CN112942061B - 一种不降低通行效率的道路施工装备与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不降低通行效率的道路施工装备，包括大钢桥、小钢桥、施工机械和物料传送装置；大钢桥安装于待施工车道的上方，车辆可在大钢桥上行驶；大钢桥包括首尾的引桥模块和中间的施工模块，引桥模块是车辆上桥和下桥的坡道，与两端路面相接；施工模块两端分别与引桥模块相连，施工模块下方为施工空间，用于放置各类施工机械；大钢桥底部设有第一行走机构，用于驱动大钢桥整体移动；小钢桥安装于待施工车道的相邻车道的上方，其长度小于大钢桥，车辆可在小钢桥上行驶，小钢桥底部为物料沿道路横向运输的空间，安装有物料传送装置；小钢桥底部设有第二行走机构，用于驱动小钢桥整体随大钢桥的行进而行进。本发明可以在施工时不降低通行效率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种用于道路施工的机械设备和方法。
背景技术
随着城镇化进程的加快，城市道路里程数不断增加，家用车辆保有量也在不断攀升，大中型城市普遍面临上下班高峰期交通拥堵的问题，严重影响居民生活。城市道路承受工程车辆重载碾压，提前面临周期性翻新改造的问题，是交通拥堵的一个重要原因。目前，既有道路的翻新改造工程施工往往采用分幅施工，需要占用有限的道路空间，施工路段设置围挡，大型工程车辆频繁出入。在施工路段，可通行车道数量大幅减少，车辆强制变道，其余车道也不得不降低车速避让，不仅大大降低通行效率，还极易引发交通事故。
城市既有道路翻新改造工程常规施工设备和方法不仅造成交通拥堵和交通事故外，还极其污染城市环境，露天挖掘造成扬尘，渣土车污染路面；工程机械铣刨、冲击产生的噪音严重影响周围居民的工作和生活。随着人们对生活质量的要求不断提高，亟需一种新的道路翻新改造设备和方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种不降低通行效率的道路施工装备与方法，可以在施工时不降低通行效率。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
一种不降低通行效率的道路施工装备，包括大钢桥、小钢桥、施工机械和物料传送装置；
所述大钢桥安装于待施工车道的上方，车辆可以在大钢桥上行驶；大钢桥包括首尾的引桥模块和中间的施工模块，所述引桥模块是车辆上桥和下桥的坡道，与两端路面相接；所述施工模块两端分别与所述引桥模块相连，施工模块下方为施工空间，用于放置各类施工机械；所述大钢桥底部设有第一行走机构，用于驱动大钢桥整体移动；
所述小钢桥安装于待施工车道的相邻车道的上方，其长度小于大钢桥，车辆可以在小钢桥上行驶，小钢桥底部为物料沿道路横向运输的空间，安装有所述物料传送装置；所述小钢桥底部设有第二行走机构，用于驱动小钢桥整体随大钢桥的行进而行进。
上述方案中，所述大钢桥的施工模块按照模块划分为多个施工节段，每个施工节段均包括钢桁架以及设置于钢桁架顶部的路面结构，相邻施工节段之间首尾组装形成整体的施工模块。
上述方案中，所述引桥模块为可折叠式结构，包括多个引桥节段，每个引桥节段均包括钢桁架以及设置于钢桁架顶部的路面结构，各引桥节段之间通过销轴铰接，并通过油缸控制变形以实现折叠或展开。
上述方案中，所述路面结构包括焊接在所述钢桁架顶面的钢板铺装层以及铺设于所述钢板铺装层表面的防滑面层。
上述方案中，所述大钢桥的引桥模块底部设置所述第一行走机构；大钢桥的施工模块通过其底部的施工机械驮运至施工现场。
