採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置製造方法
2023-06-04 14:56:26 2
採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，它包括初支結構及頂撐結構；該頂撐結構包括若干個千斤頂，分別設於初支結構的各縱梁頂部上方；該些千斤頂頂部頂撐一呈水平方向的支撐梁。本實用新型具有強度大、剛度大，抗壓抗彎性能高的特點，並且設置頂撐結構並可有效的發揮力學性能。
【專利說明】採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及地下開挖工程【技術領域】，特別是一種採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置。
【背景技術】
[0002]隨著城市軌道交通線網的日益密集，軌道交通、市政隧道間的空間交叉不可避免。受環境及設施等方面的限制，交叉雙方不得不採用近距離或緊貼的穿越方式。在軌道交通運力不斷提高的前提下，為保證安全運營，對結構及軌道變形提出了越來越嚴格的要求。在穿越過程中既要保證工程順利安全運行，又要保證既有地下結構的安全運營，因此對施工引起沉降的控制極嚴。
[0003]地下工程開挖領域的多重預頂撐工藝，是在傳統地下工程開挖工法的基礎上增加了多重預頂撐平臺和步驟，通過頂升設備在各工序過程中的橫向布置、縱向布置、頂力大小、施加時刻等多維參數的調整及控制，力求在開挖過程中將上部土體下沉、上部構築物受力變形、開挖土方帶來的承載力缺失、開挖支撐結構彈性變形、開挖支撐底部地基彈性壓縮等各種因素造成的開挖面上部沉降或上部構築物變形控制在最小範圍(如3mm)。傳統淺埋暗挖工法結合多重預頂撐工藝可以有效的控制沉降，其核心理念是頂撐提供頂力，主動彌補由開挖引起的上覆結構沉降。但傳統的暗挖鋼筋格柵，不能有效提供頂撐的作業平臺。因其抗壓性能相對較弱且易失穩，不能把頂撐力完全傳遞至基底，影響整個初襯框架的受力體系。勁性剛架初支及頂撐平臺的應用可以解決頂撐設備、暗挖初襯、上覆結構、下部土層之間的受力轉換、位移銜接等問題。在平臺中，頂撐可以通過頂力發揮對上覆結構的支撐作用，起到控制沉降的作用，同時將頂力傳至底部土層使其不影響初支框架的內力。而且，鋼架初支也同樣發揮鋼筋初支的作用，抑制開挖土體過大變形並充分調動起自承能力。
[0004]目前在國內外相關領域，淺埋暗挖結合預頂撐的工藝尚屬於探索階段。之前的應用工況簡單，工藝及節點相對粗糙，沉降控制不明顯，不具有借鑑意義。在下穿既有結構的工程中，為主動有效的控制沉降，常常使用傳統淺埋暗挖結合頂撐的工藝。例如，某地鐵工程區間下穿既有線線區間折返線，雖採用了千斤頂工藝，但由於整體土建工序與千斤頂操作脫節，造成了在後期撤頂時沉降突然增大突破IOmm的情況。另外，傳統的鋼筋格柵抗壓性能相對較弱、剛度小，容易發生抗壓破壞、失穩破壞等，無法結合頂撐進行作業。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提供一種採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其具有強度大、剛度大，抗壓抗彎性能高的特點，並且設置頂撐平臺並可使頂撐有效的發揮力學性倉泛。
[0006]為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案:
[0007]—種採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，它包括初支結構及頂撐結構；
[0008]該頂撐結構包括若干個千斤頂，分別設於該初支結構的各縱梁頂部上方；該些千斤頂頂部頂撐一呈水平方向的支撐梁，用於支撐上部結構。
[0009]所述初支結構包括若干豎直方向的縱梁和若干水平方向的橫梁，縱梁和橫梁相互交錯組成一矩形支架；和/或
[0010]所述縱梁、橫梁及支撐梁均為工字鋼。
