CN111852516A - 用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置及其施工方法，所述装置包括提升耳板、竖向千斤顶、抬升支座、混凝土基础和滑轨；抬升支座设置于混凝土基础表面，其后方为纵向的滑轨；钢架体底端通过限位装置设置到滑轨上；提升耳板固定到钢架体下部侧面，竖向千斤顶设置在抬升支座上并位于提升耳板下方。本发明充分利用桥隧相接段狭小作业空间，通过滑轨导梁、限位装置、抬升支座配合千斤顶灵活便捷的实现棚洞钢架定位及架设。施工过程不必利用大型机械及大面积工作场地，限位顶升装置兼具构造精巧、操纵灵活、定位精确的优点，保证快速、高质的棚洞建造。
Description
技术领域
本发明涉及铁路隧道施工工程技术领域，具体涉及一种用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置及其施工方法。
背景技术
高速铁路作为一种安全可靠、快捷舒适、运载量大、低碳环保的交通运输模式，受运营阶段的防灾减灾要求，需在隧道洞口架设钢架并构建柔性钢丝网棚洞进行危岩落石防护。
桥隧相连地段，桥面及隧道洞口空间狭小，无法直接形成作业面，直接用吊车起吊钢架并安装棚洞附属结构比较困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置及其施工方法，利用滑轨导梁、限位装置、抬升支座配合千斤顶实现棚洞钢架体的精确定位和安装，保障运营安全。
本发明所采用的技术方案为：
用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
所述装置包括提升耳板、竖向千斤顶、抬升支座、混凝土基础和滑轨；
抬升支座设置于混凝土基础表面，其后方为纵向的滑轨；钢架体底端通过限位装置设置到滑轨上；
提升耳板固定到钢架体下部侧面，竖向千斤顶设置在抬升支座上并位于提升耳板下方。
提升耳板包括等边L型钢板，等边L型钢板包括水平的底板和竖直的侧板，底板和侧板之间设置有竖向的提升耳板腹板；
侧板上开设有螺栓孔并通过螺栓固定到钢架体下部的侧面；
底板下方为竖向千斤顶并作为竖向千斤顶的顶推面。
抬升支座包括门式钢板，门式钢板包括水平的顶板、顶板两侧的斜板以及斜板底端的底板，斜板和底板之间设置有竖向的抬升支座腹板；
竖向千斤顶位于顶板上方。
限位装置包括对称的两个不等边L型钢板，不等边L型钢板包括水平的顶板和竖直的侧板；
不等边L型钢板的顶板通过螺栓固定到钢架体底端设置的水平的端头板上，两个不等边L型钢板的侧板之间形成滑轨槽。
滑轨包括混凝土基础表面设置的纵向的滑轨H型钢，滑轨H型钢顶面设置有纵向的工字钢，工字钢位于限位装置的滑轨槽内。
混凝土基础为钢架体底部的固定基础，包括混凝土梁和梁内的预埋地锚螺栓；
钢架体底端的端头板上开设有地锚螺栓孔，顶升过程中作为限位装置的安装孔，顶升结束后作为与混凝土梁固结的固定孔。
滑轨端部设置有纵向千斤顶顶推滑移系统，纵向千斤顶顶推滑移系统包括纵向千斤顶和支座，纵向千斤顶底部固定到混凝土基础表面设置的支座上，顶部顶推限位装置，实现钢架体在滑轨上的纵向移动。
钢架体骨架为钢架体H型钢，钢架体H型钢底端设置有水平的端头板，端头板与钢架体H型钢侧面之间设置有趾板。
用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置施工方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤一：施工测量放线，将预制的混凝土基础定位，并在其轴线上定位安放滑轨；
