CN110820761B - 土木工程用基坑支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程用基坑支护装置，有效的解决了现有钢支撑缺乏必要应急保护机构、无法在钢支撑弯曲变形时及时作出预警的问题；其解决的技术方案是包括固定在基坑内壁的钢围檩和支撑节，钢围檩上固定连接有活动端，活动端内设置有液压千斤顶，其特征在于，液压千斤顶包括固定连接在活动端内的千斤顶外壳，千斤顶外壳一端滑动连接有千斤顶压板，千斤顶外壳一侧连通有固定连接在活动端内的液压缸，液压缸滑动连接有液压推杆，液压推杆另一端滑动连接有压力板，压力板和液压推杆之间通过弹簧相连；本发明结构简洁，可有效的在钢支撑预应力缺失时进行应急补压和支撑，同时可在预应力缺失和钢支撑形变时及时报警，提高了施工安全，实用性强。

Description

土木工程用基坑支护装置

技术领域

本发明涉及基坑支护技术领域，具体是土木工程用基坑支护装置。

背景技术

钢支撑指运用钢管、H型钢、角钢等增强工程结构的稳定性，一般情况是倾斜的连接构件，最常见的是人字形和交叉形状。目前钢支撑在地铁、基坑围护方面被广泛应用。因钢支撑可回收再利用，具有经济性、环保性等特征。

现有地铁施工的基坑开挖过程中，通常采用钢支撑支护基坑内部，钢支撑在安装定位校准后，需要在活动端内设置液压千斤顶以此施加预应力，从而使得钢支撑能真正起到支撑基坑内壁的作用。在施工过程中需要每天都有工人观察千斤顶的液压表，确认预应力正常。即便如此，依旧有很多因漏油等原因导致千斤顶压力缺失，油压表读数不准，而造成施工安全隐患和事故的情况发生。且，钢支撑在周转使用几次后，会出现一定程度的变形，而变形的钢支撑在施加预应力后，会使得预应力偏离钢支撑轴线，从而会使得钢支撑进一步弯曲变形，易存在安全隐患，而现有的钢支撑缺乏一定的预警装置。

综上，现有钢支撑存在以下弊端：

1、在活动端千斤顶预应力缺失时缺乏必要的应急保护结构；

2、在支撑节弯曲变形时缺乏预警装置。

因此，本发明提供一种土木工程用基坑支护装置来解决上述问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种土木工程用基坑支护装置，有效的解决了现有钢支撑缺乏必要应急保护机构、无法在钢支撑弯曲变形时及时作出预警的问题。

本发明包括固定在基坑内壁的钢围檩和支撑节，钢围檩上固定连接有活动端，活动端内设置有液压千斤顶，其特征在于，所述的液压千斤顶包括固定连接在活动端内的千斤顶外壳，千斤顶外壳一端滑动连接有千斤顶压板，所述的千斤顶外壳一侧连通有固定连接在活动端内的液压缸，所述的液压缸滑动连接有液压推杆，所述的液压推杆另一端滑动连接有压力板，所述的压力板和所述的液压推杆之间通过弹簧相连；

所述的液压推杆下端固定连接有驱动齿条，所述的驱动齿条通过传动机构和滑动连接在活动端内的卡柱相连，所述的钢围檩上开设有可容纳所述卡柱的支撑槽。

优选的，所述的传动机构包括转动连接在活动端内的驱动齿圈，所述的驱动齿圈内外均有齿且和所述的驱动齿条啮合，所述的驱动齿圈内啮合有两个转动连接在活动端内的从动小齿轮，两个所述的从动小齿轮分别同轴固定连接有驱动涡轮，两个所述的驱动涡轮一侧均啮合有转动连接在活动端内的从动蜗杆，两个所述的从动蜗杆的轴线处均开设有通孔且内壁攻有螺纹，两个所述的从动蜗杆内分别螺纹啮合有从动螺杆，两个所述的从动螺杆均和所述的卡柱固定连接。

