工；
步骤三、多次重复步骤二，直至完成所施工隧道所有隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层的施工过程。
上述方法，其特征是：所述全液压履带式自行栈桥中所述桥面结构包括左右两个对称布设的纵向桥面结构，两个所述纵向桥面结构之间的区域为用于施工隧道仰拱与仰拱回填层的仰拱及仰拱回填施工区域；
步骤103中和步骤204中对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层分别进行施工时，过程如下：
步骤A1、隧道仰拱施工：通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向当前所施工隧道节段的隧道洞底部浇筑混凝土，对当前所施工隧道节段的隧道仰拱进行施工，获得施工成型的当前所施工隧道节段的隧道仰拱；
步骤A2、矮边墙与仰拱回填层施工：通过两个所述成型模板的上部浇筑口同步向步骤A1中所述隧道仰拱的左右两侧上方分别浇筑混凝土，直至所浇筑混凝土的上表面与外侧模板的上表面相平齐，完成当前所施工隧道节段内两个所述矮边墙的施工过程，施工成型的两个所述矮边墙与隧道仰拱浇筑为一体；同时，通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向两个所述成型模板的回填层侧模板之间的成型腔内浇筑混凝土，完成当前所施工隧道节段内仰拱回填层的施工过程，施工成型的仰拱回填层与隧道仰拱浇筑为一体；
所述成型模板的上部浇筑口为所述成型模板中外侧模板上部与当前所施工隧道节段的隧道洞内壁之间的空腔。
上述方法，其特征是：所述全液压履带式自行栈桥中所述成型模板的长度不小于2L；其中，L为对所施工隧道二次衬砌中的拱墙衬砌进行施工的衬砌台车的施工长度；
所述主桥下方位于所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的区域为栈桥工作区域，所述栈桥工作区域的长度大于所述成型模板的长度；所述栈桥工作区域的长度为所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的水平净距；
所述栈桥工作区域分为栈桥施工区域和位于所述栈桥施工区域正前方的前方工作区域，所述栈桥施工区域为对所述隧底衬砌与仰拱回填层进行施工的栈桥施工区域；所述栈桥施工区域的长度为2L；
所述成型模板的后端与栈桥施工区域后端相平齐或位于栈桥施工区域后侧，所述成型模板的前端与栈桥施工区域前端相平齐或位于栈桥施工区域前侧；
沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道进行开挖过程中，由后向前同步对开挖成型的隧道洞进行初期支护，并获得所施工隧道的隧道初期支护结构；所述隧道初期支护结构为对所述隧道洞的拱墙进行支护的初期支护结构；
步骤202中所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位后，采用所述衬砌台车由后向前对上一个隧道节段的拱墙衬砌进行施工；施工完成的拱墙衬砌与上一个隧道节段内已施工完成的所述隧底衬砌组成所述隧道二次衬砌，所述拱墙衬砌位于所述隧道初期支护结构内侧。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、所采用的全液压履带式自行栈桥结构简单、设计合理且投入施工成本较低。
2、所采用的全液压履带式自行栈桥配置矮边墙与仰拱回填施工模板，在栈桥提供正常通行状态的同时，也可以实现同步隧道仰拱、矮边墙及仰拱回填施工。
3、所采用的矮边墙与仰拱回填施工模板结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便，能与栈桥简便组装为一体，并且拆装简便，能实现矮边墙与仰拱回填同步施工。
4、采用履带式行走结构，不再依靠装载机的辅助作业，能自行行走，并且行走状态平稳。
5、所采用的全液压履带式自行栈桥使用操作简便、使用效果好且实用价值高，采用液压驱动、履带行走方式，履带式行走机构所采用的液压马达可简便、快速实现纵向移动行走和绕履带铰轴(即前竖向转向轴)旋转功能，通过栈桥前顶升油缸(即前竖向顶升油缸)使履带行走机构可实现整体升降功能，从而实现横向、纵向姿态转换；引桥与桥身采用铰接方式连接，通过油缸的伸缩作用，实现引桥的下降和提升动作。采用齿轮分流马达实现履带行走机构中两个履带轮动作的同步控制，操作简单、动作灵活。与传统简易栈桥仅能实现隧道机械，如渣土车、砼车等设备的简单通行，无其他实用性功能相比，本发明所采用的全液压履带式自行栈桥具有以下优点：第一、全液压履带式自行栈桥在过车、满足正常通行的同时，还可以满足隧道仰拱、仰拱回填以及矮边墙的混凝土浇筑，实现自动化，标准化施工；第二、能有效解决隧道出渣作业和隧道仰拱施工作业无法同时进行的难题，能有效提高施工效率；第三、能解决传统栈桥须依靠装载机等设备才可移动的难题，能有效提高施工安全性，并能有效提高施工效率；第四、能有效解决传统栈桥无法大跨度施工的问题；第五、能实现隧道施工过程中实现隧道开挖及渣土输出、隧道机械设备的通行、隧道仰拱、矮边墙和仰拱回填的浇筑施工等同步进行，使得多种作业能一次性完成，能有效解决现有隧道施工长期存在的渣土输出、仰拱层、回填层、矮边墙等施工无法一次性完成、严重影响隧道施工的效率和质量，并且大幅度增加施工成本和工期等难题；第六、能有效解决隧底衬砌无法实现自动化，标准化施工的难题；第七、能有效解决传统简易栈桥无安全装置，施工安全隐患很大的难题；第八、能有效解决传统简易栈桥不能适应复杂的工况，施工周期长等问题；第九、能有效解决传统简易栈桥对其上通行的机械设备限制多、所通行机械设备不能随意转向等问题。因而，所采用的全液压履带式自行栈桥结构简单，便于安装，能够适应隧道复杂的施工环境，同时也节能环保，在隧道施工中能发挥很好的作用，满足隧道标准化施工需求，并能有效提高施工质量，提高施工效率，同时能有效降低甚至消除施工过程中的安全隐患，降低施工成本。
6、所采用的全液压履带式自行栈桥能多次循环使用且具有节能环保等优点，在正常使用情况下，一个全液压履带式自行栈桥能满足长度为30km以上的隧道连续施工需求，使用寿命长，并且使用环境不受限；通过液压马达驱动便可实现栈桥所有动作过程，不产生污染大气的有害气体，也不会产生有毒有害的液体，在使用中不会对操作人员带来危害，达到节能、减排、环保的目的。
7、施工方法简单、设计合理且使用效果好、经济实用，采用全液压履带式自行栈桥能自行在隧道内进行平稳行走，并能实现隧道仰拱、矮边墙与仰拱回填同步施工，同时能同步进行隧道开挖与出渣施工，能大幅提高隧道施工效率，并能确保隧道仰拱、矮边墙与仰拱回填层的施工质量，施工过程安全、可靠。并且，栈桥向前行走一次，便能完成栈桥工作区域内隧底支护及填充结构的一次性施工过程，并且能与衬砌台车配合使用，因而能有效提高施工效率，并能确保施工质量。另外，每次进行隧底支护及填充结构施工时，只需完成栈桥前方行走道路清理、栈桥行走到位、栈桥支模与调整和隧底衬砌与仰拱回填施工四个工序即可，施工步骤简单且施工过程易于控制，能有效保证施工质量。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明全液压履带式自行栈桥的施工状态示意图。
图2为本发明全液压履带式自行栈桥前部的结构示意图。
图3为本发明全液压履带式自行栈桥与隧底支护及填充结构的布设位置示意图。
图4为本发明全液压履带式自行栈桥处于正常通行状态时的施工状态示意图。
图5为本发明全液压履带式自行栈桥处于前侧行走道路清理状态时的施工状态示意图。
图6为本发明全液压履带式自行栈桥处于行走状态时的施工状态示意图。
图7为采用全液压履带式自行栈桥对隧道进行施工时的方法流程框图。
附图标记说明:
1—后引桥； 2—后行走机构； 3—纵向桥面结构；
4—主梁； 5—前支腿； 6—前行走机构；
6-1—履带轮； 6-2—前轮架； 7-1—前伸缩油缸；
7-2—后伸缩油缸； 8—前引桥； 9—仰拱回填层；
10—分配梁； 11—隧底支护及填充结构；
12—纵向支撑梁； 13—所施工隧道； 14—矮边墙；
15—隧道仰拱； 16—矮边墙与仰拱回填施工模板；
16-1—模板支撑架； 16-2—外侧模板；