上述方案中，所述第一行走机构通过液压油缸与引桥模块连接，在运输过程中，液压油缸伸出，将引桥模块抬高，便于运输；到达施工路段后，调节液压油缸使引桥模块与施工模块组装，组装完成后，液压油缸收缩，引桥模块前端与地面接触贴合，满足车辆上桥的要求；所述施工机械顶部布置有液压油缸，在运输前，液压油缸收缩，施工机械进入施工模块底部，液压油缸伸出，驮起施工模块，即完成了施工机械与施工模块之间的连接；到达施工路段，大钢桥组装完成后，液压油缸收缩，即完成了施工机械与施工模块之间的脱离。
上述方案中，所述施工机械均采用扁平化设计，保证所述大钢桥的坡度不大于10％。
上述方案中，各类施工机械的扁平化设计方法包括：
(1)施工机械舍弃驾驶室，改用无线远程控制；施工机械上安装高清摄像头、三维扫描传感器和无线传输设备，所述无线传输设备将视频和扫描数据无线传输至操作端，施工人员通过计算机形成三维信息模型，远程控制施工机械进行施工；
(2)施工机械舍弃体型庞大的柴油或汽油发动机，采用体型小巧的电动机或者液压马达；
(3)对机械结构进行改造，将机械部件之间的上下位置关系改为水平左右位置关系，降低结构的高度；
(4)将所有工序机械的效率进行匹配，以最慢的工序为基准，降低其他工序的施工效率，对设备进行小型化；
(5)将原有大型高效的施工设备改成小型低效设备，采用增加数量的方式以保持总体效率不变。
上述方案中，所述物料传送装置包括废渣输出装置和材料输入装置，物料传送装置从所述小钢桥底部横向跨越相邻车道，到达绿化带或者其他不影响交通位置。
相应的，本发明还提出一种不降低通行效率的道路施工方法，采用上述施工装备，包括以下步骤：
S1、设备进场：设备出发前，均为相互独立的模块，施工人员操控引桥模块和小钢桥自行行驶到施工路段，再操作各施工机械驮运各自的大钢桥的施工模块到达施工现场；
S2、设备组装：设备进场后，按照施工工序进行排列，各模块之间进行组装，各施工机械与大钢桥的施工模块脱离，此时，大钢桥由两端的引桥模块支承，各施工机械可前后运动；小钢桥在相邻车道上，由施工人员将电缆和物料传送装置从小钢桥底部穿过，并与大钢桥底部的施工机械对应连接；在不影响交通的位置，设置废渣储料箱和新材料储料箱；
S3、沥青铣刨：设备组装完毕后，启动铣刨机开始铣刨原路面，随着铣刨机向前行驶，大钢桥、其余施工机械、小钢桥同步向前行驶，铣刨机将铣刨后的碎渣通过自身传送带传送到小钢桥底部的废渣输出装置，碎渣通过废渣输出装置横向跨越车道，进入废渣储料箱；
S4、沥青摊铺：随着所有设备的不断前进，摊铺机到达已铣刨路面，小钢桥底部的材料输入装置将新材料从新材料储料箱输送到摊铺机料斗，摊铺机开始进行新路面的摊铺；
S5、随着所有设备的不断前进，压路机到达已摊铺路面，开始进行碾压，根据施工工艺要求，压路机前后往复碾压；
S6、随着所有设备的不断前进，已碾压完成的路面到达引桥模块下方，进行养护，当已碾压的路面从引桥后方露出时，已具备行车条件；
S7、随着所有设备的不断前进，完成整条道路的施工，施工同时，车辆可以在大钢桥和小钢桥上方行驶，整个过程中，不占用车道，对交通的影响降至最低。
本发明的有益效果在于：
(1)大钢桥采用模块化设计，可根据工艺要求进行组装，大大提高了设备的通用性。
(2)各模块前后对接构成一个平缓的可行进的大钢桥，大钢桥覆盖正在施工的路面节段，纵向边界与车道分界线重合，充当临时路面供车辆通行。随着钢桥向前行进，桥下待改造路面依次完成各施工工序，包括但不限于铣刨、清理、摊铺、压实等。因此，本发明可以保证在施工的同时不降低通行效率。
(3)施工机械(如铣刨机、摊铺机、压路机)均采用扁平化设计，通过去除驾驶室等部件，改变设备结构等措施，降低施工机械的高度，从而保证大钢桥的平缓坡度。各模块的操控均采用无线遥控的方式，各作业工序均布置无线传输摄像头和非接触式测量传感器，施工人员可通过视频画面和测量数据操控施工机械进行作业，管理人员可通过视频画面和测量数据对隐蔽工程进行验收，这样能够提高工作效率，同时降低人工成本。
