1.本技术涉及盾构隧道施工技术领域,尤其涉及一种钢护筒顶升装置。
背景技术:
2.随着盾构隧道工程建设的迅猛发展,不可避免的很多盾构隧道工程需要建设在不良地质上,然而在不良地质中的盾构掘进将不可避免导致刀盘过度磨损,因此需要通过开舱换刀更换新刀具。开舱换刀之前需要对盾构掌子面进行加固,其中通过钢护筒施作桩基是最常用的土体加固方式之一,但在桩基施作后该如何顶升钢护筒将其拔除是工程中的一大难点,因为现有技术进行顶升拔出钢护筒过程中,经常出现地面下沉、陷落等事故。
技术实现要素:
3.本技术的目的在于提供了一种钢护筒顶升装置,以解决钢护筒拔除施工过程中容易出现地面下沉、陷落等安全隐患问题,并提升钢护筒顶升拔除的施工效率。
4.本技术提供的钢护筒顶升装置,用于对钢护筒进行顶升拔除,包括:
5.于所述钢护筒外周地表面上分布设置的钢板格桩,所述钢板格桩深入地下设置;
6.架设固定连接于所述钢护筒外侧壁的顶升支架,其包括与所述钢护筒外侧壁的相对两侧固定连接的第一纵梁和第二纵梁,以及两端分别与所述第一纵梁的顶部和所述第二纵梁的顶部固定连接的横梁;
7.分别与所述第一纵梁和所述第二纵梁固定连接的第一纵向升降结构和第二纵向升降结构;
8.当所述纵向升降结构向上升高时,带动所述顶升支架上升,进而带动所述钢护筒向上提升运动。
9.进一步的,所述的钢护筒顶升装置,还包括:铺设于所述钢板格桩的顶面上的垫底钢板,所述钢板格桩的顶面与地表面平齐,所述垫底钢板对应穿过所述钢护筒的位置处设有第一通孔,所述第一通孔的周向边沿与所述钢护筒的周向外壁相贴设置。
10.进一步的,所述的钢护筒顶升装置,还包括:固定安装于所述垫底钢板上的路基箱,其包括分别布置于所述第一通孔的相对两侧的第一路基箱和第二路基箱,所述第一纵向升降结构和所述第二纵向升降结构均纵向设置,且二者的底部分别固定连接于所述第一路基箱和所述第二路基箱的顶面的居中位置处,所述第一路基箱的投影面积大于所述第一纵向升降结构的底部的投影面积,所述第二路基箱的投影面积大于所述第二纵向升降结构的底部的投影面积。
11.更进一步的,所述路基箱由上至下叠放设置有至少两层均力块,至少包括第一均力块和位于所述第一均力块下方的第二均力块,所述第一均力块和所述第二均力块均居中设置,所述第二均力块的投影面积大于所述第一均力块的投影面积。
12.进一步的,所述第一纵向升降结构和第二纵向升降结构均为纵向设置的千斤顶结构;和/或
13.所述第一纵梁、所述第二纵梁和所述横梁采用工字钢结构;
14.所述工字钢结构包括横向钢板和固定连接于所述横向钢板的相对两侧的两个纵向钢板;
15.所述第一纵梁的内侧和所述第二纵梁的内侧均与所述钢护筒的外侧壁相切贴合固定连接,所述工字钢结构的相对两侧的两个所述纵向钢板的边沿分别与所述钢护筒的外侧壁相切贴合设置,所述横向钢板的内壁与所述钢护筒的外侧壁相切贴合设置。
16.进一步的,分别于所述第一纵梁的外侧壁和所述第二纵梁的外侧壁向外支出固定连接有横向设置的第一牛腿和第二牛腿,所述第一牛腿和所述第二牛腿分别位于所述第一纵向升降结构和所述第二纵向升降结构的顶部的上方,所述第一纵向升降结构和所述第二纵向升降结构的顶部均能够分别上升抵至所述第一牛腿和所述第二牛腿的底面上。
17.更进一步的,所述第一牛腿和所述第二牛腿的底面均设置有第三均力块,所述第一纵向升降结构的顶部和所述第二纵向升降结构的顶部均能够上升抵至所述第三均力块的底面上,所述第三均力块的投影面积大于所述第一纵向升降结构的顶部的投影面积,也大于所述第二纵向升降结构的顶部的投影面积。
18.进一步的,所述钢板格桩以所述钢护筒的纵轴为中心向四周扩散分布设置;
19.所述钢板格桩由多排多列的多个竖板横纵向间距均匀布置而成,所述间距大小为0.35d,其中d为所述钢护筒的外径大小。
20.进一步的,所述钢板格桩的居中位置处具有由横向和纵向的所述竖板围成的中部过孔区域,所述钢护筒穿过所述中部过孔区域;
21.所述中部过孔区域的边沿到所述钢护筒的外侧壁的最小距离为0.35d~0.5d。
22.更进一步的,所述钢板格桩深入地下的高度为0.2h~0.5h,其中h为所述钢护筒深入地下部分的高度。