16-3—回填层侧模板； 17—前竖向顶升油缸；
18—后竖向顶升油缸； 19—后支腿； 20—栈桥施工区域；
21—前竖向转向轴； 22—前竖向连接件； 23—后连接梁；
24—后垫梁； 25—纵向桥面板； 26—上加固梁；
27—下加固梁； 28—前水平连接梁； 29—上吊梁；
30—吊耳； 31—竖向倒链； 32—中部连接梁；
33—渣土堆。
具体实施方式
如图1、图2及图3所示的一种全液压履带式自行栈桥，包括沿所施工隧道13长度方向布设的主桥、布设于所述主桥的正前方且与所述主桥前端铰接的前引桥8和布设于所述主桥的正后方且与所述主桥后端铰接的后引桥1，还包括左右两个对称布设且对隧道仰拱15上的仰拱回填层9与所施工隧道13的矮边墙14进行成型施工的矮边墙与仰拱回填施工模板16，两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板16对称布设于所述主桥的左右两侧且二者布设于同一水平面上；所施工隧道13的隧道二次衬砌为对所施工隧道13的隧道洞进行全断面支护的二次衬砌；所述隧道二次衬砌包括对所施工隧道13的拱墙进行支护的拱墙衬砌和位于所述拱墙衬砌正下方且对所施工隧道13底部进行支护的隧底衬砌，所述拱墙衬砌和所述隧底衬砌均为混凝土衬砌且二者的横截面均为拱形；所述隧底衬砌包括隧道仰拱15和左右两个对称布设于隧道仰拱15两侧上方的矮边墙14，所述拱墙衬砌的左右两侧底部与隧道仰拱15之间均通过一个所述矮边墙14连接；
所述主桥包括左右两个对称布设的主梁4、多道由前至后连接于两个所述主梁4之间的分配梁10和支撑于多道所述分配梁10上的桥面结构，两个所述主梁4呈平行布设且二者布设于同一水平面上，多道所述分配梁10均呈平行布设且其均布设于同一水平面上，所述主梁4和分配梁10均呈水平布设；所述主梁4沿所施工隧道13的长度方向布设，所述分配梁10与主梁4呈垂直布设；两个所述主梁4通过多道所述分配梁10紧固连接为一体；每个所述主梁4的外侧下方均设置有一个所述矮边墙与仰拱回填施工模板16，每个所述主梁4外侧均设置有对矮边墙与仰拱回填施工模板16进行吊装的吊装结构；所述矮边墙与仰拱回填施工模板16包括对矮边墙14与仰拱回填层9进行成型施工的成型模板和布设于所述成型模板内侧的模板支撑架16-1，所述成型模板与主梁4呈平行布设，所述成型模板通过模板支撑架16-1与所述吊装结构连接；所述成型模板包括一个外侧模板16-2和一个对仰拱回填层9的外侧壁进行成型的回填层侧模板16-3，所述回填层侧模板16-3位于外侧模板16-2底部内侧且二者的长度相同，所述回填层侧模板16-3的底部与外侧模板16-2的内侧底部紧固连接为一体且二者的前端相平齐；
所述外侧模板16-2包括对矮边墙14的内侧壁进行成型的矮边墙侧模板和位于隧道仰拱15一侧上方的仰拱侧部成型模板，所述仰拱侧部成型模板连接于所述矮边墙侧模板与回填层侧模板16-3之间；所述矮边墙侧模板连接于所述仰拱侧部成型模板的外侧上方，所述矮边墙侧模板与所述仰拱侧部成型模板的长度均与回填层侧模板16-3的长度相同且二者的前端均与回填层侧模板16-3的前端相平齐，所述矮边墙侧模板与所述仰拱侧部成型模板的横截面均为弧形；所述矮边墙侧模板的外表面为成型面且其横截面结构和尺寸均与矮边墙14的内侧壁横截面结构和尺寸相同；所述仰拱侧部成型模板的底面为成型面且其横截面结构和尺寸均与所处位置处隧道仰拱15的上表面横截面结构和尺寸相同；所述仰拱回填层9位于隧道仰拱15正上方且其位于两个所述成型模板的回填层侧模板16-3之间，所述回填层侧模板16-3为由上至下逐渐向外倾斜的平直模板；
所述主桥的前端下方设置有前行走及支撑结构，所述主桥的后端下方设置有后行走及支撑结构；所述前行走及支撑结构包括位于所述主桥前端下方的前行走机构6、连接于前行走机构6与所述主桥前端之间的前竖向顶升油缸17和两个对称支撑于所述主桥前端左右两侧下方的前支腿5，每个所述前支腿5均支撑于一个所述主梁4正下方，两个所述前支腿5对称布设于前行走机构6的左右两侧；所述后行走及支撑结构包括位于所述主桥后端下方的后行走机构2、连接于后行走机构2与所述主桥后端之间的后竖向顶升油缸18和两个对称支撑于所述主桥后端左右两侧下方的后支腿19，每个所述后支腿19均支撑于一个所述主梁4正下方，两个所述后支腿19对称布设于后行走机构2的左右两侧；两个所述前支腿5和两个所述后支腿19均为竖向支腿，所述前行走机构6为履带式行走机构。
所述仰拱回填层9的宽度由上至下逐渐增大。
本实施例中，所述隧底衬砌和仰拱回填层9组成隧底支护及填充结构11，所述矮边墙与仰拱回填施工模板16还包括支立于所述成型模板前侧且对所述成型模板前部进行封堵的前侧封堵模板，所述前侧封堵模板呈竖直向布设且其形状和尺寸均与所述隧底支护及填充结构11的横截面形状和尺寸相同。
实际施工时，所述矮边墙与仰拱回填施工模板16与所述前侧封堵模板相配合对隧底支护及填充结构11进行成型施工，操作简便，且能有效确保隧底支护及填充结构11的施工质量，并能有效提高施工效率，经济实用。
为确保隧道洞洞口处隧底支护及填充结构11的施工质量，所述矮边墙与仰拱回填施工模板16还包括支立于所述成型模板后侧且对所述成型模板后部进行封堵的后侧封堵模板，所述后侧封堵模板呈竖直向布设且其形状和尺寸均与所述前侧封堵模板的形状和尺寸相同。
如图3所示，本实施例中，两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板16的模板支撑架16-1前端之间通过前水平连接梁28进行连接且二者后端之间通过后水平连接梁进行连接，所述前水平连接梁28和所述后水平连接梁均与主梁4呈垂直布设且二者均为模板连接梁；所述吊装结构包括布设于主梁4前部外侧且对前水平连接梁28进行吊装的前吊装结构和布设于主梁4后部外侧且对所述后水平连接梁进行吊装的后吊装结构，所述前吊装结构和所述后吊装结构的结构相同且二者均为竖向吊装结构，每个所述模板连接梁的左右两侧正上方均设置有一个所述竖向吊装结构。
为确保两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板16的平稳性，所述前水平连接梁28和所述后水平连接梁之间还由前至后布设有多个中部水平连接梁，多个所述中部水平连接梁均与前水平连接梁28呈平行布设，所述前水平连接梁28、所述后水平连接梁和多个所述中部水平连接梁均布设于同一水平面上。每个所述中部水平连接梁均为连接于两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板16模板支撑架16-1的所述模板连接梁，每个所述中部水平连接梁的左右两侧正上方均设置有一个所述竖向吊装结构。
本实施例中，如图3所示，所述竖向吊装结构包括竖向倒链31、固定于主梁4上部外侧的上吊梁29和安装在上吊梁29外端底部的吊耳30，所述竖向倒链31连接于吊耳30与位于其正下方的所述模板连接梁之间。采用竖向倒链31对矮边墙与仰拱回填施工模板16进行吊装，不仅吊装简便、平稳，并且能满足模板位置微调的目的，同时拆装简便。
行走机构又称“行路机构”，是汽车或拖拉机底盘的一部分，一般包括车架、前桥、后桥、悬挂系统和车轮等结构。行走机构中直接与路面接触的部分是车轮，称为轮式行走机构。此外，还有半履带式行走机构、车轮-履带式行走机构和履带式行走机构等几种。
本实施例中，所述前行走机构6与后行走机构2组成栈桥行走系统。所述前行走机构6为履带式行走机构，所述后行走机构2为轮式行走机构。
实际使用时，所述前行走机构6与后行走机构2也可以采用其它类型的行走机构，只需能满足栈桥自动行走需求即可。
为操作简便、实现方便且行走控制方便，所述前行走机构6为主动行走机构，所述后行走机构2为被动行走机构。本实施例中，所述前行走机构6与后行走机构2均呈水平布设且二者均布设于所述主桥的正下方，所述前行走机构6底部和后行走机构2底部之间的竖向间距与隧道仰拱15底面中部和仰拱回填层9上表面之间的竖向间距相同。实际使用时，所述前行走机构6支撑于隧道洞底部的开挖面上，所述后行走机构2支撑于隧道洞外侧的支撑结构上或仰拱回填层9上。其中，所述隧道仰拱15底面中部和仰拱回填层9上表面之间的竖向间距为隧底支护及填充结构11的中部厚度。
