CN112627234A - 一种地下综合管廊施工设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地下综合管廊施工设备及施工方法。所述施工设备包括基坑围护结构、轨道连接器、行走钢轨和门式起重装置；所述基坑围护结构包括多根由U型钢板桩和H型钢支柱组合的复合桩并排咬合而成，所述轨道连接器包括底座和对称安装在底座上的两组轨道定位调节构件，轨道连接器底部与组合桩的H型钢支柱腹板连接，并在轨道连接器上安装钢轨；门式起重装置包括固定支腿、跨径调节支腿、连接两支腿的桥架和行走机构，门式起重装置通过行走机构与行走钢轨滑动连接。本发明将基坑支护与吊运设备结合到一体，相互之间充分利用，既增强了支护系统整体性，又减少了钢轨布设的占地面积，降低了环境污染，且工程施工完成后所有的设备可回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及地下综合管廊施工领域，具体是一种地下综合管廊施工设备及方法，该设备主要用于管廊基坑的施工、预制管廊的吊装，能够达到地下综合管廊绿色施工的目的。
背景技术
城市综合管廊是一种具有现代化、科学化、集约化等特征的的城市基础设 (谭忠盛，陈雪莹，王秀英，等.城市地下综合管廊建设管理模式及关键技术[J].隧道建设，2016，36(10)：1177.)。是指在城市地下建设集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道，有利于解决地下直埋管线所带来的反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题。城市综合管廊作为市政基础设施，常常在城区修建，而城区对生态环保、城市交通、景观效果要求较高，这使得综合管廊建设难度增加，因此“绿色建造”概念应当贯穿整个管廊建设(吴朴，孙挺翼，刘丰军.浅谈城市综合管廊的“绿色建造”理念[J].公路交通科技(应用技术版)，2017(5)：201.)。
由于地下综合管廊、管道一般埋深较浅，而矩形断面有更高的空间利用率，因此一般采用矩形断面，其施工常采用明挖的方法，基坑开挖后需要施工基坑围护桩，然后采用现场现浇和工厂预制两种施工方法进行管廊的施工。由于现浇施工需要较大的施工空间，而且土方开挖量也较大，混凝土达到设计强度方可拆除，施工周期长、成本高、施工程序繁杂，现场养护条件差导致工程质量无法保证，而且在施工过程中需要大量的混凝土，环保性较差，预制管廊施工更加环保，但是由于预制管廊吨位巨大，吊装运输设备要求较高，现有的管廊施工设备无法满足预制管廊施工条件，导致预制管廊施工存在很大困难。
目前管廊基坑围护桩主要包括SMW工法桩、U型钢板桩等，其中SMW 工法桩通过搅拌后的水泥土起止水作用，但是其施工过程需要消耗大量水泥，而且水泥在运输和搅拌过程中会产生大量粉尘、废弃泥浆和置换土，形成环境污染，并不符合现在城市综合管廊基础设施工的生态环保要求。U型钢板桩虽然具有良好的止水作用，但是其抗弯能力弱，无法可靠的支撑基坑的侧向土压力，而且现有的U型钢板桩都是正反交错拼接，其占地面积较大，这样便会导致钢板桩的两侧不在同一平面，其内表面和外表面均为凹凸状，对于后期需要连接工字钢或其它部件时，不时很方便，而且如果上面架设重型设备，其承重力也比较差。
对于管廊基坑的施工过程中，在基坑的土体运输、预制管廊的吊运安装、管线的吊运安装都是需要使用重型设备进行吊运，而一般管廊基坑外侧地面场地都比较狭窄，常规的汽车吊或履带吊都需要站立在基坑外侧地面上来进行吊运，对于狭窄的基坑这些普通的吊运设备都是无法正常使用，所以一般会采用在基坑围护结构上方架设门式吊运设备，而现有的U型钢板桩承重能力并不能达到要求。除此之外，由于管廊基坑一般延伸比较长，所以普通固定式的龙门吊并不适合，现有行走式龙门吊有轨道式和普通行走式，其普通行走式的龙门架对于底面不太平整的建筑工地并不适合，轨道式的龙门架，需要先铺设轨道，再架设龙门架；现有基坑围护结构在轨道铺设时，特别是钢板桩在进行轨道铺设时，并不是很方便，再加上轨道的轨距是固定的，不同轨道的拆装更换也很麻烦。而且，现有的龙门吊的宽度都是固定的，而管廊基坑由于地形或者周边建筑物的影响，其基坑的宽度会出现变化，不同宽度基坑需要架设不同宽度龙门吊，铺设不同宽度的轨道，龙门吊的架设工程以及轨道的拆装都比较复杂，从而导致施工成本大大增加。