步骤二：在滑轨纵向上拼装两榀棚洞钢架体的支腿部分并设置限位装置进行脚部约束，接着拼装钢架体上部结构，包括两榀钢架体8之间的横向和斜向连接杆，并形成闭环钢架；
步骤三：在棚洞钢架体后部安装纵向千斤顶顶推滑移系统；
步骤四：以两榀钢架体为一节，待一节钢架体安装完成后利用纵向千斤顶将其滑移出拼装位置，暂停滑移；继续拼装第二节钢架体，并在其后部安装纵向千斤顶顶推滑移系统；重复该步骤直至将剩余钢架体节段滑移至设计拼装位置；
步骤五：所有钢架节段就位后，在提升耳板下部安装抬升支座并使用竖向千斤顶将此段棚洞钢架顶升一定高度；4台竖向千斤顶同时操作，且保持同速、匀速顶升至既定高度；
步骤六：在钢架体稳定至既定高度后，抽除滑轨；同时用2块厚度15cm的垫块垫至拱架底面处，垫块总高度小于步骤五中的顶升高度；
步骤七：匀速回收液压竖向千斤顶的行程高度，将钢架体底面下降至垫块顶面上，暂时撤出竖向千斤顶；
接着，用相同规格的垫块取代抬升支座后，重新将竖向千斤顶安置在原位置并与提升耳板顶紧；此时，钢架体下垫块总高度与竖向千斤顶下垫块总高度相同；
步骤八：根据步骤七中的平衡高度，撤出钢架体底面下1块垫块，接着回缩4处竖向千斤顶的行程，匀速下降整个钢架体至其底面与第2块垫块相接；
步骤九：撤出竖向千斤顶下第1块垫块并保持竖向千斤顶与提升耳板顶紧后，再撤出钢架体下第2块垫块，回缩4处竖向千斤顶的行程，匀速下降整个钢架体至其底面与混凝土梁顶面相接；
步骤十：通过钢架体底部端头板上的地锚螺栓孔，采用螺母将其与预埋地锚螺栓连接紧固，完成棚洞钢架就位架设。
本发明具有以下优点：
本发明充分利用桥隧相接段狭小作业空间，通过滑轨导梁、限位装置、抬升支座配合千斤顶灵活便捷的实现棚洞钢架定位及架设。施工过程不必利用大型机械及大面积工作场地，限位顶升装置兼具构造精巧、操纵灵活、定位精确的优点，保证快速、高质的棚洞建造。
附图说明
图1为本发明的顶升耳板正视示意图。
图2为本发明的顶升耳板侧视示意图。
图3为本发明的顶升耳板俯视示意图。
图4为本发明的抬升支座正视示意图。
图5为本发明的抬升支座俯视示意图。
图6为本发明的顶升耳板与钢架体连接正视示意图。
图7为本发明的滑轨、限位装置与钢架底部连接正视示意图。
图8为本发明的限位装置示意图。
图9为本发明的钢架体H型钢与端头板连接示意图。
图10 为本发明的滑轨构造示意图。
图11为本发明的钢架体与地锚螺栓连接示意图。
图12为本发明的混凝土基础示意图。
图13为本发明的等轴侧示意图。
图14为本发明的步骤一至步骤四安装效果示意图。
图15为本发明的步骤五至步骤九安装效果示意图。
图16为本发明的步骤十安装效果示意图。
图17为本发明的顶升限位机构效果示意图。
图中：1-提升耳板，2-限位装置，3-抬升支座，4-混凝土基础，5-滑轨，6-竖向千斤顶，7-纵向千斤顶，8-钢架体，9-工字钢，10-等边L型钢板，11-提升耳板腹板，12-不等边L型钢板，13-地锚螺栓孔，14-螺栓孔，15-门式钢板，16-抬升支座腹板，17-混凝土梁，18-预埋地锚螺栓，19-钢架体H型钢，20-滑轨H型钢，21-端头板，22-趾板，23-螺栓。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，通过在既有桥梁两侧设置独立桩基础并上盖预埋地锚螺栓的混凝土梁。在混凝土梁上铺设滑轨导向，利用千斤顶及限位装置，配合抬升支座实现现场拼装成型钢架体的整体就位安装。最后通过在钢架上设置钢丝网绳等辅助设施完成棚洞建造。