本实施例中，两个所述前支腿5和前行走机构6均布设于同一竖直面上且三者均位于所施工隧道13的同一个隧道横断面上，两个所述后支腿19均布设于同一竖直面上且二者均位于所施工隧道13的同一个隧道横断面上，所述后行走机构2位于后支腿19后侧。
多道所述分配梁10中位于最前端的分配梁10为前端分配梁，两个所述前支腿5和前行走机构6均与所述前端分配梁布设于同一竖直面上；所述前行走机构6位于所述前端分配梁的正下方。
所述前竖向顶升油缸17安装于所述前端分配梁底部，所述前竖向顶升油缸17正下方安装有随前竖向顶升油缸17同步进行竖向上下移动的前竖向连接件22，所述前行走机构6上安装有前竖向转向轴21，所述前竖向连接件22底部安装有供前竖向转向轴21安装的竖向铰接座，所述前竖向转向轴21与所述竖向铰接座之间以铰接方式连接。
所述履带式行走机构包括左右两个对称布设的履带轮6-1和连接于两个所述履带轮6-1之间的前轮架6-2，所述前竖向顶升油缸17、前竖向连接件22、前竖向转向轴21和前轮架6-2由上至下布设于同一竖直线上；
所述前竖向转向轴21为安装于前轮架6-2上且由转向马达驱动在水平面上进行转动的转向轴，两个所述履带轮6-1均为由行走马达驱动进行前后移动的行走机构；所述转向马达和所述行走马达均为液压马达。
为确保支撑稳固性，两个所述前支腿5中部之间通过中部连接梁32进行连接，所述前竖向连接件22从中部连接梁32中部穿过，所述中部连接梁32中部开有供前竖向连接件22安装的安装孔。
所述中部连接梁32的左右两侧上部对称布设有一道上加固梁26且其左右两侧下部对称布设有一道下加固梁27，每个所述前支腿5与中部连接梁32之间均通过一道所述上加固梁26和一道所述下加固梁27紧固连接为一体，所述前支腿5、中部连接梁32、上加固梁26和下加固梁27均布设于同一竖直面上；
所述上加固梁26为由上至下逐渐向内倾斜的倾斜梁，所述下加固梁27为由上至下逐渐向外倾斜的倾斜梁。
本实施例中，所述前竖向连接件22为竖向连接柱。
本实施例中，所述后行走机构2上安装有后竖向转向轴，所述后竖向转向轴上部与所述后竖向连接件之间以铰接方式连接；所述后竖向顶升油缸18、所述后竖向转向轴和后行走机构2由上至下布设于同一竖直线上。
所述后行走机构2包括后轮架和左右两列对称安装于所述后轮架上的行走轮，每列所述行走轮均包括多个由前至后布设于同一竖直面上的行走轮。为避免行走轮对仰拱回填面(即仰拱回填层9的上表面造成损伤)，所述行走轮为由圆形钢管制成的滚轮，所述圆形钢管的外侧管壁光滑。
本实施例中，两个所述前支腿5和两个所述后支腿19均为上端紧固固定于主梁4底部的钢支腿，制成稳固、可靠且经久耐用。
由于隧道开挖过程中，所述隧道仰拱15所处位置处的开挖面(即隧道洞底部)工况较复杂，其高低凸凹不平整，并且有渗水，一般的轮胎等行走机构根本无法在其上实现行走动作，而履带式行走机构正好能适应这样复杂的工况，并且能发挥很好的作用。液压履带式行走机构是以液压马达为动力的来源，其运行较稳定、可靠，并且还可以让履带式行走机构实现转弯，能有效解决栈桥在使用过程中由于走偏而带来的麻烦。因而，栈桥行走系统中主动行走机构采用液压马达驱动的履带式行走机构直接在开挖面上行走，不仅行走平稳，并能适应开挖面不平整工况下的顺利、安全且快速行走需求；而被动行走机构在洞口外侧的支撑结构或已经浇筑完成的仰拱回填面上行走。栈桥行走系统中主动行走机构采用液压系统驱动，液压系统操作简单，对工作环境要求较低，后期的维护保养的成本也较低，非常适合用于隧道施工中。
本实施例中，所述前引桥8为位于所述主桥正前方的前侧支撑架，所述主桥的正前方设置有推动前引桥8进行上下转动的前推动机构；所述前推动机构包括左右两个对称布设的前伸缩油缸7-1，每个所述主梁4的正前方均设置有一个所述前伸缩油缸7-1，所述前伸缩油缸7-1位于前引桥8下方；每个所述主梁4的前端均安装有一个对前伸缩油缸7-1进行支撑的前油缸支架和一个对前引桥8进行支撑的前引桥支架，所述前引桥8为所述前引桥支架前方且二者之间以铰接方式连接，所述前伸缩油缸7-1位于所述前油缸支架前方，每个所述前伸缩油缸7-1的缸体均以铰接方式安装于对其进行支撑的所述前油缸支架上，每个所述前伸缩油缸7-1的油缸伸缩杆均以铰接方式安装在前引桥8上；所述前引桥支架为由后向前逐渐向下倾斜的倾斜架。实际使用时，通过前伸缩油缸7-1能简便实现前引桥8上下转动，实际操控简便，并且使用效果好。
本发明所述的全液压履带式自行栈桥，还包括多个由左至右对称布设于后引桥2前侧下方的后垫梁24，所述后垫梁24为竖直向支撑于后引桥2下方的支撑梁。
本实施例中，多个所述后垫梁24沿所述主桥的宽度方向布设于同一竖直面上。
所述后引桥1为位于所述主桥正后方的后侧支撑架，所述主桥的正后方设置有推动后引桥1进行上下转动的后推动机构；所述后推动机构包括左右两个对称布设的后伸缩油缸7-2，每个所述主梁4的正后方均设置有一个所述后伸缩油缸7-2，所述后伸缩油缸7-2位于后引桥1下方；每个所述后伸缩油缸7-2的缸体均以铰接方式安装于后连接梁23上，每个所述后伸缩油缸7-2的油缸伸缩杆与后引桥8之间通过后倒链进行连接，所述后倒链与后伸缩油缸7-2的油缸伸缩杆和后引桥8之间均以铰接方式连接；每个所述主梁4的后部均设置有一个对后引桥2进行支撑的后引桥支架，所述后引桥2位于所述后引桥支架后方且二者之间以铰接方式连接，所述后引桥支架为由前向后逐渐向下倾斜的倾斜架。
本实施例中，所述后引桥支架位于后行走机构2前侧。
如图3所述，两个所述主梁4的后端上部之间通过后连接梁23进行连接，所述后连接梁23与分配梁10呈平行布设。
所述后竖向顶升油缸18安装于后连接梁23的正下方；所述后竖向顶升油缸18正下方安装有随前后竖向顶升油缸18同步进行竖向上下移动的后竖向连接件，所述后竖向顶升油缸18通过所述后竖向连接件与后行走机构2连接，因而实际安装简便，并且使用方便，使用效果好。
本实施例中，如图3所示，所述矮边墙侧模板的上表面为水平面且其与矮边墙14的上表面相平齐，所述回填层侧模板16-3的上表面为水平面且其与仰拱回填层9的上表面相平齐。实际进行混凝土浇筑施工时非常简便，并且能有效确保所施工成型隧底支护及填充结构11的成型质量。
所述主梁4的竖向高度为1.3m～1.5m。本实施例中，所述主梁4的竖向高度为1.4m。实际加工时，可根据具体需要，对主梁4的竖向高度进行相应调整。
所述主梁4的横截面为工字形且其由底板、位于所述底板正上方的顶板和连接于所述底板与所述顶板中部之间的腹板组成，所述底板和所述顶板均为呈水平布设的长方形平板，所述腹板为呈竖直向布设的长方形平板。本实施例中，所述底板、所述顶板和所述腹板均为平直钢板且所述腹板与所述底板和所述顶板之间均以焊接方式进行连接。
并且，所述分配梁10连接于两个所述主梁4的所述腹板下部之间。
由于主梁4采用横截面为工字形的梁体，结构整体性和稳固性好，并且支撑结果好。所述主梁4采取钢板焊接而成的实腹板结构形式，其刚度、强度和稳定性较好，在满足隧道内机械设备正常通行的情况下，主梁4的高度设计为1.4m，其高度较低，挖掘机、运送车、出渣车、砼车、混凝土泵送设备等机械设备在栈桥移动上时，机械设备的底盘高度超过了主梁4的顶面高度，机械设备不仅能在栈桥上平稳行走，并且能在栈桥上自由的进行旋转作业。这一结构形式很大程度上改善了施工的环境，为机械设备施工提供施工条件和施工空间，不会限制各机械设备的使用空间和使用效果，使隧道施工中诸多工序均可以借助机械设备辅助完成，大大降低了工人劳动强度，提高施工的效率，减小施工的安全隐患，为隧道施工降低了成本。因而，所述主梁4采用实腹工字型钢梁既可以满足隧道机械设备的使用，同时其两侧主梁形成栈桥的“护栏”，为车辆的通行和施工作业人员提供可靠的安全保障。
本实施例中，所述桥面结构包括左右两个对称布设的纵向桥面结构3。
多道所述分配梁10组成横向支撑结构，每个所述纵向桥面结构3均包括多道由左向右支撑于所述横向支撑结构上的纵向支撑梁12和一个支撑于多道所述纵向支撑梁12上的纵向桥面板25，所述纵向桥面板25为长方形水平钢板，多道所述纵向支撑梁12均与主梁4呈平行布设且均布设于同一水平面上。采用两个所述纵向桥面结构3，能满足双向通行需求，并且支撑稳固、可靠，所述纵向桥面结构3同时能进一步提高栈桥的整体性。本实施例中，所述纵向支撑梁12为工字钢梁，连接方便、连接强度高且连接可靠。
本实施例中，两个所述纵向桥面板25之间的区域为用于施工隧道仰拱15与仰拱回填层9的仰拱及仰拱回填施工区域。实际施工时，也可以通过所述仰拱及仰拱回填施工区域进行施工，施工方式灵活。