发明内容
本发明针对现有管廊施工存在的缺点，结合地下综合管廊工程施工特点，充分考虑支护结构稳定性，结合“绿色建造”理念提出了一种地下综合管廊施工设备及方法，该施工设备将基坑支护与管廊的吊运结合到一起，既可以增强支护系统整体性，同时又可以减少钢轨布设的占地面积，具有可回收、施工迅速、支护效果好、起重设备适应性强的特点。
为了达到上述技术目的，本发明提供了一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：所述施工设备包括基坑围护结构、轨道连接器、行走钢轨和门式起重装置；
所述基坑围护结构是由多根组合桩并排连接而成，每个组合桩包括U型钢板桩和H型钢支柱，所述U型钢板桩的开口两端设有形状互补、开口相反且可相互插接的第一锁口、第二锁口，所述H型钢支柱焊接在U型钢板桩封口面，其上端高出U型钢板桩的上端面，并在H型钢支柱高出U型钢板桩部位的腹板上设有多个螺栓连接孔，H型钢支柱的下端面与U型钢板桩的下端面平齐；多根组合桩的开口朝向同一侧，每个组合桩端口的第一锁口与相邻组合桩另一端口的第二锁口相互咬合；
所述轨道连接器包括底座和对称安装在底座上的两组轨道定位调节构件，所述底座的底部设有带螺孔的连接座，在底座上部设有滑槽，并在底座上设有多个定位调节孔；每组轨道定位调节构件包括通过微调螺栓连接的轨道定位滑块和活动轨道卡扣，两组轨道定位调节构件的轨道定位滑块和活动轨道卡扣均嵌设在滑槽内，且两组轨道定位调节构件的活动轨道卡扣卡接面相对设置，并在两活动轨道卡扣之间形成轨道安装空间；在轨道定位滑块嵌入滑槽的部分设有定位螺孔，并通过定位调节螺栓穿过定位调节孔和定位螺孔将轨道定位滑块与连接底座定位连接；所述轨道连接器通过底部的连接座与组合桩的H型钢支柱腹板上部的螺栓连接孔连接，所述行走钢轨安装在两活动轨道卡扣之间形成轨道安装空间内，并通过两活动轨道卡扣卡紧；
所述门式起重装置包括固定支腿、跨径调节支腿、连接两支腿的桥架和对称设置在固定支腿与跨径调节支腿的底部的行走机构，所述行走机构与对应的支腿之间通过活动连接轴连接；门式起重装置通过行走机构与行走钢轨滑动连接，并可沿着行走钢轨移动；所述桥架包括安装在固定支腿顶端的固定段、安装在跨径调节支腿顶端的调节段和置于固定段、调节段之间的一个或两个或两个以上的拼接段，所述固定段、拼接段和调节段之间通过铆接或螺栓连接形成桥架整体；所述调节段与跨径调节支腿通过调节机构连接，跨径调节支腿在调节机构的作用沿着调节段水平移动。
本发明进一步的技术方案：在在桥架上安装有起重小车，所述起重小车安装在桥架中部，并在桥架的边缘设有围护拦；在固定支腿上安装攀爬架和控制部驾驶舱，所述行走机构为采用电力驱动的行走小车；在控制部驾驶舱内设有控制箱、控制面板和操作台，通过控制部驾驶舱控制起重小车和行走机构。
本发明较优的技术方案：所述U型钢板桩开口的其中一端向外水平弯折后向上垂直弯折再向内水平弯折形成外开口的U型第一锁口，另一端向外水平弯折后向下垂直弯折后再向内水平弯折形成内开口的U型第二锁口；且两个 U型钢板桩插接后，其敞口端面与封闭面均在同一平面上；所述型钢支柱焊接在U型钢板桩封口面的竖向中分线上。
本发明较优的技术方案：所述轨道连接器底座上的滑槽截面成凸型，所述活动轨道卡扣为7字型卡扣，所述活动轨道卡扣和轨道定位滑块平行轨道方向的宽度均与滑槽上部凸出部分的凹槽宽度相匹配；在轨道定位滑块底部设有与滑槽下部凹槽相匹配定位翼板，所述定位螺孔开设在定位翼板上，在活动轨道卡扣底部设有与滑槽下部凹槽相匹配相匹配的滑动翼板，所述定位调节孔对称等距分散在滑槽的槽口，并与定位螺孔垂直方向相对应。
本发明较优的技术方案：所述轨道连接器的微调螺栓包括平行设置的第一微调螺栓和第二微调螺栓，其中第一微调螺栓贯穿轨道定位滑块后与活动轨道卡扣上的螺纹卡孔连接，不穿过活动轨道卡扣；第二微调螺栓贯穿轨道定位滑块与活动轨道卡扣的螺纹孔连接，并穿过活动轨道卡扣；在第一微调螺栓和第二微调螺栓位于轨道定位滑块与活动轨道卡扣之间的部位设有垫片。
本发明较优的技术方案：所述轨道连接器的连接座是由两块连接板组成，两块连接板之间形成连接插槽，在两块连接板上对应设有多个连接螺孔；所述 H型钢支柱高出U型钢板桩部位的腹板对应插入连接座的连接插槽内，并通过锁紧螺栓固定锁紧。