所述装置包括提升耳板1、竖向千斤顶6、抬升支座3、混凝土基础4和滑轨5；抬升支座3设置于混凝土基础4表面，其后方为纵向的滑轨5；钢架体8底端通过限位装置2设置到滑轨5上；提升耳板1固定到钢架体8下部侧面，竖向千斤顶6设置在抬升支座3上并位于提升耳板1下方。
提升耳板1包括等边L型钢板10，等边L型钢板10包括水平的底板和竖直的侧板，底板和侧板之间设置有竖向的提升耳板腹板11；侧板上开设有螺栓孔14并通过螺栓固定到钢架体8下部的侧面；底板下方为竖向千斤顶6并作为竖向千斤顶6的顶推面。
抬升支座3包括门式钢板15，门式钢板15包括水平的顶板、顶板两侧的斜板以及斜板底端的底板，斜板和底板之间设置有竖向的抬升支座腹板16；竖向千斤顶6位于顶板上方。
限位装置2包括对称的两个不等边L型钢板12，不等边L型钢板12包括水平的顶板和竖直的侧板；不等边L型钢板12的顶板通过螺栓固定到钢架体8底端设置的水平的端头板21上，两个不等边L型钢板12的侧板之间形成滑轨槽。
滑轨5包括混凝土基础4表面设置的纵向的滑轨H型钢20，滑轨H型钢20顶面设置有纵向的工字钢9，工字钢9位于限位装置2的滑轨槽内。
混凝土基础4为钢架体8底部的固定基础，包括混凝土梁17和梁内的预埋地锚螺栓18；钢架体8底端的端头板21上开设有地锚螺栓孔13，顶升过程中作为限位装置2的安装孔，顶升结束后作为与混凝土梁17固结的固定孔。
滑轨5端部设置有纵向千斤顶顶推滑移系统，纵向千斤顶顶推滑移系统包括纵向千斤顶7和支座，纵向千斤顶7底部固定到混凝土基础4表面设置的支座上，顶部顶推限位装置2，实现钢架体8在滑轨5上的纵向移动。
钢架体8骨架为钢架体H型钢19，钢架体H型钢19底端设置有水平的端头板21，端头板21与钢架体H型钢19侧面之间设置有趾板22。
上述用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置施工方法，包括以下步骤：
步骤一：施工测量放线，将预制的混凝土基础4定位，并在其轴线上定位安放滑轨5；
步骤二：在滑轨5纵向上拼装两榀棚洞钢架体8的支腿部分并设置限位装置2进行脚部约束，接着拼装钢架体8上部结构，包括两榀钢架体8之间的横向和斜向连接杆，并形成闭环钢架；
步骤三：在棚洞钢架体8后部安装纵向千斤顶顶推滑移系统；
步骤四：以两榀钢架体8为一节，待一节钢架体8安装完成后利用纵向千斤顶7将其滑移出拼装位置，暂停滑移；继续拼装第二节钢架体8，并在其后部安装纵向千斤顶顶推滑移系统；重复该步骤直至将剩余钢架体节段滑移至设计拼装位置；
步骤五：所有钢架节段就位后，在提升耳板1下部安装抬升支座3并使用竖向千斤顶6将此段棚洞钢架顶升一定高度；4台竖向千斤顶6同时操作，且保持同速、匀速顶升至既定高度；
步骤六：在钢架体8稳定至既定高度后，抽除滑轨5；同时用2块厚度15cm的垫块垫至拱架底面处，垫块总高度小于步骤五中的顶升高度；
步骤七：匀速回收液压竖向千斤顶6的行程高度，将钢架体8底面下降至垫块顶面上，暂时撤出竖向千斤顶6；
接着，用相同规格的垫块取代抬升支座3后，重新将竖向千斤顶6安置在原位置并与提升耳板1顶紧；此时，钢架体8下垫块总高度与竖向千斤顶6下垫块总高度相同；
