CN108397204A - 一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置 - Google Patents

Abstract

一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，包括立柱，立柱内部中空，立柱的两侧分别开设竖向的第一透槽，立柱的外周套装第一滑套，第一滑套能够沿立柱上下滑动，第一滑套的内壁两侧分别固定安装第一连接块，第一连接块分别同时从对应的第一透槽内穿过，立柱的内壁背面上部两侧分别固定安装链轮，立柱的内壁背面下部两侧分别固定安装两个同样的链轮，位于立柱下部同侧的两个链轮同轴。两个支撑管分别位于地铁轨道两侧，施工人员能够在两个支撑管之间穿行，从而有利于实际操作中施工人员对现场进行实时观察和操控，且通过两个支撑管和第二弧形板之间的相互配合，能够稳定地支撑本装置，本装置不会发生倾斜，无需借助其他辅助装置。

Description

一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置

技术领域

本发明属于地下工程装置领域，具体地说是一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置。

背景技术

伴随着城市地铁盾构隧道的快速发展，地铁盾构隧道频受邻近工程扰动，例如工程实例表明地表突发大量堆土造成下方盾构隧道拼装管片变形，严重影响隧道结构和运营安全。地表突发大量堆土造成地铁盾构隧道变形后，目前的加固方法是在隧道内侧用钢环拼接焊接加固，同时在地表上方卸载，等待变形隧道横截面向圆形回弹，但工程实例表明这样被动等待变形隧道回弹效果不佳。因此需要一种主动让横截面变形的盾构隧道恢复的装置。

发明内容

本发明提供一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，包括立柱，立柱内部中空，立柱的两侧分别开设竖向的第一透槽，立柱的外周套装第一滑套，第一滑套能够沿立柱上下滑动，第一滑套的内壁两侧分别固定安装第一连接块，第一连接块分别同时从对应的第一透槽内穿过，立柱的内壁背面上部两侧分别固定安装链轮，立柱的内壁背面下部两侧分别固定安装两个同样的链轮，位于立柱下部同侧的两个链轮同轴，上方的链轮分别与下方前面的链轮通过链板连接，链板的外侧分别同时与对应的第一连接块固定连接，第一滑套的两侧分别固定连接支撑杆的下端，支撑杆与第一滑套之间有夹角β，β=１５－２０°，支撑杆的另一端分别固定连接同一个第一弧形板的底面两侧，第一弧形板的凹面朝下；立柱的下端两侧分别固定连接支撑管的上端，支撑管分别与立柱之间有夹角α，α=１２０°，支撑管的下端分别固定连接第二弧形板的凹面，每个支撑管的内壁下部固定安装同样的链轮，立柱的下部两侧分别开设两条相互平行的第二透槽，第二透槽均与立柱内部相通，每个支撑管内的链轮与立柱下方背面对应的链轮通过同样的链板连接，链板分别同时从对应的第二透槽内穿过，每个支撑管的外周套装第二滑套，第二滑套能够分别沿对应的支撑管滑动，支撑管的顶面分别开设第三透槽，第二滑套的内壁顶面分别固定安装第二连接块，第二连接块分别同时从对应的第三透槽内穿过，第二连接块分别同时与对应的链板固定连接，第二滑套的下部顶面和底面分别固定连接L型杆的一端，L型杆的材质为形状记忆合金，L型杆的另一端分别同时固定连接对应的第二弧形板的凹面，位于同侧的L型杆分别位于对应的支撑管的上下两侧，L型杆的内侧分别固定安装柔性加热薄膜，柔性加热薄膜分别同时与电源电路连接。

如上所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，还包括齿轮、齿条和导向装置，支撑管的内壁背面分别固定安装齿轮，支撑管内的链板的底面分别开设齿槽，齿轮能够分别同时与对应的链板啮合，支撑管的内壁背面底部固定安装数个导向装置，支撑管内分别设有齿条，齿条分别同时从对应的导向装置内穿过，且齿条与齿轮啮合，齿条的底面分别固定安装同样的第二连接块，第二滑套的底面分别开设同样的第三透槽，第二连接块分别同时从对应的第三透槽内穿过，第二连接块分别同时与对应的第二滑套的内壁固定连接。

如上所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，所述的第二滑套的下部顶面和底面分别固定连接保温套的一端，保温套的两端均开口，保温套均为软质材料，L型杆分别从对应的保温套内穿过，支撑管的下端顶面和底面分别固定安装线轮，保温套的另一端分别固定连接线绳的一端，线绳的另一端分别绕对应的线轮后与对应的第二滑套的斜下侧固定连接。