[0011]所述橫梁和所述縱梁之間通過連接鋼板連接；該連接鋼板一面焊接在所述橫梁或所述縱梁的兩端，另一面焊接在所述縱梁或所述橫梁的翼緣，並通過螺栓固定。
[0012]所述連接鋼板處的所述橫梁及所述縱梁的兩翼緣之間設有加強肋板。
[0013]所述縱梁頂部設有限位支座，所述千斤頂設於該限位支座內；所述千斤頂頂部與所述支撐梁之間及該限位支座與所述縱梁頂部之間均設有堵頭板。
[0014]相鄰的所述縱梁頂部之間設有橫向加強梁。
[0015]所述支撐梁在與所述千斤頂接觸部位的兩翼緣之間設有豎向的加強肋板。
[0016]所述縱梁在與所述千斤頂接觸部位的兩翼緣之間設有豎向的加強肋板。
[0017]所述縱梁由若干段縱向工字鋼依次連接而成，所述橫梁及所述支撐梁由若干段橫向工字鋼依次連接而成；所述縱向工字鋼之間、所述橫向工字鋼之間分別通過連接鋼板焊接並通過高強螺栓固定。
[0018]所述橫向工字鋼和所述縱向工字鋼在與所述連接鋼板接觸部位的兩翼緣之間設有加強肋板。
[0019]本實用新型的有益效果是:本實用新型提供了在平頂直牆暗挖工法中施加多重千斤頂頂撐措施的機械平臺，其既保證了暗挖格柵正常的豎向支撐剛度，又通過增加型鋼格柵構造，將千斤頂豎向支撐力合理施加於被下穿的既有結構上，保證在開挖施工中既有結構僅發生較小的沉降。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0021]圖2為圖1中A處的放大示意圖。
[0022]圖3為圖1中B處的放大示意圖。
[0023]圖4為圖1中C處的放大示意圖。
[0024]圖5為圖1中D處的放大示意圖。
[0025]圖6為圖1中E處頂撐結構的主視圖。
[0026]圖7為圖1中E處頂撐結構的俯視圖。
[0027]圖8為圖1中E處頂撐結構的右視圖。
【具體實施方式】
[0028]以下將以具體實施例結合附圖來說明本實用新型的結構和所欲達到的技術效果，但所選用的實施例僅用於說明解釋，並非用以限制本實用新型的範圍。
[0029]如圖1所示，本實用新型提供了一種採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，它包括初支結構及頂撐結構。本實用新型的初支結構可以包括若干豎直方向的縱梁I和若干水平方向的橫梁2，縱梁I和橫梁2相互交錯組成一矩形支架，組成承受豎向及橫向土壓力的受力體系。初支結構的具體形狀和尺寸由實際工程確定而不以此為限，例如還可以是底部為拱形的支架，以提高初支結構的抗壓性能。本實用新型的頂撐結構包括若干個千斤頂3，分別設於初支結構的各縱梁頂部上方。該些千斤頂3頂部頂撐一呈水平方向的支撐梁4，通過支撐梁4將千斤頂3頂力均勻的傳給上覆結構。進一步的，該縱梁1、橫梁2及支撐梁4均為工字鋼，工字鋼具有相對的兩個翼緣及中間的肋板。
[0030]如圖1、圖2所示，該縱梁I可以由若干段縱向工字鋼依次連接而成，該橫梁2及該支撐梁4可以由若干段橫向工字鋼依次連接而成；該縱向工字鋼之間、該橫向工字鋼之間分別通過連接鋼板5焊接並通過高強螺栓6固定。該橫向工字鋼和該縱向工字鋼在與該連接鋼板接觸部位的兩翼緣之間設有加強肋板7。
[0031]如圖3、圖4所示，該橫梁2和該縱梁I之間通過連接鋼板8連接。該連接鋼板8一面焊接在該橫梁2或該縱梁I的兩端，另一面焊接在該縱梁I或該橫梁2的翼緣，並通過高強螺栓9固定，以控制鋼板間的相對位移。為加強連接處的力學性能，該連接鋼板8處的該橫梁及該縱梁的兩翼緣之間設有加強肋板10。
[0032]如圖5所示，在縱梁、橫梁、縱梁三者形成的十字節點中，是橫梁上下翼緣上均焊接縱梁以形成十字節點。縱梁端頭焊接連接鋼板8，連接鋼板8與橫梁2翼緣焊接並採用高強螺栓9有效連接，防止相對位移。橫梁2在連接縱梁I的位置的翼緣間焊接豎向加強肋板10，縱梁I在連接鋼板8與肋板之間焊接豎向加強肋板10。