本发明较优的技术方案：所述门式起重装置的固定支腿通过铆接或高强螺栓与固定段连接；所述门式起重装置拼接段的长度为度1.0～2.0m；所述调节机构设有一对，对称设置在调节段底部，每对调节段与跨径调节支腿连接面的U 形滑槽、对应设置在跨径调节支腿上端的行走轮和液压油缸，所述液压油缸固定安装在U形滑槽内，其活塞端与行走轮连接，并控制行走轮沿着U形滑槽左右滑动，所述行走轮设有电磁锁止机构；两对调节机构的液压油缸控制端通过信号线连接到控制部驾驶舱内。
本发明还提供了一种地下综合管廊施工方法，所述施工方法使用上述地下综合管廊施工设备，其具体施工步骤如下：
(1)场地整平，加工好基坑围护结构组合桩的U型钢板桩和H型钢支柱，并将其焊接成多根符合设计要求的支护桩，采用静压的方式组合桩压入基坑边缘，其桩底插入基坑底面以下的土层内，相邻两根组合桩接口咬合紧密形成基坑围护结构，其基坑围护结构的多根组合桩的桩顶标高在同一高度；
(2)组合好轨道连接器，并将组合好的轨道连接器安装在施工好的基坑围护结构，轨道连接器通过底部的连接座与每根组合桩的H型钢腹板固定连接；
(3)安装钢轨，并根据轨道规格调节卡扣位置，固定牢靠；
(4)安装门式起重装置，根据基坑的宽度组装门式起重机的桥架，并将桥架的固定段与固定支腿连接，跨径调节支腿与调节段通过调节机构连接，并调试其运行可靠性；将组装好的门式起重机通过固定支腿和跨径调节支腿底部的行走机构安装到铺设好的钢轨上，将起重小车安装到桥架上，将门式起重机的各个控制线路连到控制部驾驶舱，并完成试车工作；
(5)在设备组装完成好之后，按照常规的方式开始挖设管廊基坑，在挖设过程中通过，门式起重机将挖出的土方运出施工现场；
(6)在基坑挖设完成之后，便可通过门式起重装置将预制管廊吊装到基坑中进行管廊的安装；
(7)在管廊施工完成之后，将门式起重装置、钢轨、轨道连接器拆除，并将组合桩拔出，均可重复利用。
本发明进一步的技术方案：在管廊施工过程中，门式起重装置沿着轨道行驶，并在基坑宽度发生改变时，通过控制调节机构的液压油缸带动跨径调节支腿上部的行走轮沿着桥架底部的U形滑槽滑动，调整桥架的宽度，且在跨径调节支腿调整过程中，跨径调节支腿通过活动连接轴9向外或向内偏转，与行走机构之间形成小于90°或大于90°的夹角。
本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中轨道连接器与组合桩连接时，将每根组合桩的H型钢腹板上部插入轨道连接器底部的插槽内，并通过高强度螺栓固定连接；步骤(4)中门式起重装置安装到钢轨上时，利用微调螺栓和轨道卡扣两侧对称固定钢轨。
本发明包括改进U型钢板桩+H型钢复合支护体系、可调节式轨道与型钢连接器、组合式变跨径轨道式门式起重机三部分组成；所述可调节式轨道与型钢连接器包括连接器底座、轨道定位滑块和活动轨道卡扣，依据实际施工状况初步选定固定轨道定位滑块的螺栓孔，使各桩顶的定位滑块能基本保证在一条直线上；调节螺栓将活动轨道卡扣与轨道定位滑块连接为整体、并进行组合钢板桩施工轴线偏差微调的主调节螺栓，给轨道卡扣加劲、定位并微调位置的辅助螺栓，螺栓孔无法调整到位的微偏差通过钢制弹簧垫片与平垫片实现微调；固定螺栓与调节螺栓均选用高强螺栓。本发明中门式吊运架上的电磁锁止机构为现有的结构，起到锁止行走轮、确保结构稳固作用，在通电情况下开锁，允许行走轮运动，断电情况下锁止，限制行走轮运动；所述液压调节机构是调节跨径的动力机构，一端安装在行走部上，一端与桥架活动节连接，通过充放液压油对行走轮进行推拉，从而起到调节跨径的目的；本发明活动连接轴允许行走小车运行方向与下部横梁轴向产生一定夹角，再配合所述跨径调节支腿调整桥架跨径，从而实现门式起重机动态调整跨径，这主要适用于管廊节点处基坑宽度改变，避免拆装门式起重机。
本发明的有益效果：
(1)本发明中的基坑支护桩采用改进U型钢板桩与H型钢组合，U型钢板桩开口设有形制互补、开口相反的锁口，可以使支护桩并排连接，减少占地面积；型钢翼板与钢板桩间断焊或满焊或承插连接，加大截面抗弯刚度，增加了钢板型钢组合结构支护基坑的深度，增加了U型钢板的承重效果，U型钢板桩止水效果好，弥补了型钢止水效果不足的缺点；两者的组合既达到了很好的止水效果，又达到了很好的承重效果；