如上所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，所述的第一弧形板的材质为形状记忆合金。

如上所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，所述的立柱和支撑管内分别设有数个支撑链轮，支撑链轮分别位于对应的链板内。

本发明的优点是：人们将本装置运送进变形盾构隧道内，使第二弧形板的弧面分别贴合盾构隧道的内壁下部两侧，立柱的中心线垂直于盾构隧道的内壁顶面，通过柔性加热薄膜对L型杆进行加热，柔性加热薄膜为软质材料，柔性加热薄膜能够随L型杆反复折叠弯曲，L型杆受热变形，每个第二滑套连接的两根L型杆趋近于相互平行，从而能够带动第二滑套分别同时沿对应的支撑管向上滑动，第二滑套分别通过第二连接块与对应的链板固定连接，从而能够带动支撑管内对应的链板转动，由于立柱的内壁背面下部两侧分别固定安装两个同样的链轮，位于立柱下部同侧的两个链轮同轴，因此位于同侧的两个链轮同步转动，从而能够带动立柱内的链板转动，立柱内的两个链板反向转动，立柱内的两个链板分别同时通过第一连接块与第一滑套固定连接，能够带动第一滑套向上运动，通过支撑杆能够顶起第一弧形板，第一弧形板带动盾构隧道管片移动从而使盾构隧道恢复原状。本发明柔性加热薄膜对L型杆内侧加热具有加热面积大且加热均匀的优点，加热后的L型杆发生形变带动第二滑套向上移动，通过链轮、链板、第一连接块和第二连接块之间的相互配合，能够带动第一滑套向上滑动，从而快速修复变形隧道，达到主动让横截面变形的盾构隧道恢复的目的；通过控制电路控制柔性加热薄膜的加热温度和时间，进而控制L型杆的变形程度，能够适应不同程度的变形隧道；第二弧形板分别同时贴合一个盾构隧道管片，且支撑管分别与立柱之间有夹角α，α=１２０°，修复变形隧道的同时，能够将隧道施加给本装置的作用力分散至两个支撑管上，通过两个支撑管共同承担，支撑管通过第二弧形板将作用力分散至盾构隧道管片和土层内，不会对未变形的盾构隧道管片造成影响；两个支撑管分别位于地铁轨道两侧，施工人员能够在两个支撑管之间穿行，从而有利于实际操作中施工人员对现场进行实时观察和操控，且通过两个支撑管和第二弧形板之间的相互配合，能够稳定地支撑本装置，本装置不会发生倾斜，无需借助其他辅助装置；通过配置一个与地铁轨道相配合的运输装置能够很方便地实现本装置的运输，且沿地铁轨道运输本装置更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的Ⅰ局部放大图；图3是本发明的工作状态示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，如图所示，包括立柱1，立柱1内部中空，立柱1的两侧分别开设竖向的第一透槽3，立柱1的外周套装第一滑套4，第一滑套4能够沿立柱1上下滑动，第一滑套4的内壁两侧分别固定安装第一连接块5，第一连接块5分别同时从对应的第一透槽3内穿过，立柱1的内壁背面上部两侧分别固定安装链轮6，立柱1的内壁背面下部两侧分别固定安装两个同样的链轮6，位于立柱1下部同侧的两个链轮6同轴，上方的链轮6分别与下方前面的链轮6通过链板7连接，链板7的外侧分别同时与对应的第一连接块5固定连接，第一滑套4的两侧分别固定连接支撑杆8的下端，支撑杆8与第一滑套4之间有夹角β，β=１５－２０°，支撑杆8的另一端分别固定连接同一个第一弧形板9的底面两侧，第一弧形板9的凹面朝下；立柱1的下端两侧分别固定连接支撑管2的上端，支撑管2分别与立柱1之间有夹角α，α=１２０°，支撑管2的下端分别固定连接第二弧形板10的凹面，每个支撑管2的内壁下部固定安装同样的链轮6，立柱1的下部两侧分别开设两条相互平行的第二透槽11，第二透槽11均与立柱1内部相通，每个支撑管2内的链轮6与立柱1下方背面对应的链轮6通过同样的链板7连接，链板7分别同时从对应的第二透槽11内穿过，每个支撑管2的外周套装第二滑套12，第二滑套12能够分别沿对应的支撑管2滑动，支撑管2的顶面分别开设第三透槽13，第二滑套12的内壁顶面分别固定安装第二连接块14，第二连接块14分别同时从对应的第三透槽13内穿过，第二连接块14分别同时与对应的链板7固定连接，第二滑套12的下部顶面和底面分别固定连接L型杆15的一端，L型杆15的材质为形状记忆合金，L型杆15的另一端分别同时固定连接对应的第二弧形板10的凹面，位于同侧的L型杆15分别位于对应的支撑管2的上下两侧，L型杆15的内侧分别固定安装柔性加热薄膜，柔性加热薄膜分别同时与电源电路连接。人们将本装置运送进变形盾构隧道内，使第二弧形板10的弧面分别贴合盾构隧道的内壁下部两侧，立柱1的中心线垂直于盾构隧道的内壁顶面，通过柔性加热薄膜对L型杆15进行加热，柔性加热薄膜为软质材料，柔性加热薄膜能够随L型杆15反复折叠弯曲，L型杆15受热变形，每个第二滑套12连接的两根L型杆15趋近于相互平行，从而能够带动第二滑套12分别同时沿对应的支撑管2向上滑动，第二滑套12分别通过第二连接块14与对应的链板7固定连接，从而能够带动支撑管2内对应的链板7转动，由于立柱1的内壁背面下部两侧分别固定安装两个同样的链轮6，位于立柱1下部同侧的两个链轮6同轴，因此位于同侧的两个链轮6同步转动，从而能够带动立柱1内的链板7转动，立柱1内的两个链板7反向转动，立柱1内的两个链板7分别同时通过第一连接块5与第一滑套4固定连接，能够带动第一滑套4向上运动，通过支撑杆8能够顶起第一弧形板9，第一弧形板9带动盾构隧道管片移动从而使盾构隧道恢复原状。本发明柔性加热薄膜对L型杆15内侧加热具有加热面积大且加热均匀的优点，加热后的L型杆15发生形变带动第二滑套12向上移动，通过链轮6、链板7、第一连接块5和第二连接块14之间的相互配合，能够带动第一滑套4向上滑动，从而快速修复变形隧道，达到主动让横截面变形的盾构隧道恢复的目的；通过控制电路控制柔性加热薄膜的加热温度和时间，进而控制L型杆15的变形程度，能够适应不同程度的变形隧道；第二弧形板10分别同时贴合一个盾构隧道管片，且支撑管2分别与立柱1之间有夹角α，α=１２０°，修复变形隧道的同时，能够将隧道施加给本装置的作用力分散至两个支撑管2上，通过两个支撑管2共同承担，支撑管2通过第二弧形板10将作用力分散至盾构隧道管片和土层内，不会对未变形的盾构隧道管片造成影响；两个支撑管2分别位于地铁轨道两侧，施工人员能够在两个支撑管2之间穿行，从而有利于实际操作中施工人员对现场进行实时观察和操控，且通过两个支撑管2和第二弧形板10之间的相互配合，能够稳定地支撑本装置，本装置不会发生倾斜，无需借助其他辅助装置；通过配置一个与地铁轨道相配合的运输装置能够很方便地实现本装置的运输，且沿地铁轨道运输本装置更加稳定。