23.与现有技术相比,本技术提供的钢护筒顶升装置,用于对钢护筒进行顶升拔除,钢护筒的上部分位于地表面之上,下部分深入地表之下。在钢护筒的外周地表面上分布设置深入地下的钢板格桩,该钢板格桩的设置不仅可以更大面积的分散承担地上顶升施工作业过程中施加给地面的力,避免地面某处集中受力,避免由此造成的地面下沉、陷落坍塌的事故发生;而且钢板格桩深入地下的竖向板还与地面形成一个受力的整体,尤其对于不良地质的地面,提升地面整体承载能力,提升扭转刚度,使抗扭能力更强,可以更好的防止地面局部沉降、偏塌的事故发生;同时也可以防止地上的顶升支架和纵向升降结构的侧偏倾斜情况发生;顶升支架的第一纵梁和第二纵梁分别固定连接于钢护筒外侧壁的相对两侧,并且分别通过第一纵向升降结构和第二纵向升降结构实现纵向顶升运动,两侧同时向上提升钢护筒,可以使钢护筒两侧基本同时受到向上顶升的力,两侧同时向上顶升,受力更平衡,以便于钢护筒更快的松动,向上提升、拔出,提高顶升施工效率;同时施加的力更均匀、平衡,也可以一定程度上减小底面下沉、偏塌、陷落的事故发生。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本技术的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前
提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例所提供的钢护筒顶升装置的结构示意图;
26.图2为本技术实施例所提供的钢板格桩的结构示意图;
27.图3为本技术实施例所提供的钢护筒顶升装置的部分结构的正视平面图。
28.附图标记:
29.100-钢护筒顶升装置;
30.10-钢板格桩;
31.11-竖板;
32.12-中部过孔区域;
33.20-垫底钢板;
34.21-第一通孔;
35.31-第一纵梁;
36.32-第二纵梁;
37.33-横梁;
38.41-第一纵向升降结构;
39.42-第二纵向升降结构;
40.50-路基箱;
41.51-第一均力块;
42.52-第二均力块;
43.61-第一牛腿;
44.62-第二牛腿;
45.63-第三均力块;
46.200-钢护筒。
具体实施方式
47.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
48.因此,以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围,而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例,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,都属于本技术保护的范围。
49.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
50.在本技术的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的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,因此不
能理解为对本技术的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.此外,术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
52.在本技术的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,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,可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
53.下面结合附图,对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
54.如图1至图3所示,本技术实施例提供了一种钢护筒顶升装置100,以及该钢护筒顶升装置100的施工方法,用于对钢护筒200进行顶升拔除工作,在拔出钢护筒200之前,钢护筒200上部分位于地面之上,下部分深入地表之下,钢护筒200深入地下的部分的高度h可达十几米左右,故需要顶升装置辅助作业将其松动拔出。
55.如图1和图2所示,本技术实施例提供钢护筒顶升装置100包括于钢护筒200的外周地表面上分布设置的钢板格桩10,优选该钢板格桩10以钢护筒200的纵轴为中心向四周扩散分布设置,钢板格桩10深入地下设置,优选该钢板格桩10深入地下的高度为0.2h~0.5h,h为钢护筒200深入地下部分的高度,钢板格桩10的顶面与地表面齐平,该钢板格桩10由多排多列的多个竖板11横纵向间距均匀布置而成,设钢护筒200的外径为d,那么优选前述的竖板11间的横纵向间距大小为0.35d,这样使钢板格桩10的各竖板11的均衡受力效果更佳,同时间距间可灌注混凝土进行固定,优选c45早强混凝土。进一步的,该钢板格桩10的居中位置处具有由横向和纵向的竖板11围成的中部过孔区域12,钢护筒200穿过该中部过孔区域12,优选该中部过孔区域12的边沿到钢护筒200的外侧壁的最小距离为0.35d~0.5d。