(2)本发明中的基坑支护桩的H型钢腹板上端设有螺栓连接孔，可以用于连接轨道连接器，并安装轨道，通过轨道连接器和轨道将下发的多根支护桩连为一体，其连接器和轨道可以作为支护桩的冠梁，其整体具有施工效率高、可靠性高、整体性好等特点，施工过程中无泥浆、环境污染小、施工占地小等，且工程施工完成后可以拔出回收重复利用，无地下残留物，复合管廊“绿色建设”理念；
(3)本发明中的轨道连接器下部与H型钢腹板采用螺栓连接，上部用来安装轨道，一方面为钢轨提供可靠的支撑，使H型钢类似钢轨枕木，另一方面通过钢轨将单个型钢连接成整体起到加强支护结构整体性的目的，类似于冠梁的作用，且能适应不通规格的H型钢，拆卸安装方便，可重复利用；
(4)本发明中的轨道连接器本发明的轨道连接器通过调节螺栓可以调节固定固定卡扣之间的距离，适应适应不同规格轨道的安装，并可通过微调螺栓在安装好轨道后进行轨距微调，具有牢固可靠、调节方便、适应范围广的优点。
(5)本发明的门式吊运架，其上部的桥架是由多段拼接而成，可以根据需要增加拼接段，延长门架的宽度，对于跨径变化较大时通过增加或减少标准节节数实现大范围调整跨径而且其中一个支撑腿与桥架端通过滑动机构连接，也可以在门架组装之后实现短距离的宽度调整，对于跨径变化较大时通过增加或减少标准节节数实现大范围调整跨径，实现了同一起重机可适应不同宽度基坑的目的；
(6)本发明门架底部设有行走机构与钢轨匹配，可以自动控制其沿着架设在基坑支架上方的轨道行驶，方便吊运；门架下部行走机构通过活动连接轴与上部结构连接，活动连接轴允许行走小车运行方向与下部横梁轴向产生一定夹角，再配合所述跨径调节支腿调整桥架跨径，从而实现门式起重机动态调整跨径，这主要适用于管廊节点处基坑宽度改变，避免拆装门式起重机；
本发明结合地下综合管廊工程施工特点，充分考虑支护结构稳定性，将基坑支护与基坑施工过程中的吊运设备结合到一体，相互之间充分利用，既增强了支护系统整体性，同时又减少了钢轨布设的占地面积，整体设备具有可回收、施工迅速、支护效果好、适应性强的特点；整个施工方法减少泥浆产生，降低了环境污染，其施工占地小，且工程施工完成后所有的设备可以回收重复利用，无地下残留物，符合管廊“绿色建设”理念。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中轨道与基坑围护桩连接示意图；
图3是本发明中轨道与基坑围护桩连接后的结构示意图；
图4是本发明中基坑围护结构的立体结构示意图；
图5是本发明中基坑围护结构的俯视图；
图6是本发明中基坑围护结构的组合桩结构示意图；
图7是本发明中轨道连接器的结构示意图；
图8是本发明中轨道连接器的横向剖开示意图；
图9是本发明中轨道连接器的轨道定位调节构件拆分结构示意图；
图10是本发明中轨道连接器的底座正面结构示意图；
图11是本发明中轨道连接器的底座底面结构示意图；
图12是本发明中门式起重结构的结构示意图；
图13是本发明中门式起重结构的桥架结构示意图；
图14是本发明的施工状态示意图。
图中：1—组合桩，100—U型钢板桩，101—H型钢支柱，102—第一锁口， 103—第二锁口，104—螺栓连接孔，2—连接器，200—底座，201—轨道定位滑块，2010—定位螺孔，2011—定位翼板，202—活动轨道卡扣，2020—滑动翼板，2021—螺纹卡孔，2022—螺纹孔，203—连接座，2030—连接板，2031 —连接插槽，2032连接螺孔，204—滑槽，205—定位调节孔，206—轨道安装空间，207—定位调节螺栓，208—第一微调螺栓，209—第二微调螺栓，210 —垫片，3—固定支腿，4—跨径调节支腿，5—桥架，500—固定段，501—调节段，502—拼接段，6—调节机构，600—U形滑槽，601—行走轮，602—液压油缸，7—攀爬架，8—行走机构，9—活动连接轴，10—起重小车，11—控制部驾驶舱，12—行走钢轨，13—围护栏，14—锁紧螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至14均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例提供的一种地下综合管廊施工设备，如图1所示，所述施工设备包括基坑围护结构、轨道连接器2、行走钢轨12和门式起重装置。