为方便使用且减少栈桥的移动次数，同时为将栈桥施工与所施工隧道13二次衬砌中的拱墙衬砌施工过程相配合，进一步提高隧道支护结构的施工高效性，并确保施工质量，所述成型模板的长度不小于2L；其中，L为对所施工隧道13二次衬砌中的拱墙衬砌进行施工的衬砌台车的施工长度。
所述衬砌台车的施工长度为所述衬砌台车中对所述拱墙衬砌进行成型的拱墙衬砌模板的纵向长度，所述拱墙衬砌模板的纵向长度为所述拱墙衬砌模板沿所施工隧道13长度方向上的长度。
如图1所示，所述主桥下方位于所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的区域为栈桥工作区域，所述栈桥工作区域的长度大于所述成型模板的长度；所述栈桥工作区域的长度为所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的水平净距；
所述栈桥工作区域分为栈桥施工区域和位于所述栈桥施工区域正前方的前方工作区域，所述栈桥施工区域为对所述隧底衬砌与仰拱回填层9进行施工的栈桥施工区域20；所述栈桥施工区域20的长度为2L；
所述成型模板的后端与栈桥施工区域20后端相平齐或位于栈桥施工区域20后侧，所述成型模板的前端与栈桥施工区域20前端相平齐或位于栈桥施工区域20前侧。其中，所述栈桥施工区域20为栈桥每一次移动到位后对隧底支护及填充结构11的施工区域，即隧底支护及填充结构11所处的区域。
本实施例中，所述的L＝12m。
由于隧道施工中，二衬台车(即衬砌台车)的施工长度一般为12m，考虑到这一情况，在设计栈桥跨度时，栈桥下方仰拱层和回填层的施工区(即栈桥施工区域20)的长度设计为24m，即二衬台车每衬砌2模后，栈桥才前进1次，每次前进24m，这样能有效减少栈桥的移动次数，节省时间，提高施工效率。
本实施例中，所述回填层侧模板16-3和外侧模板16-2的长度均为24m且二者的前端部均与栈桥施工区域20的前端相平齐。这样，使栈桥与二衬台车相配合使用，采用栈桥完成所述隧底衬砌与仰拱回填层9同步施工后，再通过二衬台车对所述拱墙衬砌进行施工，能有效提高施工效率，并能确保所述隧底衬砌与所述拱墙衬砌的施工质量，有效提高所施工隧道13的隧道二次衬砌的施工效率和施工进度，并确保隧道二次衬砌的施工质量。
所述前行走机构6和后行走机构2之间的水平间距为27.5m～28.8m。所述主梁4的长度为29.5m～30.6m。所述后引桥1、所述主桥和前引桥8的纵向总长度为37m～38.2m。实际加工时，可根据具体需要，对前行走机构6和后行走机构2之间的水平间距、主梁4的长度以及所述后引桥1、所述主桥和前引桥8的纵向总长度分别进行相应调整。其中，所述后引桥1、所述主桥和前引桥8的纵向总长度指的是所述后引桥1和前引桥8均处于支撑状态(即栈桥处于工作状态)时所述后引桥1、所述主桥和前引桥8的纵向总体水平长度。
如图7所示，采用全液压履带式自行栈桥对隧道进行施工时，沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道13进行开挖过程中，利用全液压履带式自行栈桥由后向前分多个隧道节段对所施工隧道13的隧底衬砌与仰拱回填层9分别进行施工，过程如下：
步骤一、第一个隧道节段施工，包括以下步骤：
步骤101、栈桥移动到位：沿隧道纵向延伸方向由后向前将全液压履带式自行栈桥移动至当前所施工隧道节段的施工位置处，使所述主桥位于当前所施工隧道节段的隧道中心线正下方且使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使所述成型模板的后端与当前所施工隧道节段的后端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的后端面后侧，同时使所述成型模板的前端与当前所施工隧道节段的前端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的前端面前侧；此时，所述前行走机构6和两个所述前支腿5均位于前一个隧道节段内，前一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段前侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
步骤102、栈桥支模与调整：通过收缩前竖向顶升油缸17将所述全液压履带式自行栈桥前端下降，使两个所述前支腿5支撑于开挖成型的前一个隧道节段的隧道洞底部，并使前行走机构6处于悬空状态；同时，通过收缩后竖向顶升油缸18将所述全液压履带式自行栈桥后端下降，使两个所述后支腿19支撑于所施工隧道13外侧的支撑结构上，并使后行走机构2处于悬空状态；
所述支撑结构的上表面与所施工隧道13内仰拱回填层9的上表面相平齐，所述支撑结构与所施工隧道13内已施工完成的仰拱回填层9组成供后行走机构2行走的后侧行走道路；
本步骤中，待前竖向顶升油缸17和后竖向顶升油缸18均收缩后，使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使两个所述成型模板均移动到位；
步骤103、隧底衬砌与仰拱回填施工：利用步骤102中所述全液压履带式自行栈桥，对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层9分别进行施工；
步骤二、下一个隧道节段施工，包括以下步骤：
步骤201、栈桥前方行走道路清理：对开挖成型的当前所施工隧道节段的隧道洞底部进行清理，获得供全液压履带式自行栈桥的前行走机构6行走的前侧行走道路，详见图5；
步骤202、栈桥行走到位：沿隧道纵向延伸方向将全液压履带式自行栈桥向前行走至当前所施工隧道节段的施工位置处，使所述主桥位于当前所施工隧道节段的隧道中心线正下方且使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使所述成型模板的后端与当前所施工隧道节段的后端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的后端面后侧，同时使所述成型模板的前端与当前所施工隧道节段的前端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的前端面前侧；
本步骤中，所述全液压履带式自行栈桥向前行走过程中，所述前行走机构6在步骤201中所述前侧行走道路上向前行走，所述后行走机构2在上一个隧道节段内已施工完成的仰拱回填层9上向前行走，详见图6；所述上一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段后侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走之前，通过顶升前竖向顶升油缸17将所述全液压履带式自行栈桥前端顶升，使前行走机构6支撑于步骤201中所述前侧行走道路上，并使两个所述前支腿5处于悬空状态；同时，通过顶升后竖向顶升油缸18将所述全液压履带式自行栈桥后端顶起，使后行走机构2支撑于所述后侧行走道路上，并使两个所述后支腿19处于悬空状态；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位后，所述前行走机构6和两个所述前支腿5均位于前一个隧道节段内，前一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段前侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
步骤203、栈桥支模与调整：通过收缩前竖向顶升油缸17将所述全液压履带式自行栈桥前端下降，使两个所述前支腿5支撑于开挖成型的前一个隧道节段的隧道洞底部，并使前行走机构6处于悬空状态；同时，通过收缩后竖向顶升油缸18将所述全液压履带式自行栈桥后端下降，使两个所述后支腿19支撑于上一个隧道节段内已施工完成的仰拱回填层9上，并使后行走机构2处于悬空状态；
本步骤中，待前竖向顶升油缸17和后竖向顶升油缸18均收缩后，使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使两个所述成型模板均移动到位；