优选的，所述的活动端内固定连接有回油缸，所述的回油缸和所述的液压缸和千斤顶外壳均连通；

所述的卡柱内部中空，所述的卡柱分别通过穿过两个从动螺杆的软管和所述的回油缸连通，所述的卡柱上下两端均滑动连接有多个占位块，多个所述的占位块置于卡柱外的一端均开设有圆角。

优选的，所述的支撑槽开口端开设有倒角。

优选的，所述的弹簧采用工作载荷大于2200Pa的弹簧，所述的弹簧数量大于六个。

优选的，两个所述的从动小齿轮中的一个同轴固定连接有报警线轮，所述的报警线轮通过绳索穿过活动端侧壁和固定连接在活动端外的报警装置相连。

优选的，所述的活动端内转动连接有测弯线轮，所述的测弯线轮上缠绕有另一端穿过活动端侧壁和各个支撑节的钢丝绳，钢丝绳另一端固定连接距活动端最远的支撑节上；

所述的测弯线轮轴心处开设有通孔且内侧壁设置有齿，所述的测弯线轮内啮合有测弯小齿轮，所述的测弯小齿轮同轴固定连接有测弯小线轮，所述的测弯小线轮通过绳索穿过活动端侧壁和固定连接在活动端外的另一个报警装置相连。

优选的，所述的报警装置包括警示灯和蜂鸣器，所述的报警装置内设置有拉绳开关，所述的测弯小线轮、报警线轮分别通过绳索和相应报警装置的拉绳开关相连。

本发明针对现有钢支撑缺乏必要应急保护机构、无法在钢支撑弯曲变形时及时作出预警的问题做出改进，具有以下有益效果：

1、采用液压推杆、压力板和弹簧配合千斤顶同时顶进施加预应力，在千斤顶油压缺失时，可通过液压推杆和传动机构，将卡柱卡入钢围檩，从而保证钢支撑不会因失去预应力而出现高度上的位移；

2、在卡柱卡入钢围檩的同时，通过占位块和回油缸，对千斤顶补油补压，从而起到临时补充压力的作用；

3、增设钢丝绳和线轮、齿轮、警示装置组成的报警系统，可在预应力缺失和钢支撑出现弯曲变形时，进行蜂鸣示警和闪灯示警，从而提醒钢支撑下方的施工人员闪避，维护人员检修。