(4)在大钢桥旁边设置平缓且可随行的小钢桥，废渣输出装置和材料输入装置从小钢桥下方穿过，到达绿化带或者其他不影响交通位置，而车辆从桥面行驶。
(5)待施工车道两端设置隔音挡板形成密闭空间，降低道路施工造成的噪音污染。同时在铣刨模块设置吸尘装置，可降低道路施工造成的空气污染。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明不降低通行效率的道路施工装备的俯视图；
图2是图1所示道路施工装备的大钢桥的主视图；
图3是图2所示大钢桥的施工模块及其下方的施工机械的示意图；
图4是图2所示大钢桥的引桥模块的折叠状态示意图；
图5是图4所示引桥模块的伸展示意图；
图6是图4所示引桥模块的展开状态示意图；
图7是图1所示道路施工装备的小钢桥的主视图；
图8是图1所示道路施工装备的大钢桥与小钢桥的剖面图。
图中：10、大钢桥；11、施工模块；111、铣刨模块钢结构；112、摊铺模块钢结构；113、碾压模块钢结构；12、引桥模块；121、引桥节段；13、第一行走机构；14、液压油缸；15、钢桁架；151、桁架上弦杆；152、桁架腹杆；153、桁架横向连接系；16、路面结构；161、钢板铺装层；162、防滑面层；17、横向连接系；18、防撞护栏；
20、小钢桥；21、第二行走机构；
31、铣刨机；32、摊铺机；33、压路机；
41、废渣输出装置；42、材料输入装置。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-8所示，为本发明实施例提供的一种不降低通行效率的道路施工装备，包括大钢桥10、小钢桥20、施工机械和物料传送装置。参见图1、图2，大钢桥10安装于待施工车道的上方，车辆可以在大钢桥10上行驶。大钢桥10包括首尾的引桥模块12和中间的施工模块11，引桥模块12是车辆上桥和下桥的坡道，与两端路面相接；施工模块11两端分别与引桥模块12相连，施工模块11下方为施工空间，用于放置各类施工机械。大钢桥10底部设有第一行走机构13，用于驱动大钢桥10整体移动。参见图1、图7，小钢桥20安装于待施工车道的相邻车道的上方，其长度小于大钢桥10，车辆可以在小钢桥20上行驶，小钢桥20底部为物料沿道路横向运输的空间，安装有物料传送装置。小钢桥20底部设有第二行走机构21，用于驱动小钢桥20整体随大钢桥10的行进而行进。
进一步优化，大钢桥10的施工模块11按照模块划分为多个施工节段，参见图3，本实施例中，施工模块11依次划分为铣刨模块钢结构111、摊铺模块钢结构112、碾压模块钢结构113，相邻施工节段之间通过阴阳接头和销轴对接，从而组装形成整体的施工模块11。
进一步优化，引桥模块12为可折叠式结构，包括多个引桥节段121，参见图4-6，本实施例中，引桥模块12分为三段，每段引桥节段121之间通过销轴铰接，并通过油缸控制变形以实现折叠或展开。在运输前，控制油缸伸出，将引桥模块12折叠成1/3长度，以便于运输；到达施工路段，控制油缸收缩，将引桥模块12展开后，再通过阴阳接头和销轴与施工模块11相连接。
进一步优化，施工机械均采用扁平化设计，保证大钢桥10的坡度不大于10％，满足绝大部分车辆通行，其余特殊车辆，可设置交通指示，提前引导其从其他车道通行。本实施例中，施工机械包括超低型铣刨机31、摊铺机32、超低型压路机33等。各类施工机械的扁平化设计方法包括：
(1)施工机械均舍弃驾驶室，改用无线远程控制。施工机械上安装高清摄像头、三维扫描传感器和无线传输设备，无线传输设备将视频和扫描数据无线传输至操作端，施工人员通过计算机形成三维信息模型，远程控制施工机械进行施工。
(2)施工机械均舍弃体型庞大的柴油或汽油发动机，采用体型小巧的电动机或者液压马达。