[0033]如圖6、圖7、圖8所示，依照千斤頂3的形式，該縱梁I頂部設有限位支座11，該千斤頂3設於該限位支座11內，防止千斤頂3在加力期間發生側向失穩。該千斤頂3頂部與該支撐梁4之間及該限位支座11與該縱梁I頂部之間均設有堵頭板12。該支撐梁4在與該千斤頂3接觸部位的兩翼緣之間設有豎向的加強肋板13，以提高力學性能。同時，為了進一步提高縱梁I的穩定性，相鄰的該縱梁I頂部之間設有橫向加強梁14 (見圖1)。限位支座11應嚴格控制千斤頂3的側向位移但不能限制加力時產生的豎向位移。為加強連接處的力學性能，在縱梁I與所述千斤頂3接觸部位的兩翼緣之間設有豎向的加強肋板15。
[0034]本實用新型在平頂直牆暗挖法施工過程中的應用實施，需結合淺埋暗挖的進行。下面結合工法的施工步序，具體詳細的解釋本實用新型的實施方式如下:
[0035]A.對下穿區域進行導洞劃分，大跨度結構在橫向豎向均採用多導洞開挖的方式。在開挖前應對開挖區域進行詳細的地質勘察，如地質情況較差，一定要進行加固。開挖首先從一側開始，並從上到下分導洞依次開挖。在上導洞兩側的初支結構的縱梁上設千斤頂。儘快在豎向完成格柵封閉後，根據監測結果，對應調整千斤頂的頂力，主動的將上覆結構的沉降控制在一定範圍內。在千斤頂施加頂力前，需對初支結構底部的土體進行加固，保證其在千斤頂頂力範圍內不發生破壞。在動態調整千斤頂頂力時，應循序漸進的改變，防止突然加載或卸載引發的大範圍沉降。
[0036]B.在一側導洞貫通或向前開挖一定距離後，施作本側的二襯結構，包括側牆及部分頂板和底板。此時底板和頂板屬懸挑結構，應在其間架設豎向鋼支撐。架設鋼支撐可保證二襯在環向未封閉前不出現因重力造成的結構損壞和變形，其次為後來的受力轉換做準備。鋼支撐上需架設千斤頂。
[0037]C.在一側導洞貫通及二襯完成的基礎上，對稱開挖另一側的導洞。按照步序A、B依次開挖、架設千斤頂及施作二襯。在開挖的過程中，一定要加強監測，根據監測結果動態調整千斤頂頂力。[0038]D.在兩側導洞貫通，二襯澆築完畢後，開始對中間導洞進行開挖。為防止中間土體開挖後引起的側向位移，需在開挖後兩側導洞內頂板之間、底板之間架設型鋼支撐。中間導洞與兩側導洞的初支結構隔壁需部分鑿除，使初支結構直接架設在二襯結構上。
[0039]E.中間導洞開挖完成後，逐步分段拆除導洞中間隔壁，並對底板頂板及其他二襯進行澆築。為保證受力的連續性先前架設在頂底板間的型鋼支撐不拆除，澆築在頂底板中。在中隔壁板拆除後，用於支撐上覆荷載，主動控制沉降的千斤頂數量減少，被拆除千斤頂所承擔的荷載轉化至步序B中架設的頂底板間的鋼支撐上。此時應逐步調整鋼支撐上的千斤頂，主動控制沉降。但應控制其頂力大小，防止其對二襯結構產生破壞。
[0040]F.二襯澆築完畢後，在混凝土強度未達到設計強度的95%前，鋼支撐上千斤頂應依照監測結果動態調整。在設計強度達到95%上後，根據監測結果，逐步減少鋼支撐千斤頂頂力直至拆除。拆除過程中通過頂板與既有站底板間預埋管壓力注漿控制沉降。
[0041]需要注意的是，在開挖過程中，隨著工程的需要，對平臺進行組裝或拆卸，對千斤頂頂力的調整應循序漸進，防止突然加力引起的變形。整個裝置應在開挖前應分段焊接完成，在開挖過程中直接組裝。組裝時先用高強螺栓連接，之後在連接鋼板處焊接。
[0042]本實用新型的優點及創新在於:
[0043]1、地下工程施工中盡力減少對周邊環境影響、減少土體沉降是業界的一大難題，尤其對於下穿工程來說，外部環境要求較高，傳統的工藝和方法無法完成，需採用多重預頂撐工藝來嚴格控制上部土體及構築物的沉降。本實用新型即為機械操作工藝與傳統的土建工程工法結合後的操作平臺，既能滿足土建施工需要，又能滿足機械操作平臺需求；
[0044]2、本實用新型可解決頂撐受力轉換與土建工序中的受力轉換間關係，兩者毋須相互協調，才能起到控制作用；以及可解決頂撐上基頂、下基底結構受力框架與頂撐力間的力學關係問題，即頂撐力不能損耗轉化為土建框架內力的問題；
[0045]3、該裝置可滿足土建土建工法中的其它輔助措施的有效實施，如側壁超前小導管、鎖腳錨管、格柵步距調整、土體加固等；該裝置中的剛架分節方式、連接方式、填充方式、受力方式均需滿足工序要求、搬運要求及加工要求；