本发明结构简洁，无需过多繁琐操作，可有效的在钢支撑预应力缺失时进行应急补压和支撑，同时可在预应力缺失和钢支撑形变时及时报警，提高了施工安全，实用性强。

附图说明

图1为本发明立体示意图。

图2为本发明活动端及其相关结构立体示意图。

图3为本发明活动端及其相关结构俯视示意图。

图4为本发明活动端及其内部结构图3中A-A剖视立体示意图。

图5为本发明活动端内部结构立体示意图一。

图6为本发明活动端内部结构立体示意图二。

图7为本发明驱动齿条及传动结构局部立体示意图。

图8为本发明测弯线轮及其相关结构立体示意图。

图9为本发明钢围檩及其相关结构立体示意图。

其中，钢围檩-1；支撑节-2；活动端-3；千斤顶外壳-4；千斤顶压板-5；液压杆-6；压推杆-7；压力板-8；弹簧-9；驱动齿条-10；卡柱-11；支撑槽-12；驱动齿圈-13；从动小齿轮-14；驱动涡轮-15；从动蜗杆-16；从动螺杆-17；回油缸-18；软管-19；占位块-20；倒角-21；报警线轮-22；测弯线轮-23；测弯小齿轮-24；侧挖小线轮-25；警示灯-26；蜂鸣器-27。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图9对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，本发明为土木工程用基坑支护装置，包括固定在基坑内壁的钢围檩1和支撑节2，钢围檩1上固定连接有活动端3，支撑节2一端固定连接在钢围檩1上，另一端和另一支撑节2通过螺栓固定连接，多个支撑节2以此相连，直至靠近相对的另一端钢围檩1并通过螺栓固定连接一个活动端3，活动端3另一端固定连接在钢围檩1上，活动端3内设置有液压千斤顶，其特征在于，所述的液压千斤顶包括固定连接在活动端3内的千斤顶外壳4，千斤顶外壳4一端滑动连接有千斤顶压板5，所述的液压千斤顶还包括固定连接在活动端3的液压泵、液压油箱和油压表等液压千斤顶常见的装置，液压千斤顶和外接电源电连接，参考图4，液压泵向千斤顶外壳4内充油，推动千斤顶压板5运动并直至抵住基坑侧墙内壁面，继续施压并观察油压表，直至达到设计指定油压，之后关闭液压泵并保持油压，此即完成常规的预应力施加步骤，所述的千斤顶外壳4一侧连通有固定连接在活动端3内的液压缸6，液压缸6具体通过管道和千斤顶外壳4连通，液压缸6也可通过管道直接和液压油箱连通，所述的液压缸6滑动连接有液压推杆7，所述的液压推杆7另一端滑动连接有压力板8，具体的，所述的液压推杆7置于液压缸6外的一端开设有压力滑槽，压力板8一端固定连接的压力导向柱滑动置于压力滑槽内，所述的压力板8和所述的液压推杆7之间通过弹簧9相连，初始状态时，压力板8和千斤顶压板5齐平，液压泵向千斤顶外壳4内充油时，同步向液压缸6内充油，推动液压推杆7运动，使得压力板8和千斤顶压板5同步运动，压力板8接触基坑侧墙后，继续加压带动液压推杆7继续运动并压缩弹簧9，直至油压表数值达到设计要求；

所述的液压推杆7下端固定连接有驱动齿条10，具体的，所述的液压推杆7置于液压缸6外一端固定连接有固定环，固定环下端固定连接有所述的驱动齿条10，所述的驱动齿条10通过传动机构和滑动连接在活动端3内的卡柱11相连，所述的钢围檩1上开设有可容纳所述卡柱11的支撑槽12，初始状态时，卡柱11置于活动端3内，本实施例在具体使用时，当活动端3安装完毕后，工人控制液压泵开启以此开始施加预应力，液压泵向千斤顶外壳4内充油的同时，同步向液压缸6内充油，推动千斤顶压板5和液压推杆7运动，使得压力板8和千斤顶压板5同步运动，千斤顶压板5和压力板8接触基坑侧墙后，继续加压带动液压推杆7继续运动并压缩弹簧9，直至油压表数值达到设计要求，此时弹簧9处于压缩状态，当千斤顶外壳4压力缺失，千斤顶压板5对基坑侧墙的预应力降低当其不会出现位移，而在弹簧9的作用下，液压推杆7向远离基坑侧墙反向运动，带动驱动齿条10运动，在传动机构的作用下，卡柱11向靠近基坑侧墙的方向运动并插入支撑槽12内，以此防止预应力缺失可能出现的钢支撑掉落或大幅度形变，需注意的是，活动端3在安装过程中需使得卡柱11的位置和支撑槽12向对应，卡柱11可顺利的进入支撑槽12内，为保证卡柱11的支撑效果，卡柱11和支撑槽12的尺寸相同。