(3)对机械结构进行改造，将传统机械部件之间的上下位置关系改为水平左右位置关系，降低结构的高度。
(4)将所有工序机械的效率进行匹配，以最慢的工序为基准，降低其他工序的施工效率，对设备进行小型化。
(5)将原有大型高效的施工设备改成小型低效设备，采用增加数量的方式以保持总体效率不变。
进一步优化，参见图8，每个大钢桥10节段均包括钢桁架15、设置于钢桁架15顶部的路面结构16以及设置于路面结构16两侧的防撞护栏18。钢桁架15包括轮迹下方的纵向桁架腹杆152和安装于桁架腹杆152上的桁架上弦杆151，以及连接各桁架上弦杆151的桁架横向连接系153。路面结构16包括焊接在钢桁架15顶面的钢板铺装层161以及铺设于钢板铺装层161表面增加摩擦力的沥青防滑面层162。小钢桥20的结构与大钢桥10相似，包括钢桁架15以及设置于钢桁架15顶部的路面结构16。为了方便检修同时减轻自重，大钢桥10和小钢桥20均采用双边桥形式，即车道两侧分别设置钢桁架15，两侧钢桁架15之间通过横向连接系17进行连接。
进一步优化，大钢桥10的引桥模块12底部设置第一行走机构13，第一行走机构13带有遥控驾驶功能，能够自行运输到施工路段。本实施例中，第一行走机构13安装在三个引桥节段121中桁架最高的节段。第一行走机构13通过液压油缸14与引桥模块12的桁架上弦杆151连接，在运输过程中，液压油缸14伸出，将引桥模块12抬高，便于运输；到达施工路段后，调节液压油缸14使引桥模块12与施工模块11组装，组装完成后，液压油缸14收缩，引桥模块12前端与地面接触贴合，满足车辆上桥的要求。而施工模块11的铣刨模块钢结构111、摊铺模块钢结构112、碾压模块钢结构113分别通过其底部的铣刨机31、摊铺机32、压路机33驮运至施工现场。施工机械顶部布置有四个液压油缸14，在运输前，液压油缸14收缩，施工机械进入钢桁架15底部，对准钢桁架15底部凹槽，液压油缸14伸出，驮起钢桁架15，即完成了施工机械与钢桁架15之间的连接；到达施工路段，大钢桥10组装完成后，液压油缸14收缩，即完成了施工机械与钢桁架15之间的脱离。
进一步优化，小钢桥20的钢桁架15底部安装第二行走机构21，第二行走机构21带有遥控驾驶功能，能够自行运输到施工路段。
进一步优化，第一行走机构13与第二行走机构21采用履带轮。
进一步优化，物料传送装置包括废渣输出装置41和材料输入装置42。本实施例中，废渣输出装置41采用出渣管道或出渣传送带，材料输入装置42采用进料管道或进料传输带。
进一步优化，大钢桥10两侧设置隔音挡板，降低道路施工造成的噪音污染。同时在铣刨模块设置吸尘装置，可降低道路施工造成的空气污染。
相应的，本发明还提出一种不降低通行效率的道路施工方法，采用上述施工装备，包括以下步骤：
S1、设备进场：设备出发前，均为相互独立的模块，施工人员操控引桥模块12和小钢桥20自行行驶到施工路段，再操作各扁平化施工机械驮运各自的大钢桥10节段到达施工现场。
S2、设备组装：设备进场后，按照施工工序进行排列，如引桥模块12、铣刨模块、摊铺模块、碾压模块、引桥模块12。各模块之间采用阴阳头和销轴连接，完成后，各扁平化施工机械与大钢桥10节段脱离，此时，大钢桥10由两端引桥模块12的第一行走机构13支承，各施工机械可前后运动。小钢桥20在相邻车道上，由施工人员将电缆和物料传送装置从小钢桥20底部穿过，并与大钢桥10底部的施工机械相连接，如材料输入装置42与摊铺机32料斗相连接，废渣输出装置41与铣刨模块清渣传送带相连接。在不影响交通的位置，设置废渣储料箱和新材料储料箱。
S3、沥青铣刨：设备组装完毕后，启动超低型铣刨机31开始铣刨原路面。随着铣刨机31向前行驶，大钢桥10、其余施工机械、小钢桥20同步向前行驶，铣刨机31将铣刨后的碎渣通过自身传送带传送到小钢桥20底部的出渣传送带。碎渣通过出渣传送带横向跨越车道，进入废渣储料箱。