如图4至图6 所示，所述基坑围护结构是由多根组合桩1并排连接而成，每个组合桩1包括 U型钢板桩100和型钢支柱101，所述H型钢支柱101，H型钢支柱101焊接在U型钢板桩100封口面的竖向中分线上，H型钢的上端高出U型钢板桩100 的上端面，并H型钢高出部位的腹板上设有多个螺栓连接孔104，型钢支柱101的下端面与U型钢板桩100的下端面平齐。所述U型钢板桩100的开口两端设有形状互补、开口相反且可相互插接的第一锁口102、第二锁口103；第一锁口102是将U型钢板桩100开口的其中一端向外水平弯折后向上垂直弯折再向内水平弯折形成外开口的U型锁口，第一锁口102的开口置于U型钢板桩100外，呈敞开状态；所述第二锁口103将U型钢板桩100开口的另一端向外水平弯折后向下垂直弯折后再向内水平弯折形成内开口的U型锁口，第二锁口103的开口朝向U型钢板桩100的板面，呈封闭状，但是不完全封闭，预留一个开口，方便插接。多根组合桩1拼接时，其开口朝向同一侧，每个组合桩1端口的第一锁口102与相邻组合桩另一端口的第二锁口102 相互插接，两个U型钢板桩100插接后，其敞口端面与封闭面均在同一平面上。
如图7至图10所示，实施例中的轨道连接器2包括底座200和对称安装在底座200上的两组轨道定位调节构件，每组轨道定位调节构件包括通过微调螺栓连接的轨道定位滑块201和活动轨道卡扣202。所述底座200的底部设有带螺孔的连接座203，所述连接座203是由两块连接板2030组成，两块连接板2030之间形成连接插槽2031，在两块连接板2030上对应设有多个连接螺孔2032；如图2和图3所示，所述轨道连接器2的H型钢支柱101高出U型钢板桩100部位的腹板对应插入连接座203的连接插槽2031内，并通过锁紧螺栓14固定锁紧。如图7至图10所示，在底座200上部设有截面成凸型的滑槽204，所述活动轨道卡扣202为7字型卡扣，所述活动轨道卡扣202和轨道定位滑块201平行轨道方向的宽度均与滑槽204上部凸出部分的凹槽宽度相匹配；在轨道定位滑块201底部设有与滑槽204下部凹槽相匹配定位翼板2011，所述定位螺孔2010开设在定位翼板2011上，在活动轨道卡扣202底部设有与滑槽204下部凹槽相匹配相匹配的滑动翼板2020，所述定位调节孔205对称等距分散在滑槽204的槽口，并与定位螺孔2010垂直方向相对应。两组轨道定位调节构件的轨道定位滑块201和活动轨道卡扣202均嵌设在滑槽204内，且两组轨道定位调节构件的活动轨道卡扣202卡接面相对设置，并在两活动轨道卡扣202之间形成轨道安装空间206，如图3所示，所述行走钢轨12安装在两活动轨道卡扣202之间形成轨道安装空间206内，并通过两活动轨道卡扣202卡紧；所述微调螺栓包括平行设置的第一微调螺栓208和第二微调螺栓 209，其中第一微调螺栓208贯穿轨道定位滑块201后与活动轨道卡扣202上的螺纹卡孔2021连接，不穿过活动轨道卡扣202；第二微调螺栓209贯穿轨道定位滑块201与活动轨道卡扣202的螺纹孔2022连接，并穿过活动轨道卡扣202，在第一微调螺栓208和第二微调螺栓209位于轨道定位滑块201与活动轨道卡扣20之间的部位设有垫片210，垫片210为钢制弹簧垫片和平垫片，可以起到固定和加强的作用；两个微调螺栓既增加了轨道定位滑块201 后与活动轨道卡扣202的连接强度，也可以实现轨距的微调。
实施例中的门式起重装置，如图11和图12所示，包括固定支腿3、跨径调节支腿4、连接两支腿的桥架5、安装在桥架5上的起重小车和对称设置在固定支腿3与跨径调节支腿4底部的行走机构8，所述行走机构8采用电力驱动的行走小车，在固定支腿3上安装攀爬架7和控制部驾驶舱11，攀爬架7 可以用于攀爬到控制部驾驶舱11内，也可以攀爬到桥架5上安装和调整起重小车，在桥架5的边缘设有围护栏13，如图1所示，门式起重装置通过行走机构8与行走钢轨12滑动连接，并可沿着行走钢轨12移动，所述行走机构8 与对应的支腿之间通过活动连接轴9连接，活动连接轴9允许行走机构8运行方向与支腿下部横梁轴向产生一定夹角，再配合所述跨径调节支腿调整桥架跨径，从而实现门式起重机动态调整跨径，这主要适用于管廊节点处基坑宽度改变，避免拆装门式起重机。