实施例二，在实施例一的基础上，本实施例提供一种传动机构的具体结构，具体的，所述的传动机构包括转动连接在活动端3内的驱动齿圈13，所述的驱动齿圈13内外均有齿且和所述的驱动齿条10啮合，所述的驱动齿圈13内啮合有两个转动连接在活动端3内的从动小齿轮14，两个所述的从动小齿轮14分别同轴固定连接有驱动涡轮15，所述的驱动齿条10运动可带动驱动齿圈13转动，从而带动从动小齿轮14转动，从而带动驱动涡轮15转动，两个所述的驱动涡轮15一侧均啮合有转动连接在活动端3内的从动蜗杆16，驱动涡轮15转动带动从动蜗杆16转动，此处需注意的是，该处采用涡轮带动蜗杆主要用于转换运动方向，其也可以采用锥齿轮组配合齿轮实现该效果，此处从动蜗杆16为展开螺旋角大于涡轮蜗杆接触摩擦角的多线蜗杆，从而实现驱动涡轮15带动从动蜗杆16转动的效果，两个所述的从动蜗杆16的轴线处均开设有通孔且内壁攻有螺纹，两个所述的从动蜗杆16内分别螺纹啮合有从动螺杆17，两个所述的从动螺杆17均和所述的卡柱11固定连接，两个从动蜗杆16转动可带动形影的从动螺杆17转动，从而带动卡柱11运动，本实施例在具体使用时，驱动齿条10在弹簧9的作用下随液压推杆7向远离基坑侧墙一侧运动，通过驱动齿轮、从动小齿轮14、驱动涡轮15、从动蜗杆16、从动螺杆17带动卡柱11向靠近基坑侧墙方向运动，从而使得卡柱11插入基础槽内，实现对钢支撑的辅助卡紧支撑功能。

实施例三，在实施例二的基础上，所述的活动端3内固定连接有回油缸18，所述的回油缸18和所述的液压缸6和千斤顶外壳4均连通，回油缸18和两者均通过管道连通；

所述的卡柱11内部中空，所述的卡柱11分别通过穿过两个从动螺杆17的软管19和所述的回油缸18连通，具体的，两个所述的从动螺杆17的轴线处均开设有通孔，软管19穿过该通孔和卡柱11连通，软管19也可直接固定连接在从动螺杆17的另一端，需注意的是，在液压泵向千斤顶外壳4内充油的过程中，也同步向回油缸18和卡柱11内充油，当千斤顶压板5向基坑侧墙的预应力达到设计标准时，千斤顶外壳4、回油缸18、卡柱11及相关的管道形成油路系统中均注满液压油，这样才能保证预应力的施加并达到设计要求；

所述的卡柱11上下两端均滑动连接有多个占位块20，多个所述的占位块20置于卡柱11外的一端均开设有圆角，该设置使得卡柱11在进入支撑槽12的过程中，上下两端的占位块20在圆角和支撑槽12内侧面的作用下被压入卡柱11内部，以此补足整个油路系统缺失的液压油，从而保证油压，以此临时不足预应力的缺失，所述的支撑槽12开口端开设有倒角21，参考图9，倒角21的设置可更好的将各个占位块20下入卡柱11内部，本实施例在具体使用会时，卡柱11在传动机构的作用下进入支撑槽12，在倒角21和支撑槽12内侧面的作用下，占位块20被压入卡柱11内部，从而辅助整个油路系统保证油压。

实施例四，在实施例一的基础上，所述的弹簧9采用工作载荷大于2200Pa的弹簧9，所述的弹簧9数量大于六个，该设置主要用于保证弹簧9的回复力可推动液压推杆7带动动后续传动机构，使得卡柱11能顺利卡入支撑槽12内，弹簧9的具体规格和数量应参考施工设计图纸关于预应力的大小确定。

实施例五，在实施例二的基础上，两个所述的从动小齿轮14中的一个同轴固定连接有报警线轮22，所述的报警线轮22通过绳索穿过活动端3侧壁和固定连接在活动端3外的报警装置相连，所述的从动小齿轮14转动可带动报警线轮22同步转动，从而通过绳索启动报警装置，对基坑内的施工人员和千斤顶维护人员预警。