S4、沥青摊铺：随着所有设备的不断前进，摊铺机32到达已铣刨路面。小钢桥20底部的进料传送带将新材料从新材料储料箱输送到摊铺机32料斗。摊铺机32开始进行新路面的摊铺。
S5、随着所有设备的不断前进，压路机33到达已摊铺路面，开始进行碾压，根据施工工艺要求，压路机33前后往复碾压。
S6、随着所有设备的不断前进，已碾压完成的路面到达引桥模块12下方，自然降温进行养护，当已碾压的路面从引桥后方露出时，已具备行车条件。
S7、随着所有设备的不断前进，完成整条道路的施工，施工同时，车辆可以在大钢桥10和小钢桥20上方行驶，整个过程中，不占用车道，对交通的影响降至最低。
本发明提出的道路施工装备与方法具有以下优点：
(1)大钢桥10采用模块化设计，各模块前后对接可构成一个平缓的可行进的大钢桥10。大钢桥10覆盖正在施工的路面节段，纵向边界与车道分界线重合，充当临时路面供车辆通行。随着钢桥向前行进，桥下待改造路面依次完成各施工工序，包括但不限于铣刨、清理、摊铺、压实等。因此，本发明可以保证在施工的同时不降低通行效率。
(2)施工机械(如铣刨机31、摊铺机32、压路机33)均采用扁平化设计，通过去除驾驶室等部件，改变设备结构等措施，降低施工机械的高度，从而保证大钢桥10的平缓坡度。各模块的操控均采用无线遥控的方式，各作业工序均布置无线传输摄像头和非接触式测量传感器，施工人员可通过视频画面和测量数据操控施工机械进行作业，管理人员可通过视频画面和测量数据对隐蔽工程进行验收，这样能够提高工作效率，同时降低人工成本。
(3)在大钢桥10旁边设置平缓且可随行的小钢桥20，废渣输出装置41和材料输入装置42从小钢桥20下方穿过，到达绿化带或者其他不影响交通位置，而车辆从桥面行驶。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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 (8)
1.一种不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，采用的施工装备包括大钢桥、小钢桥、施工机械和物料传送装置；所述大钢桥安装于待施工车道的上方，车辆可以在大钢桥上行驶；大钢桥包括首尾的引桥模块和中间的施工模块，所述引桥模块是车辆上桥和下桥的坡道，与两端路面相接；所述施工模块两端分别与所述引桥模块相连，施工模块下方为施工空间，用于放置各类施工机械；所述大钢桥底部设有第一行走机构，用于驱动大钢桥整体移动；所述施工机械均采用扁平化设计，保证所述大钢桥的坡度不大于10％；所述小钢桥安装于待施工车道的相邻车道的上方，其长度小于大钢桥，车辆可以在小钢桥上行驶，小钢桥底部为物料沿道路横向运输的空间，安装有所述物料传送装置；所述小钢桥底部设有第二行走机构，用于驱动小钢桥整体随大钢桥的行进而行进；
所述道路施工方法包括以下步骤：
S1、设备进场：设备出发前，均为相互独立的模块，施工人员操控引桥模块和小钢桥自行行驶到施工路段，再操作各施工机械驮运各自的大钢桥的施工模块到达施工现场；
S2、设备组装：设备进场后，按照施工工序进行排列，各模块之间进行组装，各施工机械与大钢桥的施工模块脱离，此时，大钢桥由两端的引桥模块支承，各施工机械可前后运动；小钢桥在相邻车道上，由施工人员将电缆和物料传送装置从小钢桥底部穿过，并与大钢桥底部的施工机械对应连接；在不影响交通的位置，设置废渣储料箱和新材料储料箱；
S3、沥青铣刨：设备组装完毕后，启动铣刨机开始铣刨原路面，随着铣刨机向前行驶，大钢桥、其余施工机械、小钢桥同步向前行驶，铣刨机将铣刨后的碎渣通过自身传送带传送到小钢桥底部的废渣输出装置，碎渣通过废渣输出装置横向跨越车道，进入废渣储料箱；