步骤204、隧底衬砌与仰拱回填施工：利用步骤203中所述全液压履带式自行栈桥，对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层9分别进行施工，详见图4；
步骤三、多次重复步骤二，直至完成所施工隧道13所有隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层9的施工过程。
步骤103中和步骤204中，所述全液压履带式自行栈桥处于工作状态，也称为正常通车状态，此时隧道内机械设备能利用所述全液压履带式自行栈桥进行自由通行，如渣土车可利用所述全液压履带式自行栈桥通行进行出渣、运送车辆能正常通行等，使隧底衬砌与仰拱回填施工不会对隧道开挖施工与出渣施工造成任何影响。
其中，隧道中心线也称为隧道中线，隧道中心线为所施工隧道13的中心线，隧道中心线为所施工隧道13的拱部开挖轮廓线的圆心所处的直线。
本实施例中，步骤102中所述支撑结构的长度不小于所述主桥的长度；
步骤101中由后向前将全液压履带式自行栈桥移动至当前所施工隧道节段的施工位置处时，所述全液压履带式自行栈桥向前行走至当前所施工隧道节段的施工位置处；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走之前，先将所述全液压履带式自行栈桥移动至所述支撑结构上；再通过伸长前伸缩油缸7-1将前引桥8向上转动直至前引桥8前端悬空，并通过伸长后伸缩油缸7-2将后引桥2向上转动直至后引桥2后端悬空；同时，通过顶升前竖向顶升油缸17将所述全液压履带式自行栈桥前端顶升，使前行走机构6支撑于所述支撑结构上，并使两个所述前支腿5处于悬空状态；并且，通过顶升后竖向顶升油缸18将所述全液压履带式自行栈桥后端顶起，使后行走机构2支撑于所述支撑结构上，并使两个所述后支腿19处于悬空状态；
并且，所述全液压履带式自行栈桥向前行走之前，对开挖成型的当前所施工隧道节段的隧道洞底部进行清理，获得供全液压履带式自行栈桥的前行走机构6行走的前侧行走道路；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走过程中，所述前行走机构6在所述前侧行走道路上向前行走，所述后行走机构2在所述支撑结构上向前行走。因而，本实施例中，步骤101中利用所述支撑结构使所述全液压履带式自行栈桥自行移动到位，移动过程平稳、可靠，并且无需借助其它任何移动设备，同时只需提前对隧道洞底部进行清理获得前侧行走道路即可。
实际施工时，步骤101中也可以采用其它移动设备将所述全液压履带式自行栈桥移动到位。
步骤103中和步骤204中进行隧底衬砌与仰拱回填施工时，所述隧底衬砌中隧道仰拱15施工方法为常规的隧道仰拱施工方法。并且，对隧道仰拱15进行施工时，不采用仰拱成型模板，因而无需耗费多余人力物力，只需浇筑混凝土完成隧道仰拱15施工即可。待隧道仰拱15终凝后，再利用两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板16对仰拱回填层9和隧道仰拱15左右两侧上方的矮边墙14进行同步施工即可。
本实施例中，所述全液压履带式自行栈桥中所述桥面结构包括左右两个对称布设的纵向桥面结构3，两个所述纵向桥面结构3之间的区域为用于施工隧道仰拱15与仰拱回填层9的仰拱及仰拱回填施工区域。
其中，所述仰拱及仰拱回填施工区域为两个所述纵向桥面结构3之间位于前后相邻两道所述分配梁10之间的开口。
步骤103中和步骤204中对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层9分别进行施工时，过程如下：
步骤A1、隧道仰拱施工：通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向当前所施工隧道节段的隧道洞底部浇筑混凝土，对当前所施工隧道节段的隧道仰拱15进行施工，获得施工成型的当前所施工隧道节段的隧道仰拱15；
步骤A2、矮边墙与仰拱回填层施工：通过两个所述成型模板的上部浇筑口同步向步骤A1中所述隧道仰拱15的左右两侧上方分别浇筑混凝土，直至所浇筑混凝土的上表面与外侧模板16-2的上表面相平齐，完成当前所施工隧道节段内两个所述矮边墙14的施工过程，施工成型的两个所述矮边墙14与隧道仰拱15浇筑为一体；同时，通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向两个所述成型模板的回填层侧模板16-3之间的成型腔内浇筑混凝土，完成当前所施工隧道节段内仰拱回填层9的施工过程，施工成型的仰拱回填层9与隧道仰拱15浇筑为一体。
所述成型模板的上部浇筑口为所述成型模板中外侧模板16-2上部与当前所施工隧道节段的隧道洞内壁之间的空腔。
本实施例中，为进一步确保隧道仰拱15的施工简便性和施工质量，所述隧道仰拱15位于两个所述成型模板之间，所述隧道仰拱15的左右两侧端面均为水平面且其左右两侧断面均与回填层侧模板16-3底部相平齐。因而，实际施工时，只需通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向两个所述成型模板下方浇筑混凝土即可，实际操作简便，并且不需借助模板便能完成隧道仰拱15的成型过程，并能确保隧道仰拱15的成型质量。
实际施工时，所述矮边墙14既可以位于仰拱回填层9上方且其底面与仰拱回填层9的上表面相平齐。此时，步骤A1中进行隧道仰拱施工过程中，通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向当前所施工隧道节段的隧道洞底部浇筑混凝土时，还需通过两个所述成型模板的上部浇筑口同步向两个外侧模板16-2与所述隧道洞内壁之间的空腔内浇筑混凝土，直至所浇筑混凝土的上表面与仰拱回填层9的上表面相平齐，完成当前所施工隧道节段内隧道仰拱15的施工过程。因而，实际施工灵活。
由于矮边墙14后续利用所述成型模板进行施工，因而步骤A1中只需对两个所述成型模板之间的仰拱段进行施工即可，能有效解决现有仰拱施工存在的混凝土一旦振捣就会向底部溜滑、无法进行振捣、必须借助模板才能确保仰拱成型质量等问题，由于两个所述成型模板之间的仰拱段弯曲半径较大，在不采用模板的情况下，也能确保两个所述成型模板之间仰拱段的拱形，同时也方便进行振动，并且混凝土振捣过程中不会出现向底部滑溜的问题，因而能有效确保隧道仰拱15的成型质量，并且无需借助成型模板，只需在两个所述成型模板之间下方倾倒混凝土即可，施工效率非常高，并且省工省时，经济使用。
另一方面，由于矮边墙与仰拱回填施工模板16将仰拱回填层9和矮边墙14的成型腔进行有效分离，因而能满足仰拱回填层9和矮边墙14同步施工且二者采用不同等级混凝土的实际施工需求。同时，由于矮边墙14借助矮边墙与仰拱回填施工模板16进行施工，能满足混凝土实际振捣需求，能有效确保所施工矮边墙14的施工质量，并能确保矮边墙14的强度，施工成型的矮边墙14不存在蜂窝麻面严重、外观质量差等问题。
另外，矮边墙与仰拱回填施工模板16的结构设计合理，外侧模板16-2为弧形模板，而回填层侧模板16-3为由上至下逐渐向靠近外侧模板16-2一侧倾斜的平直模板，结构简单、加工简便，并且实际施工简便，施工成型的仰拱回填层9的宽度由下至上逐渐缩小，支模及脱模简便，能有效解决现有矮边墙14施工时存在的施工成型的矮边墙台阶线型极差，导致二衬台车模板与其接触不紧密，错台和漏浆严重等问题。并且，矮边墙14与仰拱回填层9能实现一次浇筑成型，极大程度上提高了施工效率，缩短了施工工期。
另外，由于利用所述全液压履带式自行栈桥能一次性完成隧道仰拱15、矮边墙14与仰拱回填层9的施工过程，所述全液压履带式自行栈桥只需一次移动到位即可，因而无需等到隧道仰拱15完全终凝后再对矮边墙14与仰拱回填层9进行施工，只需隧道仰拱15初凝后，便可利用初凝后的隧道仰拱15作为矮边墙14的底部封堵模板对矮边墙14进行施工，从而进一步提高施工效率，并且进一步确保矮边墙14与隧道仰拱15支架的连接强度和连接质量，使隧道二次衬砌的整体性更强，进一步减少二次衬砌的施工缝，整体受力效果更佳。因而，采用本发明能有效避免现有施工方法中先对隧道仰拱进行超前施工再利用组合钢模板对矮边墙进行施工时存在的以下问题：第一、避免隧道仰拱超前施工后再利用组合钢模板对矮边墙进行施工时，矮边墙施工过程对已施工完成隧道仰拱可能造成的损害；第二、避免为防止矮边墙施工过程对已施工完成隧道仰拱可能造成的损害，必须等到隧道仰拱终凝后再对矮边墙进行施工，因而施工效率大幅度提高，施工工期有效缩短；第三、矮边墙与隧道仰拱连接处的施工质量与连接强度能得到保证，无需采用加强措施确保矮边墙与隧道仰拱的施工质量以及二者之间的连接强度，能有效节约施工成本，并能进一步提高施工效率，减少后期加强措施施工成本和施工工期。
