前端悬臂式仰拱栈桥在软弱围岩仰拱施工中的研发及应用技术

前端悬臂式仰拱栈桥在软弱围岩仰拱施工中的研发及应用技

术

摘要：通过紧密结合软弱（黄土）围岩施工工法，提出了一种全液压履带自行

式栈桥应用于仰拱施工的设计构想，通过理论研究、设计制造、现场应用等环节，完成了一种新型全液压履带自行式栈桥设备，该设备具有安全、可靠、移动便捷

的特点，真正实现了仰拱施工与开挖、初支、衬砌平行作业，安全可靠、提高了

隧道施工效率、机械化配套程度。

关键词：软弱围岩黄土履带式仰拱栈桥研发应用

隧道仰拱施工一直以来是影响隧道施工进度、质量控制的一个关键工序，隧

道仰拱栈桥是隧道仰拱施工的关键设备，传统隧道施工多采用简易式栈桥[1~2],随着隧道标准化、机械化配套要求越来越高，安全、高效、便捷的自行式移动栈桥

成为必然的发展趋势。

中铁隧道集团二处有限公司制造公司一直致力于隧道自行式仰拱栈桥的研发

设计，以期研发一种安全、可靠、移动便捷的多功能移动栈桥，更好的提高隧道

标准化作业和机械化配套要求。

1工程项目简介

银西高速铁路，起自西安北客站，向西北经咸阳机场、彬县后进入甘肃境内，经宁县、环县进入宁夏回族自治区，沿G211前行经吴忠市跨黄河经灵武市引入

银川枢纽银川站。中铁隧道集团二处有限公司承建新建银川至西安铁路YXXQ-SG2标段庆阳隧道。起讫里程为：DK259+300～DK273+254，全长13954m。庆阳隧道

两处洞口车辆无法到达，交通不便。洞身主要穿越黄土沟壑梁峁区，地面高程1164m～1482m，相对高差150～250m，南高北低，边缘破碎。沟壑发育，支沟

下切较深，多呈“V”字型，两岸边坡高陡，局部发育滑坡、错落、溜坍和黄土陷穴等不良地质现象

2软弱围岩全液压履带式自行栈桥设计方案

YXXG-SG2标段多为IV，V级黄土软弱围岩，仰拱封闭步距要求高，采用三台

阶法，挖掘机辅以人工开挖 [4~6]。

下部仰拱一次开挖2榀拱架距离，仰拱开挖后，履带式栈桥前移，在栈桥底

部进行拱架支护、喷混等初支作业，及时封闭成环。工序流程及技术方案如下：

2.1 栈桥通车出渣状态

3 液压履带式栈桥结构验算

3.1栈桥结构有限元验算

本栈桥侧部采用箱梁形式，如图1，为钢板组焊而成的箱型（H型）截面，

桥面横梁为H形截面，桥面纵梁为H形截面，桥面宽3.4m，跨度为15.933m，

6.257m。

图1 桥面上通行的最大载重量为60t。

3.2 栈桥后部过车情况下整体强度与刚度的计算

结构上施加的荷载即为设计荷载，每个节点施加5t活荷载，布置在最不利处。

整体强度分析

图4 强度计算结果2

作用设计荷载时，整个结构最大压应力为315MPa，出现在前桥墩根部，设计制造时需要局部加强；最大拉应力为140MPa，最大拉应力为140MPa，位于桥面

横梁上。

小结

综上所述，在栈桥前部、后部过车两种状态下，栈桥的强度、刚度与稳定性

均能满足使用需求。

4实际应用

目前，通过适当调整现场施工组织，合理的操作使用设备，该栈桥应用成果

比较理想，已解决了应用初期存在的步距超标问题，目前可以实现V级围岩月进90m，IV级围岩月进120m。通车时强度与刚度有保证，确保了栈桥上部通车出

渣与底部仰拱施工平行作业。

5 栈桥优点与应用前景展望

（1）安全：首先杜绝了栈桥过车的意外发生，强度、刚度、稳定性均良好，

不会发生侧翻事故，避免了仰拱处车辆与人员发生安全事故造成的损失。

（2）高效：栈桥所有动作均通过液压系统实现，每次的工作循环中，可以只

使用少量的人员操作和观察就能完成所有的栈桥动作，为施工现场节省大量人力

和时间。

（3）经济性好：栈桥的设计寿命长，在长时间的使用后不会有结构性的变形，能多次利用，为隧道施工节约大量成本。

（4）提升施工形象、提高施工质量：该栈桥可实现仰拱一次12米施工，减

少了仰拱施工缝，保证仰拱施工质量，提高生产效率。实现了仰拱施工与开挖、

初支、衬砌立体交叉同步作业，安全可靠、提高了隧道施工效率，提升机械化配

套水平。

此栈桥的成功应用，标志着软弱黄土围岩隧道配备自行式仰拱栈桥已经趋于

成熟。

参考文献

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