S4、沥青摊铺：随着所有设备的不断前进，摊铺机到达已铣刨路面，小钢桥底部的材料输入装置将新材料从新材料储料箱输送到摊铺机料斗，摊铺机开始进行新路面的摊铺；
S5、随着所有设备的不断前进，压路机到达已摊铺路面，开始进行碾压，根据施工工艺要求，压路机前后往复碾压；
S6、随着所有设备的不断前进，已碾压完成的路面到达引桥模块下方，进行养护，当已碾压的路面从引桥后方露出时，已具备行车条件；
S7、随着所有设备的不断前进，完成整条道路的施工，施工同时，车辆可以在大钢桥和小钢桥上方行驶，整个过程中，不占用车道，对交通的影响降至最低。
2.根据权利要求1所述的不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，所述大钢桥的施工模块按照模块划分为多个施工节段，每个施工节段均包括钢桁架以及设置于钢桁架顶部的路面结构，相邻施工节段之间首尾组装形成整体的施工模块。
3.根据权利要求1所述的不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，所述引桥模块为可折叠式结构，包括多个引桥节段，每个引桥节段均包括钢桁架以及设置于钢桁架顶部的路面结构，各引桥节段之间通过销轴铰接，并通过油缸控制变形以实现折叠或展开。
4.根据权利要求2或3所述的不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，所述路面结构包括焊接在所述钢桁架顶面的钢板铺装层以及铺设于所述钢板铺装层表面的防滑面层。
5.根据权利要求1所述的不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，所述大钢桥的引桥模块底部设置所述第一行走机构；大钢桥的施工模块通过其底部的施工机械驮运至施工现场。
6.根据权利要求5所述的不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，所述第一行走机构通过液压油缸与引桥模块连接，在运输过程中，液压油缸伸出，将引桥模块抬高，便于运输；到达施工路段后，调节液压油缸使引桥模块与施工模块组装，组装完成后，液压油缸收缩，引桥模块前端与地面接触贴合，满足车辆上桥的要求；所述施工机械顶部布置有液压油缸，在运输前，液压油缸收缩，施工机械进入施工模块底部，液压油缸伸出，驮起施工模块，即完成了施工机械与施工模块之间的连接；到达施工路段，大钢桥组装完成后，液压油缸收缩，即完成了施工机械与施工模块之间的脱离。
7.根据权利要求1所述的不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，各类施工机械的扁平化设计方法包括：
(1)施工机械舍弃驾驶室，改用无线远程控制；施工机械上安装高清摄像头、三维扫描传感器和无线传输设备，所述无线传输设备将视频和扫描数据无线传输至操作端，施工人员通过计算机形成三维信息模型，远程控制施工机械进行施工；
(2)施工机械舍弃体型庞大的柴油或汽油发动机，采用体型小巧的电动机或者液压马达；
(3)对机械结构进行改造，将机械部件之间的上下位置关系改为水平左右位置关系，降低结构的高度；
(4)将所有工序机械的效率进行匹配，以最慢的工序为基准，降低其他工序的施工效率，对设备进行小型化；
(5)将原有大型高效的施工设备改成小型低效设备，采用增加数量的方式以保持总体效率不变。
8.根据权利要求1所述的不降低通行效率的道路施工方法，其特征在于，所述物料传送装置包括废渣输出装置和材料输入装置，物料传送装置从所述小钢桥底部横向跨越相邻车道，到达绿化带或者其他不影响交通位置。
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