所述桥架5包括安装在固定支腿3顶端的固定段500、安装在跨径调节支腿4顶端的调节段501和置于固定段500、调节段 501之间的一个或两个或两个以上的拼接段502，所述拼接段502的长度为度 1.0～2.0m，固定段500、拼接段502和调节段501之间通过铆接或螺栓连接形成桥架整体，可以通过增加或减少拼接段501来大范围调整门架的跨度；所述固定支腿3通过铆接或高强螺栓与固定段500连接，所述调节段501与跨径调节支腿4通过两个平行设置的调节机构6连接，所述调节机构6包括设置在调节段501与跨径调节支腿4连接面的U形滑槽600、对应设置在跨径调节支腿4上端的行走轮601和液压油缸602，所述液压油缸602固定安装在U形滑槽600内，其活塞端与行走轮601连接，并控制行走轮601沿着U形滑槽600 左右滑动，所述行走轮601设有电磁锁止机构；所述控制部驾驶舱11内设有驾驶位和控制箱、控制面板，起重小车10、行走机构8以及液压油缸602的控制系统分别通过控制线与驾驶舱11内的控制箱连接，可以在驾驶舱内控制起重小车10的起重工作，控制行走机构8的前进、后退、停止以及调速；控制液压油缸602的伸缩，来调整跨径调节支腿4的位置，从而实现门架小跨度的微调。
本发明中的基坑围护桩安装时，可以采用工程施工用的锤击设备或静压装置将桩体压入基坑土层中，桩体可以根据需要通过焊接的方式进行延长，打入土体中的桩体之间通过U型钢板桩100端部的锁口相互咬合，可以起到很好的止水效果，并通过型钢支撑101增加围护桩的抗弯能力和承重强度，组合桩1通过其H型钢的腹板插入钢轨连接器2可以通过底部的连接插槽2031 内，并通过螺栓固定连接，在底座200安装好之后，便可在滑槽204内安装定位滑块201后与活动轨道卡扣202，定位滑块201后与活动轨道卡扣202通过微调螺栓连接，然后将其嵌入滑槽204内，并根据钢轨12的宽度来调整两个活动轨道卡扣202之间的距离，并在连接器上铺设钢轨12，钢轨安装好之后，通过活动轨道卡扣202固定卡主，钢轨还起到了冠梁的作用，将多个钢板桩连为一体。在需要微调轨距的时候，可以通过两根微调螺栓进行调整；在需要安装大尺寸的轨道时，只用松开调节螺栓207，调整两个活动轨道卡扣202之间的距离。本发明可以适应不同规格轨道卡定。
使用上述设备进行地下综合管廊施工方法，施工步骤如下：
(1)场地整平，加工好基坑围护结构组合桩的U型钢板桩和H型钢支柱，并将其焊接成多根符合设计要求的支护桩，采用静压的方式组合桩压入基坑边缘，其桩底插入基坑底面以下的土层内，相邻两根组合桩接口咬合紧密形成基坑围护结构，其基坑围护结构的多根组合桩的桩顶标高在同一高度，必要时可对复合支护桩焊接或铆接，增加入土深度。
(2)组合好轨道连接器，并将组合好的轨道连接器安装在施工好的基坑围护结构，轨道连接器通过底部的连接座与每根组合桩的H型钢腹板固定连接；轨道连接器与组合桩连接时，将每根组合桩的H型钢腹板上部插入轨道连接器底部的插槽内，并通过高强度螺栓固定连接；
(3)安装钢轨，并根据轨道规格调节卡扣位置，固定牢靠；
(4)安装门式起重装置，根据基坑的宽度组装门式起重机的桥架，并将桥架的固定段与固定支腿连接，固定支腿与桥架固定端节采用高强螺栓或铆接，连接牢固；跨径调节支腿与调节段通过调节机构连接，并调试其运行可靠性；将组装好的门式起重机通过固定支腿和跨径调节支腿底部的行走机构安装到铺设好的钢轨上，将起重小车安装到桥架上，利用微调螺栓和轨道卡扣两侧对称固定钢轨；将门式起重机的起重小车、液压油缸、行走小车的控制线路连到控制部驾驶舱，并完成试车工作；
(5)在设备组装完成好之后，按照常规的方式开始挖设管廊基坑，在挖设过程中通过，门式起重机将挖出的土方运出施工现场；
(6)在基坑挖设完成之后，便可通过门式起重装置将预制管廊吊装到基坑中进行管廊的安装；在管廊施工过程中，门式起重装置沿着轨道行驶，并在基坑宽度发生改变时，通过控制调节机构的液压油缸带动跨径调节支腿上部的行走轮沿着桥架底部的U形滑槽滑动，调整桥架的宽度，且在跨径调节支腿调整过程中，跨径调节支腿通过活动连接轴9向外或向内偏转，与行走机构之间形成小于90°或大于90°的夹角；
(7)在管廊施工完成之后，将门式起重装置、钢轨、轨道连接器拆除，并将组合桩拔出，均可重复利用。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：所述施工设备包括基坑围护结构、轨道连接器(2)、行走钢轨(12)和门式起重装置；