具体而言，为了提升第二滑套12的运行稳定性，本实施例还包括齿轮16、齿条17和导向装置18，支撑管2的内壁背面分别固定安装齿轮16，支撑管2内的链板7的底面分别开设齿槽，齿轮16能够分别同时与对应的链板7啮合，支撑管2的内壁背面底部固定安装数个导向装置18，支撑管2内分别设有齿条17，齿条17分别同时从对应的导向装置18内穿过，且齿条17与齿轮16啮合，齿条17的底面分别固定安装同样的第二连接块14，第二滑套12的底面分别开设同样的第三透槽13，第二连接块14分别同时从对应的第三透槽13内穿过，第二连接块14分别同时与对应的第二滑套12的内壁固定连接。当链板7转动时能够带动对应的齿轮16转动，齿轮16分别同时与链板7、齿条17啮合，从而能够带动齿条17沿导向装置18移动，齿条17通过第二连接块14与第二滑套12固定连接，能够使齿条17与第二滑套12同向运动，通过两个第二连接块14同时带动第二滑套12运动，第二滑套12的运行更加稳定。

具体的，如图所示，本实施例所述的第二滑套12的下部顶面和底面分别固定连接保温套19的一端，保温套19的两端均开口，保温套19均为软质材料，L型杆15分别从对应的保温套19内穿过，支撑管2的下端顶面和底面分别固定安装线轮20，保温套19的另一端分别固定连接线绳21的一端，线绳21的另一端分别绕对应的线轮20后与对应的第二滑套12的斜下侧固定连接。当第二滑套12向上运动时，能够带动线绳21的另一端与之同步运动，从而能够拉动保温套19的另一端向下运动，L型杆15的绝大部分能够位于保温套19内，保温套19为隔热材质，减少L型杆15与外界的接触面积，减少L型杆15的热量损耗，防止L型杆15因热量损耗而发生不利于修复隧道的形变，从而进一步增强本装置的支撑稳定性，且L型杆15的热量损耗减少能够节省电能，更加符合节能环保的理念。