56.如图1和图3所示,本技术实施例提供的钢护筒顶升装置100还包括架设固定连接于钢护筒200外侧壁的顶升支架,该顶升支架包括与钢护筒200外侧壁的相对两侧固定连接的第一纵梁31和第二纵梁32,以及两端分别与第一纵梁31的顶部和第二纵梁32的顶部固定连接的横梁33,该第一纵梁31、第二纵梁32和横梁33拼接形成“门”形钢架,优选该第一纵梁31、第二纵梁32和横梁33采用工字钢结构,该工字钢结构包括横向钢板和固定连接于横向钢板的相对两侧的两个纵向钢板,优选第一纵梁31的内侧和第二纵梁32的内侧均与钢护筒200的外侧壁相切贴合固定连接,工字钢结构的相对两侧的两个纵向钢板的边沿分别与钢护筒200的外侧壁相切贴合设置,横向钢板的内壁与钢护筒200的外侧壁相切贴合设置,这样相切贴合连接更可靠、更牢固。
57.本技术实施例提供的钢护筒顶升装置100还包括纵向升降结构,其包括分别与第一纵梁31和第二纵梁32固定连接的第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42,优选该第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42为千斤顶结构。本技术实施例中所提及到的固定连接优选焊接的方式,因为本技术实施例中涉及到的钢护筒200、千斤顶结构、工字钢结构等都是重量、体积比较大的结构,这样的结构彼此固定连接带动升降运动时需要比较可靠、
牢固的固定连接方式,同时焊接操作起来也比较方便、直接,若顶升支架工作结束后需要重复使用,可以通过切割的方式将连接处割离。该焊接的可替代方案可以为螺栓连接等。
58.与现有技术相比,本技术实施例提供的钢护筒顶升装置100及其施工方法,用于对钢护筒200进行顶升拔除,钢护筒200的上部分位于地表面之上,下部分深入地表之下。在钢护筒200的外周地表面上分布设置深入地下的钢板格桩10,该钢板格桩10的设置不仅可以更大面积的分散承担地上顶升施工作业过程中施加给地面的力,避免地面某处集中受力,避免由此造成的地面下沉、陷落坍塌的事故发生,而且钢板格桩10深入地下的竖板11还与地面形成一个受力的整体,尤其对于不良地质的地面,提升地面整体承载能力,提升扭转刚度,使抗扭能力更强,可以更好的防止地面局部沉降、偏塌的事故发生;同时也可以防止地上的顶升支架和纵向升降结构的侧偏倾斜情况发生;顶升支架的第一纵梁31和第二纵梁32分别固定连接于钢护筒200外侧壁的相对两侧,并且分别通过第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42实现纵向顶升运动,两侧同时向上提升钢护筒200,可以使钢护筒两侧基本同时受到向上顶升的力,两侧同时向上顶升,受力更平衡,以便于钢护筒200更快的松动,向上提升、拔出,提高顶升施工效率;同时施加的力更均匀、平衡,也可以一定程度上减小底面下沉、偏塌、陷落的事故发生。
59.进一步的,如图1和图3所示,本技术实施例提供的钢护筒顶升装置100还包括垫底钢板20,该垫底钢板20铺设于前述钢板格桩10的顶面,且该钢板格桩10的顶面与地表面平齐,垫底钢板20对应穿过钢护筒200的位置处设有第一通孔21,该第一通孔21和前述钢板格桩10的中部过孔区域12上下相对设置,二者中心点位于同一纵轴线上,该第一通孔21的周向边沿与钢护筒200的周向外壁相贴设置,进一步固定钢护筒200,同时前述的第一纵梁31和第二纵梁32在与钢护筒200的侧壁固定连接时,底部可先临时固定于该垫底钢板20上的第一通孔21的两侧。前述第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42也固定于该垫底钢板20上。
60.如图1和图3所示,由于第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42优选采用千斤顶结构,而千斤顶结构的重量一般较大,基本达到360t左右,为了防止第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42的底部直接固定于前述垫底钢板20上,造成接触位置集中受力过大,故可在垫底钢板20上的对应位置固定安装设置有路基箱50,使传递给底部及底面的力更均匀,防止集中受力。具体的,该路基箱50包括分别布置于前述垫底钢板20的第一通孔21的相对两侧的第一路基箱和第二路基箱,第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42均纵向设置,且二者的底部分别固定连接于该第一路基箱和该第二路基箱的顶面的居中位置处,第一路基箱的投影面积大于第一纵向升降结构41的底部的投影面积,第二路基箱的投影面积大于第二纵向升降结构42的底部的投影面积。