所述基坑围护结构是由多根组合桩(1)并排连接而成，每个组合桩(1)包括U型钢板桩(100)和H型钢支柱(101)，所述U型钢板桩(100)的开口两端设有形状互补、开口相反且可相互插接的第一锁口(102)、第二锁口(103)，所述H型钢支柱(101)焊接在U型钢板桩(100)封口面，其上端高出U型钢板桩(100)的上端面，并在H型钢支柱(101)高出U型钢板桩(100)部位的腹板上设有多个螺栓连接孔(104)，H型钢支柱(101)的下端面与U型钢板桩(100)的下端面平齐；多根组合桩(1)的开口朝向同一侧，每个组合桩(1)端口的第一锁口(102)与相邻组合桩另一端口的第二锁口(102)相互咬合；
所述轨道连接器(2)包括底座(200)和对称安装在底座(200)上的两组轨道定位调节构件，所述底座(200)的底部设有带螺孔的连接座(203)，在底座(200)上部设有滑槽(204)，并在底座(200)上设有多个定位调节孔(205)；每组轨道定位调节构件包括通过微调螺栓连接的轨道定位滑块(201)和活动轨道卡扣(202)，两组轨道定位调节构件的轨道定位滑块(201)和活动轨道卡扣(202)均嵌设在滑槽(204)内，且两组轨道定位调节构件的活动轨道卡扣(202)卡接面相对设置，并在两活动轨道卡扣(202)之间形成轨道安装空间(206)；在轨道定位滑块(201)嵌入滑槽(204)的部分设有定位螺孔(2010)，并通过定位调节螺栓(207)穿过定位调节孔(205)和定位螺孔(2010)将轨道定位滑块(201)与连接底座(200)定位连接；所述轨道连接器(2)通过底部的连接座(203)与组合桩的H型钢支柱(101)腹板上部的螺栓连接孔(104)连接，所述行走钢轨(12)安装在两活动轨道卡扣(202)之间形成轨道安装空间(206)内，并通过两活动轨道卡扣(202)卡紧；
所述门式起重装置包括固定支腿(3)、跨径调节支腿(4)、连接两支腿的桥架(5)和对称设置在固定支腿(3)与跨径调节支腿(4)的底部的行走机构(8)，所述行走机构(8)与对应的支腿之间通过活动连接轴(9)连接；门式起重装置通过行走机构(8)与行走钢轨(12)滑动连接，并可沿着行走钢轨(12)移动；所述桥架(5)包括安装在固定支腿(3)顶端的固定段(500)、安装在跨径调节支腿(4)顶端的调节段(501)和置于固定段(500)、调节段(501)之间的一个或两个或两个以上的拼接段(502)，所述固定段(500)、拼接段(502)和调节段(501)之间通过铆接或螺栓连接形成桥架整体；所述调节段(501)与跨径调节支腿(4)通过调节机构(6)连接，跨径调节支腿(4)在调节机构(6)的作用沿着调节段(501)水平移动。
2.根据权利要求1所述的一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：在在桥架(5)上安装有起重小车(10)，所述起重小车(10)安装在桥架(5)中部，并在桥架(5)的边缘设有围护拦(13)；在固定支腿(3)上安装攀爬架(7)和控制部驾驶舱(11)，所述行走机构(8)为采用电力驱动的行走小车；在控制部驾驶舱(11)内设有控制箱、控制面板和操作台，通过控制部驾驶舱(11)控制起重小车(10)和行走机构(8)。
3.根据权利要求1或2所述的一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：所述U型钢板桩(100)开口的其中一端向外水平弯折后向上垂直弯折再向内水平弯折形成外开口的U型第一锁口(102)，另一端向外水平弯折后向下垂直弯折后再向内水平弯折形成内开口的U型第二锁口(103)；且两个U型钢板桩(100)插接后，其敞口端面与封闭面均在同一平面上；所述型钢支柱(101)焊接在U型钢板桩(100)封口面的竖向中分线上。
4.根据权利要求1或2所述的一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：所述轨道连接器底座(200)上的滑槽(204)截面成凸型，所述活动轨道卡扣(202)为7字型卡扣，所述活动轨道卡扣(202)和轨道定位滑块(201)平行轨道方向的宽度均与滑槽(204)上部凸出部分的凹槽宽度相匹配；在轨道定位滑块(201)底部设有与滑槽(204)下部凹槽相匹配定位翼板(2011)，所述定位螺孔(2010)开设在定位翼板(2011)上，在活动轨道卡扣(202)底部设有与滑槽(204)下部凹槽相匹配相匹配的滑动翼板(2020)，所述定位调节孔(205)对称等距分散在滑槽(204)的槽口，并与定位螺孔(2010)垂直方向相对应。