进一步的，为了使第一弧形板9的顶面更贴合盾构隧道内壁，本实施例所述的第一弧形板9的材质为形状记忆合金。使用者能够根据隧道受损情况调节第一弧形板9的弧面形状，使第一弧形板9的顶面能够贴合隧道内壁，受力更加均匀，有利于隧道的修复效果。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的立柱1和支撑管2内分别设有数个支撑链轮22，支撑链轮22分别位于对应的链板7内。该结构能够进一步提升链板7的运行稳定性，从而有利于第一滑套4和第二滑套12的稳定运行。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：包括立柱（1），立柱（1）内部中空，立柱（1）的两侧分别开设竖向的第一透槽（3），立柱（1）的外周套装第一滑套（4），第一滑套（4）能够沿立柱（1）上下滑动，第一滑套（4）的内壁两侧分别固定安装第一连接块（5），第一连接块（5）分别同时从对应的第一透槽（3）内穿过，立柱（1）的内壁背面上部两侧分别固定安装链轮（6），立柱（1）的内壁背面下部两侧分别固定安装两个同样的链轮（6），位于立柱（1）下部同侧的两个链轮（6）同轴，上方的链轮（6）分别与下方前面的链轮（6）通过链板（7）连接，链板（7）的外侧分别同时与对应的第一连接块（5）固定连接，第一滑套（4）的两侧分别固定连接支撑杆（8）的下端，支撑杆（8）与第一滑套（4）之间有夹角β，β=1５－２０°，支撑杆（8）的另一端分别固定连接同一个第一弧形板（9）的底面两侧，第一弧形板（9）的凹面朝下；立柱（1）的下端两侧分别固定连接支撑管（2）的上端，支撑管（2）分别与立柱（1）之间有夹角α，α=1２０°，支撑管（2）的下端分别固定连接第二弧形板（10）的凹面，每个支撑管（2）的内壁下部固定安装同样的链轮（6），立柱（1）的下部两侧分别开设两条相互平行的第二透槽（11），第二透槽（11）均与立柱（1）内部相通，每个支撑管（2）内的链轮（6）与立柱（1）下方背面对应的链轮（6）通过同样的链板（7）连接，链板（7）分别同时从对应的第二透槽（11）内穿过，每个支撑管（2）的外周套装第二滑套（12），第二滑套（12）能够分别沿对应的支撑管（2）滑动，支撑管（2）的顶面分别开设第三透槽（13），第二滑套（12）的内壁顶面分别固定安装第二连接块（14），第二连接块（14）分别同时从对应的第三透槽（13）内穿过，第二连接块（14）分别同时与对应的链板（7）固定连接，第二滑套（12）的下部顶面和底面分别固定连接L型杆（15）的一端，L型杆（15）的材质为形状记忆合金，L型杆（15）的另一端分别同时固定连接对应的第二弧形板（10）的凹面，位于同侧的L型杆（15）分别位于对应的支撑管（2）的上下两侧，L型杆（15）的内侧分别固定安装柔性加热薄膜，柔性加热薄膜分别同时与电源电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：还包括齿轮（16）、齿条（17）和导向装置（18），支撑管（2）的内壁背面分别固定安装齿轮（16），支撑管（2）内的链板（7）的底面分别开设齿槽，齿轮（16）能够分别同时与对应的链板（7）啮合，支撑管（2）的内壁背面底部固定安装数个导向装置（18），支撑管（2）内分别设有齿条（17），齿条（17）分别同时从对应的导向装置（18）内穿过，且齿条（17）与齿轮（16）啮合，齿条（17）的底面分别固定安装同样的第二连接块（14），第二滑套（12）的底面分别开设同样的第三透槽（13），第二连接块（14）分别同时从对应的第三透槽（13）内穿过，第二连接块（14）分别同时与对应的第二滑套（12）的内壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：所述的第二滑套（12）的下部顶面和底面分别固定连接保温套（19）的一端，保温套（19）的两端均开口，保温套（19）均为软质材料，L型杆（15）分别从对应的保温套（19）内穿过，支撑管（2）的下端顶面和底面分别固定安装线轮（20），保温套（19）的另一端分别固定连接线绳（21）的一端，线绳（21）的另一端分别绕对应的线轮（20）后与对应的第二滑套（12）的斜下侧固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：所述的第一弧形板（9）的材质为形状记忆合金。

5.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：所述的立柱（1）和支撑管（2）内分别设有数个支撑链轮（22），支撑链轮（22）分别位于对应的链板（7）内。