[0046]4、該裝置中的初支結構中的縱向筋採用了斜向筋取代普通設計中的水平筋，以保證對上部支撐梁的頂撐作用；整個初襯體系中，正常的鋼筋格柵體系、本裝置除上部支撐梁外的結構體系、縱向拉筋體系、側壁小導管、底部小導管及結構周邊土體作為整個千斤頂的下部受力基座，本裝置的上部支撐梁作為千斤頂的上部受力託架，分別承受千斤頂的頂力，並保證在下部基座受到適度的擠壓密實後，可給上部支撐梁提供足夠的頂力，以起到控制上部沉降的作用；
[0047]5、該裝置為初襯側壁的千斤頂設置了限位支座及固定措施，為中跨後續的沉降應急處理或加強處理預留了實施條件:在上部支撐梁的下方設置了上部橫向加強梁，該橫向加強梁除作為橫向支撐來平衡導洞側土壓力外，還可作為後期實施過程中的應急增加千斤頂支點的平臺，平臺下可根據情況設置臨時立柱將頂力傳向地基；
[0048]6、除滿足平頂直牆暗挖與多重預頂撐工藝結合後的需要外，其它類似的工法與多重預頂撐工藝結合後，其初支及頂撐平臺設計均可按照同樣的模式和方法來解決。
[0049]本實用新型是以所述的權利要求所限定的。但基於此，本領域的普通技術人員可以做出種種顯然的變化或改動，都應在本實用新型的主要精神和保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於，它包括初支結構及頂撐結構； 該頂撐結構包括若干個千斤頂，分別設於該初支結構的各縱梁頂部上方；該些千斤頂頂部頂撐一呈水平方向的支撐梁。
2.根據權利要求1所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述初支結構包括若干豎直方向的縱梁和若干水平方向的橫梁，縱梁和橫梁相互交錯組成一矩形支架；和/或 所述縱梁、橫梁及支撐梁均為工字鋼。
3.根據權利要求2所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述橫梁和所述縱梁之間通過連接鋼板連接；該連接鋼板一面焊接在所述橫梁或所述縱梁的兩端，另一面焊接在所述縱梁或所述橫梁的翼緣，並通過螺栓固定。
4.根據權利要求3所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述連接鋼板處的所述橫梁及所述縱梁的兩翼緣之間設有加強肋板。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述縱梁頂部設有限位支座，所述千斤頂設於該限位支座內；所述千斤頂頂部與所述支撐梁之間及該限位支座與所述縱梁頂部之間均設有堵頭板。
6.根據權利要求5所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:相鄰的所述縱梁頂部之間設有橫向加強梁。
7.根據權利要求6所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述支撐梁在與所述千斤頂接觸部位的兩翼緣之間設有豎向的加強肋板。
8.根據權利要求7所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述縱梁在與所述千斤頂接觸部位的兩翼緣之間設有豎向的加強肋板。
9.根據權利要求2所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述縱梁由若干段縱向工字鋼依次連接而成，所述橫梁及所述支撐梁由若干段橫向工字鋼依次連接而成；所述縱向工字鋼之間、所述橫向工字鋼之間分別通過連接鋼板焊接並通過高強螺栓固定。
10.根據權利要求9所述的採用千斤頂活動支撐的暗挖隧道頂撐裝置，其特徵在於:所述橫向工字鋼和所述縱向工字鋼在與所述連接鋼板接觸部位的兩翼緣之間設有加強肋板。
【文檔編號】E21D11/15GK203702164SQ201320689483
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】郝志宏, 楊秀仁, 蘇斌, 馮欣, 蘇藝, 張麗, 寇衛鋒, 陳東, 曾德光, 汪國鋒, 胡友剛, 楊陝南, 徐陽 申請人:北京城建設計發展集團股份有限公司