实施例六，在实施例五的基础上，本实施例提供一种简易的监测钢支撑弯曲变形的结构，具体的，所述的活动端3内转动连接有测弯线轮23，所述的测弯线轮23上缠绕有另一端穿过活动端3侧壁和各个支撑节2的钢丝绳，钢丝绳另一端固定连接距活动端3最远的支撑节2上，即钢丝绳穿过各个支撑节2固定用的螺纹孔并固定在距活动端3最远端的支撑节2上，并将钢丝绳拉紧，此处在测弯线轮23的转轴上套设有拉紧弹簧9，以保证钢丝绳处于拉紧状态，当钢支撑发生弯曲变形，无论是在两个相邻支撑节2的相接触变形还是某一支撑节2自身变形，其均会拉伸钢丝绳，从而带动测弯线轮23转动；

所述的测弯线轮23轴心处开设有通孔且内侧壁设置有齿，所述的测弯线轮23内啮合有测弯小齿轮24，所述的测弯小齿轮24同轴固定连接有测弯小线轮25，所述的测弯线轮23转动可带动测弯小齿轮24转动，此处需注意的是，测弯线轮23和测弯小齿轮24之间的传动比较大，从而保证支撑节2微小的形变能在测弯线轮23和测弯小齿轮24的传动比放大下带动测弯小线轮25转动较大的角度，而支撑节2的形变存在的力很大，不会存在拉不动测弯齿圈转动的情况，所述的测弯小线轮25通过绳索穿过活动端3侧壁和固定连接在活动端3外的另一个报警装置相连，测弯小线轮25转动通过绳索拉动报警装置报警，本实施例在具体使用时，当钢支撑发生弯曲变形，钢丝绳被拉动，带动测弯齿圈转动，经测弯小齿轮24带动测弯小线轮25转动，从而拉动报警装置报警。

实施例七，在实施例六的基础上，所述的报警装置包括警示灯26和蜂鸣器27，所述的报警装置内设置有拉绳开关，所述的测弯小线轮25、报警线轮22分别通过绳索和相应报警装置的拉绳开关相连，拉动拉绳开关可使警示灯26闪烁，同时蜂鸣器27蜂鸣报警，所述的拉绳开关一端和外接电源电连接，另一端和警示灯26、蜂鸣器27均电连接，从而实现对警示灯26、蜂鸣器27的控制。

本发明在具体使用时，当活动端3安装完毕后，工人控制液压泵开启以此开始施加预应力，液压泵向千斤顶外壳4内充油的同时，同步向液压缸6内充油，推动千斤顶压板5和液压推杆7运动，使得压力板8和千斤顶压板5同步运动，千斤顶压板5和压力板8接触基坑侧墙后，继续加压带动液压推杆7继续运动并压缩弹簧9，直至油压表数值达到设计要求，此时弹簧9处于压缩状态，当千斤顶外壳4压力缺失，千斤顶压板5对基坑侧墙的预应力降低当其不会出现位移，而在弹簧9的作用下，液压推杆7向远离基坑侧墙反向运动，带动驱动齿条10运动，通过驱动齿轮、从动小齿轮14、驱动涡轮15、从动蜗杆16、从动螺杆17带动卡柱11向靠近基坑侧墙方向运动，从而使得卡柱11插入基础槽内，实现对钢支撑的辅助卡紧支撑功能；

同时，卡柱11在传动机构的作用下进入支撑槽12时，在倒角21和支撑槽12内侧面的作用下，占位块20被压入卡柱11内部，从而辅助整个油路系统保证油压；

当钢支撑发生弯曲变形，钢丝绳被拉动，带动测弯齿圈转动，经测弯小齿轮24带动测弯小线轮25转动，从而拉动报警装置报警。

本发明针对现有钢支撑缺乏必要应急保护机构、无法在钢支撑弯曲变形时及时作出预警的问题做出改进，可在千斤顶压力缺失时及时作出应急反应，临时补足油箱缺失的油压，同时通过卡柱和支撑槽防止钢支撑出现下落的隐患，并同时预警，提醒下方施工人员回避，提醒检修人员检修；同时，采用拉紧的钢丝绳配合钢支撑的螺纹孔，可在钢支撑出现形变时及时预警，从而有效的防止事故发生。

Claims (7)