5.根据权利要求1或2所述的一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：所述轨道连接器(2)的微调螺栓包括平行设置的第一微调螺栓(208)和第二微调螺栓(209)，其中第一微调螺栓(208)贯穿轨道定位滑块(201)后与活动轨道卡扣(202)上的螺纹卡孔(2021)连接，不穿过活动轨道卡扣(202)；第二微调螺栓(209)贯穿轨道定位滑块(201)与活动轨道卡扣(202)的螺纹孔(2022)连接，并穿过活动轨道卡扣(202)；在第一微调螺栓(208)和第二微调螺栓(209)位于轨道定位滑块(201)与活动轨道卡扣(202)之间的部位设有垫片(210)。
6.根据权利要求1或2所述的一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：所述轨道连接器(2)的连接座(203)是由两块连接板(2030)组成，两块连接板(2030)之间形成连接插槽(2031)，在两块连接板(2030)上对应设有多个连接螺孔(2032)；所述H型钢支柱(101)高出U型钢板桩(100)部位的腹板对应插入连接座(203)的连接插槽(2031)内，并通过锁紧螺栓(14)固定锁紧。
7.根据权利要求2所述的一种地下综合管廊施工设备，其特征在于：所述门式起重装置的固定支腿(3)通过铆接或高强螺栓与固定段(500)连接；所述门式起重装置拼接段(502)的长度为度1.0～2.0m；所述调节机构(6)设有一对，对称设置在调节段(501)底部，每对调节段(501)与跨径调节支腿(4)连接面的U形滑槽(600)、对应设置在跨径调节支腿(4)上端的行走轮(601)和液压油缸(602)，所述液压油缸(602)固定安装在U形滑槽(600)内，其活塞端与行走轮(601)连接，并控制行走轮(601)沿着U形滑槽(600)左右滑动，所述行走轮(601)设有电磁锁止机构；两对调节机构(6)的液压油缸(602)控制端通过信号线连接到控制部驾驶舱(11)内。
8.一种地下综合管廊施工方法，其特征在于所述施工方法使用权利要求1至7中任意一项所述的地下综合管廊施工设备，其具体施工步骤如下：
(1)场地整平，加工好基坑围护结构组合桩的U型钢板桩和H型钢支柱，并将其焊接成多根符合设计要求的支护桩，采用静压的方式组合桩压入基坑边缘，其桩底插入基坑底面以下的土层内，相邻两根组合桩接口咬合紧密形成基坑围护结构，其基坑围护结构的多根组合桩的桩顶标高在同一高度；
(2)组合好轨道连接器，并将组合好的轨道连接器安装在施工好的基坑围护结构，轨道连接器通过底部的连接座与每根组合桩的H型钢腹板固定连接；
(3)安装钢轨，并根据轨道规格调节卡扣位置，固定牢靠；
(4)安装门式起重装置，根据基坑的宽度组装门式起重机的桥架，并将桥架的固定段与固定支腿连接，跨径调节支腿与调节段通过调节机构连接，并调试其运行可靠性；将组装好的门式起重机通过固定支腿和跨径调节支腿底部的行走机构安装到铺设好的钢轨上，将起重小车安装到桥架上，将门式起重机的各个控制线路连到控制部驾驶舱，并完成试车工作；
(5)在设备组装完成好之后，按照常规的方式开始挖设管廊基坑，在挖设过程中通过，门式起重机将挖出的土方运出施工现场；
(6)在基坑挖设完成之后，便可通过门式起重装置将预制管廊吊装到基坑中进行管廊的安装；
(7)在管廊施工完成之后，将门式起重装置、钢轨、轨道连接器拆除，并将组合桩拔出，均可重复利用。
9.根据权利要求8一种地下综合管廊施工方法，其特征在于：在管廊施工过程中，门式起重装置沿着轨道行驶，并在基坑宽度发生改变时，通过控制调节机构的液压油缸带动跨径调节支腿上部的行走轮沿着桥架底部的U形滑槽滑动，调整桥架的宽度，且在跨径调节支腿调整过程中，跨径调节支腿通过活动连接轴9向外或向内偏转，与行走机构之间形成小于90°或大于90°的夹角。
10.根据权利要求8一种地下综合管廊施工方法，其特征在于：所述步骤(2)中轨道连接器与组合桩连接时，将每根组合桩的H型钢腹板上部插入轨道连接器底部的插槽内，并通过高强度螺栓固定连接；步骤(4)中门式起重装置安装到钢轨上时，利用微调螺栓和轨道卡扣两侧对称固定钢轨。
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