本实施例中，步骤A1中通过两个所述成型模板的上部浇筑口同步向当前所施工隧道节段的隧道洞底部浇筑混凝土时，通过两个所述成型模板的上部浇筑口同步对称进行浇筑。
本实施例中，所述栈桥施工区域20的长度为2L；
所述成型模板的后端与栈桥施工区域20后端相平齐或位于栈桥施工区域20后侧，所述成型模板的前端与栈桥施工区域20前端相平齐或位于栈桥施工区域20前侧；
沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道13进行开挖过程中，由后向前同步对开挖成型的隧道洞进行初期支护，并获得所施工隧道13的隧道初期支护结构；所述隧道初期支护结构为对所述隧道洞的拱墙进行支护的初期支护结构；
步骤202中所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位后，采用所述衬砌台车由后向前对上一个隧道节段的拱墙衬砌进行施工；施工完成的拱墙衬砌与上一个隧道节段内已施工完成的所述隧底衬砌组成所述隧道二次衬砌，所述拱墙衬砌位于所述隧道初期支护结构内侧。
本实施例中，由于所述矮边墙侧模板的上表面为水平面且其与矮边墙14的上表面相平齐，所述回填层侧模板16-3的上表面为水平面且其与仰拱回填层9的上表面相平齐；所述矮边墙14位于仰拱回填层9上方且其底面与仰拱回填层9的上表面相平齐；
步骤102中和步骤203中两个所述成型模板均移动到位后，两个所述成型模板中所述矮边墙侧模板的上表面均与当前所施工节段内需施工矮边墙14的上表面相平齐；
所述隧底衬砌和仰拱回填层9组成隧底支护及填充结构11，所述矮边墙与仰拱回填施工模板16还包括支立于所述成型模板前侧且对所述成型模板前部进行封堵的前侧封堵模板，所述前侧封堵模板呈竖直向布设且其形状和尺寸均与所述隧底支护及填充结构11的横截面形状和尺寸相同；
步骤102中和步骤203中两个所述成型模板均移动到位后，还需采用所述前侧封堵模板对两个所述成型模板前部分别进行封堵，所述前侧封堵模板为对当前所施工隧道节段内所述隧底支护及填充结构11的前端面进行成型的成型模板；
步骤204中进行隧底衬砌与仰拱回填施工时，上一个所述隧道节段内已施工完成的所述隧底支护及填充结构11的后端面为对当前所施工隧道节段内所述隧底支护及填充结构11的后端面进行成型的成型模板。
本实施例中，步骤101中栈桥移动到位之前，还需在前一个隧道节段的隧道洞底部布设一个供前引桥8前端支顶的渣土堆33；
步骤101中栈桥移动到位后，通过收缩前伸缩油缸7-1将前引桥8向下转动，直至前引桥8前端支顶在渣土堆33上；同时，通过收缩后伸缩油缸7-2将后引桥2向下转动，直至后引桥2后端支顶在步骤102中所述支撑结构上；
步骤202中所述全液压履带式自行栈桥向前行走之前，通过伸长前伸缩油缸7-1将前引桥8向上转动，直至前引桥8前端悬空；同时，通过伸长后伸缩油缸7-2将后引桥2向上转动，直至后引桥2后端悬空；
步骤202中所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位之前，还需在前一个隧道节段的隧道洞底部布设一个供前引桥8前端支顶的渣土堆33；
步骤202中所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位后，通过收缩前伸缩油缸7-1将前引桥8向下转动，直至前引桥8前端支顶在渣土堆33上；同时，通过收缩后伸缩油缸7-2将后引桥2向下转动，直至后引桥2后端支顶在上一个隧道节段内已施工完成的仰拱回填层9上。
本实施例中，步骤102中所述支撑结构为由所施工隧道13开挖过程中产生且运送至所施工隧道13外侧的渣土堆成的洞外渣土堆。
其中，所述渣土堆33为由所施工隧道13开挖过程中产生的渣土堆成的洞内渣土堆。
所述全液压履带式自行栈桥向前行走之前，需要将所述全液压履带式自行栈桥前方的渣土堆33清理干净。清理时，将渣土车停放于所述全液压履带式自行栈桥上，并使渣土车位于前支腿5上部，再通过伸长前伸缩油缸7-1将前引桥8向上转动，且留出足够的空间，用挖掘机清理临时铺垫的渣土。
待所述全液压履带式自行栈桥前方的渣土堆33清理后且向前行走之前，先检查栈桥前方的路基是否平整，栈桥正下方已经浇筑的仰拱回填层9强度是否已经达到具备栈桥行走的条件。待条件都具备的情况下，才可进行栈桥行走。
所述全液压履带式自行栈桥向前行走时，首先伸长所述前竖向顶升油缸17，使所述履带式行走机构与地面充分接触，且前支腿5离开地面高度约20cm左右；之后，伸长所述后竖向顶升油缸18，使所述被动行走机构与已经浇筑好的仰拱回填层9充分接触，且后支腿19离开地面高度约20cm左右；然后，收缩后引桥1的斜拉油缸(即后伸缩油缸7-2)，使后引桥1脱离地面至少20cm，保证栈桥在行走时，后引桥1不与地面发生剐蹭；最后，控制所述履带式行走机构沿隧道中心平稳地向前行走。
步骤102中进行栈桥支模与调整时或步骤203中进行栈桥支模与调整时，通过收缩前竖向顶升油缸17将所述全液压履带式自行栈桥前端下降，将前竖向顶升油缸17收到零位，此时前支腿5与地面充分接触，所述履带式行走机构与地面脱离(即所述履带式行走机构处于悬空状态)；之后，收缩所述后竖向顶升油缸18使栈桥后端整体下降，直至后支腿19与已经浇筑完成的仰拱回填面充分接触，此时被动行走机构的行走轮与地面脱离(即被动行走机构处于悬空状态)；然后，使用挖掘机、装载机等机械设备，在所述履带式行走机构前方，所述前引桥8的下方铺设临时道路，以便车辆行走；回收所述前伸缩油缸7-1，将前引桥8缓慢下降，使前引桥8坐落于铺设的临时道路上；最后，伸长所述后伸缩油缸7-2，将后引桥1缓慢地放下，使其平稳坐落于所述支撑结构或仰拱回填面上，检查栈桥各个部位是否正常，若一切正常，此时栈桥处于正常工作状态。
本实施例中，步骤103中施工完成的仰拱回填层9的后端面与步骤102中所述支撑结构的前端面紧贴；
所述支撑结构的横截面为等腰梯形且其位于所施工隧道13的洞口正后方，所述支撑结构的宽度由上至下逐渐增大且其上部宽度大于所施工隧道13的开挖宽度。
所述支撑结构的前端面为对第一个隧道节段内所述隧底支护及填充结构11的后端面进行成型的成型模板。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种全液压履带式自行栈桥，其特征在于：包括沿所施工隧道(13)长度方向布设的主桥、布设于所述主桥的正前方且与所述主桥前端铰接的前引桥(8)和布设于所述主桥的正后方且与所述主桥后端铰接的后引桥(1)，其特征在于：还包括左右两个对称布设且对隧道仰拱(15)上的仰拱回填层(9)与所施工隧道(13)的矮边墙(14)进行成型施工的矮边墙与仰拱回填施工模板(16)，两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板(16)对称布设于所述主桥的左右两侧且二者布设于同一水平面上；所施工隧道(13)的隧道二次衬砌为对所施工隧道(13)的隧道洞进行全断面支护的二次衬砌；所述隧道二次衬砌包括对所施工隧道(13)的拱墙进行支护的拱墙衬砌和位于所述拱墙衬砌正下方且对所施工隧道(13)底部进行支护的隧底衬砌，所述拱墙衬砌和所述隧底衬砌均为混凝土衬砌且二者的横截面均为拱形；所述隧底衬砌包括隧道仰拱(15)和左右两个对称布设于隧道仰拱(15)两侧上方的矮边墙(14)，所述拱墙衬砌的左右两侧底部与隧道仰拱(15)之间均通过一个所述矮边墙(14)连接；