1.土木工程用基坑支护装置，包括固定在基坑内壁的钢围檩（1）和支撑节（2），钢围檩（1）上固定连接有活动端（3），活动端（3）内设置有液压千斤顶，其特征在于，所述的液压千斤顶包括固定连接在活动端（3）内的千斤顶外壳（4），千斤顶外壳（4）一端滑动连接有千斤顶压板（5），所述的千斤顶外壳（4）一侧连通有固定连接在活动端（3）内的液压缸（6），所述的液压缸（6）滑动连接有液压推杆（7），所述的液压推杆（7）另一端滑动连接有压力板（8），所述的压力板（8）和所述的液压推杆（7）之间通过弹簧（9）相连；

所述的液压推杆（7）下端固定连接有驱动齿条（10），所述的驱动齿条（10）通过传动机构和滑动连接在活动端（3）内的卡柱（11）相连，所述的钢围檩（1）上开设有可容纳所述卡柱（11）的支撑槽（12）；

所述的传动机构包括转动连接在活动端（3）内的驱动齿圈（13），所述的驱动齿圈（13）内外均有齿且和所述的驱动齿条（10）啮合，所述的驱动齿圈（13）内啮合有两个转动连接在活动端（3）内的从动小齿轮（14），两个所述的从动小齿轮（14）分别同轴固定连接有驱动涡轮（15），两个所述的驱动涡轮（15）一侧均啮合有转动连接在活动端（3）内的从动蜗杆（16），两个所述的从动蜗杆（16）的轴线处均开设有通孔且内壁攻有螺纹，两个所述的从动蜗杆（16）内分别螺纹啮合有从动螺杆（17），两个所述的从动螺杆（17）均和所述的卡柱（11）固定连接。

2.根据权利要求1所述的土木工程用基坑支护装置，其特征在于，所述的活动端（3）内固定连接有回油缸（18），所述的回油缸（18）和所述的液压缸（6）和千斤顶外壳（4）均连通；

所述的卡柱（11）内部中空，所述的卡柱（11）分别通过穿过两个从动螺杆（17）的软管（19）和所述的回油缸（18）连通，所述的卡柱（11）上下两端均滑动连接有多个占位块（20），多个所述的占位块（20）置于卡柱（11）外的一端均开设有圆角。

3.根据权利要求1或2所述的土木工程用基坑支护装置，其特征在于，所述的支撑槽（12）开口端开设有倒角（21）。

4.根据权利要求1所述的土木工程用基坑支护装置，其特征在于，所述的弹簧（9）采用工作载荷大于2200Pa的弹簧（9），所述的弹簧（9）数量大于六个。

5.根据权利要求1所述的土木工程用基坑支护装置，其特征在于，两个所述的从动小齿轮（14）中的一个同轴固定连接有报警线轮（22），所述的报警线轮（22）通过绳索穿过活动端（3）侧壁和固定连接在活动端（3）外的报警装置相连。

6.根据权利要求5所述的土木工程用基坑支护装置，其特征在于，所述的活动端（3）内转动连接有测弯线轮（23），所述的测弯线轮（23）上缠绕有另一端穿过活动端（3）侧壁和各个支撑节（2）的钢丝绳，钢丝绳另一端固定连接距活动端（3）最远的支撑节（2）上；

所述的测弯线轮（23）轴心处开设有通孔且内侧壁设置有齿，所述的测弯线轮（23）内啮合有测弯小齿轮（24），所述的测弯小齿轮（24）同轴固定连接有测弯小线轮（25），所述的测弯小线轮（25）通过绳索穿过活动端（3）侧壁和固定连接在活动端（3）外的另一个报警装置相连。

7.根据权利要求6所述的土木工程用基坑支护装置，其特征在于，所述的报警装置包括警示灯（26）和蜂鸣器（27），所述的报警装置内设置有拉绳开关，所述的测弯小线轮（25）、报警线轮（22）分别通过绳索和相应报警装置的拉绳开关相连。

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