61.进一步的,前述路基箱50由上至下叠放设置有至少两层均力块,至少包括第一均力块51和位于第一均力块51下方的第二均力块52,第一均力块51和第二均力块52均居中设置,第二均力块52的投影面积大于第一均力块51的投影面积。一方面,可以防止采用单个均力块无法承受上方施加的力,造成均力块发生过大变形,甚至坍塌破裂;另一方面,叠放至少两层均力块,且由上至下一层比一层面积更大,进一步分散均匀上层传递施加过来的力,进一步减少或均衡到达地面的力,有效防止地面受力过于集中,而造成侧向坍塌等情况发生,以及有效避免底面下沉、陷落等事故发生。
62.进一步的,分别于前述第一纵梁31的外侧壁和第二纵梁32的外侧壁上向外支出固定连接有横向设置的第一牛腿61和第二牛腿62,该第一牛腿61和第二牛腿62分别位于前述第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42的顶部的上方,该第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42的顶部均能够分别上升抵至该第一牛腿61和第二牛腿62的底面上,以实现第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42分别通过第一牛腿61和第二牛腿62与第一纵梁31和第二纵梁32固定连接,以带动钢护筒200顶升。同时第一牛腿61和第二牛腿62与第一纵梁31的外侧壁和第二纵梁32的外侧壁的连接位置的高度可根据千斤顶结构的实际长度大小以及能够上升的长度大小对应确定,可自由确定固定连接高度。
63.更进一步的,由于千斤顶结构的外径大小有限,顶部面积相对较小,防止其与第一牛腿61、第二牛腿62的连接位置处产生集中受力,防止结构因集中受力过大而变形等,前述第一牛腿61和第二牛腿62的底面均可设置有第三均力块63,前述第一纵向升降结构41的顶部和第二纵向升降结构42的顶部均能够上升抵至该第三均力块63的底面上,该第三均力块63的投影面积大于第一纵向升降结构41的顶部的投影面积,该第三均力块63的投影面积也大于第二纵向升降结构42的顶部的投影面积。增加接触面的接触面积,使受力更均匀,传递力的承载面更大。当第一纵向升降结构41的顶部和第二纵向升降结构42的顶部上升抵至第一牛腿61的底面(或第三均力块63的底面)和第二牛腿62的底面(或第三均力块63的底面)后,第一纵向升降结构41和第二纵向升降结构42的顶部可分别与第一牛腿61的底面(或第三均力块63的底面)和第二牛腿62的底面(或第三均力块63的底面)固定连接上,以保证顶升施工过程中二者连接可靠,不会发生滑移、分开。
64.本技术实施例提供的钢护筒顶升装置的施工方法,包括:
65.步骤1,在钢护筒使用完毕后,以钢护筒为中心在其外周地表面上施作钢板格桩,钢板格桩的横纵向间距可为0.35d,d为钢护筒外径大小,钢板格桩顶端与地表齐平,钢板格桩距离钢护筒的最近距离为0.35~0.5d,钢板格桩深入地下的高度为0.2~0.5h,h为钢护筒深入地下的部分的高度;
66.步骤2,将垫底钢板固定在钢板格桩顶面上,且与地表齐平;
67.步骤3,将第一路基箱和第二路基箱固定在垫底钢板的上表面,且分别位于钢护筒的相对两侧;
68.步骤4,将第一竖梁和第二竖梁的底部先临时固定在垫底钢板的上表面,并将钢护筒的外侧壁与第一竖梁和第二竖梁通过焊接或锚固连接的方式固定连接;
69.步骤5,将第一牛腿和第二牛腿固定连接在第一竖梁和第二竖梁的两侧;
70.步骤6,将第一千斤顶和第二千斤顶的底部分别固定放置在第一路基箱和第二路基箱的顶面的中心位置处,升高第一千斤顶和第二千斤顶直至分别接触到第一牛腿和第二牛腿;
71.步骤7,开始钢护筒顶升作业,刚开始顶升作业时,千斤顶缓慢加压,直至钢护筒松动开始上升后,开始保持千斤顶压力不变稳定抬升,直至完成顶升作业。
72.通过上述步骤依次操作施工,可有效避免钢护筒拔除施工过程中出现地面下沉、陷落等安全隐患问题,尤其针对不良地质中,同时还可提升钢护筒顶升拔除的施工效率。
73.最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。