所述主桥包括左右两个对称布设的主梁(4)、多道由前至后连接于两个所述主梁(4)之间的分配梁(10)和支撑于多道所述分配梁(10)上的桥面结构，两个所述主梁(4)呈平行布设且二者布设于同一水平面上，多道所述分配梁(10)均呈平行布设且其均布设于同一水平面上，所述主梁(4)和分配梁(10)均呈水平布设；所述主梁(4)沿所施工隧道(13)的长度方向布设，所述分配梁(10)与主梁(4)呈垂直布设；两个所述主梁(4)通过多道所述分配梁(10)紧固连接为一体；每个所述主梁(4)的外侧下方均设置有一个所述矮边墙与仰拱回填施工模板(16)，每个所述主梁(4)外侧均设置有对矮边墙与仰拱回填施工模板(16)进行吊装的吊装结构；所述矮边墙与仰拱回填施工模板(16)包括对矮边墙(14)与仰拱回填层(9)进行成型施工的成型模板和布设于所述成型模板内侧的模板支撑架(16-1)，所述成型模板与主梁(4)呈平行布设，所述成型模板通过模板支撑架(16-1)与所述吊装结构连接；所述成型模板包括一个外侧模板(16-2)和一个对仰拱回填层(9)的外侧壁进行成型的回填层侧模板(16-3)，所述回填层侧模板(16-3)位于外侧模板(16-2)底部内侧且二者的长度相同，所述回填层侧模板(16-3)的底部与外侧模板(16-2)的内侧底部紧固连接为一体且二者的前端相平齐；
所述外侧模板(16-2)包括对矮边墙(14)的内侧壁进行成型的矮边墙侧模板和位于隧道仰拱(15)一侧上方的仰拱侧部成型模板，所述仰拱侧部成型模板连接于所述矮边墙侧模板与回填层侧模板(16-3)之间；所述矮边墙侧模板连接于所述仰拱侧部成型模板的外侧上方，所述矮边墙侧模板与所述仰拱侧部成型模板的长度均与回填层侧模板(16-3)的长度相同且二者的前端均与回填层侧模板(16-3)的前端相平齐，所述矮边墙侧模板与所述仰拱侧部成型模板的横截面均为弧形；所述矮边墙侧模板的外表面为成型面且其横截面结构和尺寸均与矮边墙(14)的内侧壁横截面结构和尺寸相同；所述仰拱侧部成型模板的底面为成型面且其横截面结构和尺寸均与所处位置处隧道仰拱(15)的上表面横截面结构和尺寸相同；所述仰拱回填层(9)位于隧道仰拱(15)正上方且其位于两个所述成型模板的回填层侧模板(16-3)之间，所述回填层侧模板(16-3)为由上至下逐渐向外倾斜的平直模板；
所述主桥的前端下方设置有前行走及支撑结构，所述主桥的后端下方设置有后行走及支撑结构；所述前行走及支撑结构包括位于所述主桥前端下方的前行走机构(6)、连接于前行走机构(6)与所述主桥前端之间的前竖向顶升油缸(17)和两个对称支撑于所述主桥前端左右两侧下方的前支腿(5)，每个所述前支腿(5)均支撑于一个所述主梁(4)正下方，两个所述前支腿(5)对称布设于前行走机构(6)的左右两侧；所述后行走及支撑结构包括位于所述主桥后端下方的后行走机构(2)、连接于后行走机构(2)与所述主桥后端之间的后竖向顶升油缸(18)和两个对称支撑于所述主桥后端左右两侧下方的后支腿(19)，每个所述后支腿(19)均支撑于一个所述主梁(4)正下方，两个所述后支腿(19)对称布设于后行走机构(2)的左右两侧；两个所述前支腿(5)和两个所述后支腿(19)均为竖向支腿，所述前行走机构(6)为履带式行走机构。
2.按照权利要求1所述的全液压履带式自行栈桥，其特征在于：所述前行走机构(6)为主动行走机构，所述后行走机构(2)为被动行走机构；
所述前行走机构(6)与后行走机构(2)均呈水平布设且二者均布设于所述主桥的正下方，所述前行走机构(6)底部和后行走机构(2)底部之间的竖向间距与隧道仰拱(15)底面中部和仰拱回填层(9)上表面之间的竖向间距相同。
3.按照权利要求1或2所述的全液压履带式自行栈桥，其特征在于：所述成型模板的长度不小于2L；其中，L为对所述拱墙衬砌进行施工的衬砌台车的施工长度；
所述主桥下方位于所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的区域为栈桥工作区域，所述栈桥工作区域的长度大于所述成型模板的长度；所述栈桥工作区域的长度为所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的水平净距；
所述栈桥工作区域分为栈桥施工区域和位于所述栈桥施工区域正前方的前方工作区域，所述栈桥施工区域为对所述隧底衬砌与仰拱回填层(9)进行施工的栈桥施工区域(20)；所述栈桥施工区域(20)的长度为2L；
所述成型模板的后端与栈桥施工区域(20)后端相平齐或位于栈桥施工区域(20)后侧，所述成型模板的前端与栈桥施工区域(20)前端相平齐或位于栈桥施工区域(20)前侧。
4.按照权利要求1或2所述的全液压履带式自行栈桥，其特征在于：两个所述前支腿(5)和前行走机构(6)均布设于同一竖直面上且三者均位于所施工隧道(13)的同一个隧道横断面上，两个所述后支腿(19)均布设于同一竖直面上且二者均位于所施工隧道(13)的同一个隧道横断面上，所述后行走机构(2)位于后支腿(19)后侧；
多道所述分配梁(10)中位于最前端的分配梁(10)为前端分配梁，两个所述前支腿(5)和前行走机构(6)均与所述前端分配梁布设于同一竖直面上；所述前行走机构(6)位于所述前端分配梁的正下方；
所述前竖向顶升油缸(17)安装于所述前端分配梁底部，所述前竖向顶升油缸(17)正下方安装有随前竖向顶升油缸(17)同步进行竖向上下移动的前竖向连接件(22)，所述前行走机构(6)上安装有前竖向转向轴(21)，所述前竖向连接件(22)底部安装有供前竖向转向轴(21)安装的竖向铰接座，所述前竖向转向轴(21)与所述竖向铰接座之间以铰接方式连接；
所述履带式行走机构包括左右两个对称布设的履带轮(6-1)和连接于两个所述履带轮(6-1)之间的前轮架(6-2)，所述前竖向顶升油缸(17)、前竖向连接件(22)、前竖向转向轴(21)和前轮架(6-2)由上至下布设于同一竖直线上；
所述前竖向转向轴(21)为安装于前轮架(6-2)上且由转向马达驱动在水平面上进行转动的转向轴，两个所述履带轮(6-1)均为由行走马达驱动进行前后移动的行走机构；所述转向马达和所述行走马达均为液压马达。
5.按照权利要求1或2所述的全液压履带式自行栈桥，其特征在于：两个所述矮边墙与仰拱回填施工模板(16)的模板支撑架(16-1)前端之间通过前水平连接梁(28)进行连接且二者后端之间通过后水平连接梁进行连接，所述前水平连接梁(28)和所述后水平连接梁均与主梁(4)呈垂直布设且二者均为模板连接梁；所述吊装结构包括布设于主梁(4)前部外侧且对前水平连接梁(28)进行吊装的前吊装结构和布设于主梁(4)后部外侧且对所述后水平连接梁进行吊装的后吊装结构，所述前吊装结构和所述后吊装结构的结构相同且二者均为竖向吊装结构，每个所述模板连接梁的左右两侧正上方均设置有一个所述竖向吊装结构；
所述竖向吊装结构包括竖向倒链(31)、固定于主梁(4)上部外侧的上吊梁(29)和安装在上吊梁(29)外端底部的吊耳(30)，所述竖向倒链(31)连接于吊耳(30)与位于其正下方的所述模板连接梁之间。
6.按照权利要求1或2所述的全液压履带式自行栈桥，其特征在于：所述主梁(4)的竖向高度为1.3m～1.5m；所述主梁(4)的横截面为工字形且其由底板、位于所述底板正上方的顶板和连接于所述底板与所述顶板中部之间的腹板组成，所述底板和所述顶板均为呈水平布设的长方形平板，所述腹板为呈竖直向布设的长方形平板；
所述分配梁(10)连接于两个所述主梁(4)的所述腹板下部之间。
7.按照权利要求1或2所述的全液压履带式自行栈桥，其特征在于：所述桥面结构包括左右两个对称布设的纵向桥面结构(3)；
所述矮边墙侧模板的上表面为水平面且其与矮边墙(14)的上表面相平齐，所述回填层侧模板(16-3)的上表面为水平面且其与仰拱回填层(9)的上表面相平齐；
所述隧底衬砌和仰拱回填层(9)组成隧底支护及填充结构(11)，所述矮边墙与仰拱回填施工模板(16)还包括支立于所述成型模板前侧且对所述成型模板前部进行封堵的前侧封堵模板，所述前侧封堵模板呈竖直向布设且其形状和尺寸均与所述隧底支护及填充结构(11)的横截面形状和尺寸相同。
8.一种利用如权利要求1所述自行栈桥对隧道进行施工的方法，其特征在于：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道(13)进行开挖过程中，利用全液压履带式自行栈桥由后向前分多个隧道节段对所施工隧道(13)的隧底衬砌与仰拱回填层(9)分别进行施工，过程如下：
步骤一、第一个隧道节段施工，包括以下步骤：
步骤101、栈桥移动到位：沿隧道纵向延伸方向由后向前将全液压履带式自行栈桥移动至当前所施工隧道节段的施工位置处，使所述主桥位于当前所施工隧道节段的隧道中心线正下方且使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使所述成型模板的后端与当前所施工隧道节段的后端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的后端面后侧，同时使所述成型模板的前端与当前所施工隧道节段的前端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的前端面前侧；此时，所述前行走机构(6)和两个所述前支腿(5)均位于前一个隧道节段内，前一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段前侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
步骤102、栈桥支模与调整：通过收缩前竖向顶升油缸(17)将所述全液压履带式自行栈桥前端下降，使两个所述前支腿(5)支撑于开挖成型的前一个隧道节段的隧道洞底部，并使前行走机构(6)处于悬空状态；同时，通过收缩后竖向顶升油缸(18)将所述全液压履带式自行栈桥后端下降，使两个所述后支腿(19)支撑于所施工隧道(13)外侧的支撑结构上，并使后行走机构(2)处于悬空状态；
所述支撑结构的上表面与所施工隧道(13)内仰拱回填层(9)的上表面相平齐，所述支撑结构与所施工隧道(13)内已施工完成的仰拱回填层(9)组成供后行走机构(2)行走的后侧行走道路；
本步骤中，待前竖向顶升油缸(17)和后竖向顶升油缸(18)均收缩后，使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使两个所述成型模板均移动到位；
步骤103、隧底衬砌与仰拱回填施工：利用步骤102中所述全液压履带式自行栈桥，对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层(9)分别进行施工；
步骤二、下一个隧道节段施工，包括以下步骤：
步骤201、栈桥前方行走道路清理：对开挖成型的当前所施工隧道节段的隧道洞底部进行清理，获得供全液压履带式自行栈桥的前行走机构(6)行走的前侧行走道路；
步骤202、栈桥行走到位：沿隧道纵向延伸方向将全液压履带式自行栈桥向前行走至当前所施工隧道节段的施工位置处，使所述主桥位于当前所施工隧道节段的隧道中心线正下方且使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使所述成型模板的后端与当前所施工隧道节段的后端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的后端面后侧，同时使所述成型模板的前端与当前所施工隧道节段的前端面相平齐或位于当前所施工隧道节段的前端面前侧；
本步骤中，所述全液压履带式自行栈桥向前行走过程中，所述前行走机构(6)在步骤201中所述前侧行走道路上向前行走，所述后行走机构(2)在上一个隧道节段内已施工完成的仰拱回填层(9)上向前行走；所述上一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段后侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走之前，通过顶升前竖向顶升油缸(17)将所述全液压履带式自行栈桥前端顶升，使前行走机构(6)支撑于步骤201中所述前侧行走道路上，并使两个所述前支腿(5)处于悬空状态；同时，通过顶升后竖向顶升油缸(18)将所述全液压履带式自行栈桥后端顶起，使后行走机构(2)支撑于所述后侧行走道路上，并使两个所述后支腿(19)处于悬空状态；
所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位后，所述前行走机构(6)和两个所述前支腿(5)均位于前一个隧道节段内，前一个隧道节段为位于当前所施工隧道节段前侧且与当前所施工隧道节段相邻的隧道节段；
步骤203、栈桥支模与调整：通过收缩前竖向顶升油缸(17)将所述全液压履带式自行栈桥前端下降，使两个所述前支腿(5)支撑于开挖成型的前一个隧道节段的隧道洞底部，并使前行走机构(6)处于悬空状态；同时，通过收缩后竖向顶升油缸(18)将所述全液压履带式自行栈桥后端下降，使两个所述后支腿(19)支撑于上一个隧道节段内已施工完成的仰拱回填层(9)上，并使后行走机构(2)处于悬空状态；
本步骤中，待前竖向顶升油缸(17)和后竖向顶升油缸(18)均收缩后，使所述主桥与当前所施工隧道节段的隧道中心线呈平行布设，并使两个所述成型模板均移动到位；
步骤204、隧底衬砌与仰拱回填施工：利用步骤203中所述全液压履带式自行栈桥，对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层(9)分别进行施工；
步骤三、多次重复步骤二，直至完成所施工隧道(13)所有隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层(9)的施工过程。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：所述全液压履带式自行栈桥中所述桥面结构包括左右两个对称布设的纵向桥面结构(3)，两个所述纵向桥面结构(3)之间的区域为用于施工隧道仰拱(15)与仰拱回填层(9)的仰拱及仰拱回填施工区域；
步骤103中和步骤204中对当前所施工隧道节段的所述隧底衬砌与仰拱回填层(9)分别进行施工时，过程如下：
步骤A1、隧道仰拱施工：通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向当前所施工隧道节段的隧道洞底部浇筑混凝土，对当前所施工隧道节段的隧道仰拱(15)进行施工，获得施工成型的当前所施工隧道节段的隧道仰拱(15)；
步骤A2、矮边墙与仰拱回填层施工：通过两个所述成型模板的上部浇筑口同步向步骤A1中所述隧道仰拱(15)的左右两侧上方分别浇筑混凝土，直至所浇筑混凝土的上表面与外侧模板(16-2)的上表面相平齐，完成当前所施工隧道节段内两个所述矮边墙(14)的施工过程，施工成型的两个所述矮边墙(14)与隧道仰拱(15)浇筑为一体；同时，通过所述仰拱及仰拱回填施工区域向两个所述成型模板的回填层侧模板(16-3)之间的成型腔内浇筑混凝土，完成当前所施工隧道节段内仰拱回填层(9)的施工过程，施工成型的仰拱回填层(9)与隧道仰拱(15)浇筑为一体；
所述成型模板的上部浇筑口为所述成型模板中外侧模板(16-2)上部与当前所施工隧道节段的隧道洞内壁之间的空腔。
10.按照权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述全液压履带式自行栈桥中所述成型模板的长度不小于2L；其中，L为对所述衬砌台车的施工长度；
所述主桥下方位于所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的区域为栈桥工作区域，所述栈桥工作区域的长度大于所述成型模板的长度；所述栈桥工作区域的长度为所述前行走及支撑结构与所述后行走及支撑结构之间的水平净距；
所述栈桥工作区域分为栈桥施工区域和位于所述栈桥施工区域正前方的前方工作区域，所述栈桥施工区域为对所述隧底衬砌与仰拱回填层(9)进行施工的栈桥施工区域(20)；所述栈桥施工区域(20)的长度为2L；
所述成型模板的后端与栈桥施工区域(20)后端相平齐或位于栈桥施工区域(20)后侧，所述成型模板的前端与栈桥施工区域(20)前端相平齐或位于栈桥施工区域(20)前侧；
沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道(13)进行开挖过程中，由后向前同步对开挖成型的隧道洞进行初期支护，并获得所施工隧道(13)的隧道初期支护结构；所述隧道初期支护结构为对所述隧道洞的拱墙进行支护的初期支护结构；
步骤202中所述全液压履带式自行栈桥向前行走到位后，采用所述衬砌台车由后向前对上一个隧道节段的拱墙衬砌进行施工；施工完成的拱墙衬砌与上一个隧道节段内已施工完成的所述隧底衬砌组成所述隧道二次衬砌，所述拱墙衬砌位于所述隧道初期支护结构内侧。
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