步骤八：根据步骤七中的平衡高度，撤出钢架体8底面下1块垫块，接着回缩4处竖向千斤顶6的行程，匀速下降整个钢架体8至其底面与第2块垫块相接；
步骤九：撤出竖向千斤顶6下第1块垫块并保持竖向千斤顶6与提升耳板1顶紧后，再撤出钢架体8下第2块垫块，回缩4处竖向千斤顶6的行程，匀速下降整个钢架体8至其底面与混凝土梁4顶面相接；
步骤十：通过钢架体8底部端头板21上的地锚螺栓孔13，采用螺母将其与预埋地锚螺栓18连接紧固，完成棚洞钢架就位架设。
参见附图：
本发明涉及的装置包括提升耳板1、限位装置2、抬升支座3、混凝土基础4、滑轨5。
提升耳板1包括等边L型钢板10、提升耳板腹板11。在L型侧板上设置4处一般螺栓孔14，通过螺栓与钢架体8在支腿处机械连接。提升耳板腹板11呈三角形，沿等边L型钢板10的对称轴焊接于其上。等边L型钢板10的底面与钢架体8的底面高差S应控制在竖向千斤顶6的顶升量程以内。
限位装置2包括2块不等边L型钢板12。不等边L型钢板12上预留地锚螺栓锚孔13数个。
抬升支座3包括门式钢板15和腹板B16，其上安置竖向千斤顶6，可实现对钢架体8的竖向抬升。
混凝土基础4包括混凝土梁17和预埋地锚螺栓18。
滑轨5包括滑轨H型钢20和工字钢9，限位装置2卡在工字钢9顶部，对钢架体8脚部形成横向约束。
钢架体8包括钢架体H型钢19、端头板21和趾板22。端头板21和趾板22焊接于钢架体8的底端；同时，采用一般螺栓23将端头板21和2块不等边L型钢板12机械连接成一体。
在限位装置2约束下，纵向千斤顶7沿滑轨5的预设轴线，将钢架体8纵向推移至设计位置，并通过预埋地锚螺栓18与混凝土梁17相连。
主要构件的参考尺寸及参数为：
等边L型钢板10、腹板A；不等边L型钢板12、腹板B均采用Q235型钢，板厚20mm；
预埋地锚螺栓18为M30高强螺栓，锚固段长＞150mm；
钢架体H型钢19采用H400×200×8×13mm规格；
滑轨H型钢20采用H200×200×9×14mm规格；
工字钢9采用工12规格；
本发明中，混凝土基础为整个棚洞结构的受力基础，限位装置可避免钢架沿滑轨在水平向推进中产生侧向倾覆或偏转，升耳板起到牛腿作用，通过千斤顶抬升整体钢架。各部件操纵灵活、配合协调，能达到定位精确的目的。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
所述装置包括提升耳板（1）、竖向千斤顶（6）、抬升支座（3）、混凝土基础（4）和滑轨（5）；
抬升支座（3）设置于混凝土基础（4）表面，其后方为纵向的滑轨（5）；钢架体（8）底端通过限位装置（2）设置到滑轨（5）上；
提升耳板（1）固定到钢架体（8）下部侧面，竖向千斤顶（6）设置在抬升支座（3）上并位于提升耳板（1）下方。
2.根据权利要求1所述的用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
提升耳板（1）包括等边L型钢板（10），等边L型钢板（10）包括水平的底板和竖直的侧板，底板和侧板之间设置有竖向的提升耳板腹板（11）；
侧板上开设有螺栓孔（14）并通过螺栓固定到钢架体（8）下部的侧面；
底板下方为竖向千斤顶（6）并作为竖向千斤顶（6）的顶推面。
3.根据权利要求2所述的用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
抬升支座（3）包括门式钢板（15），门式钢板（15）包括水平的顶板、顶板两侧的斜板以及斜板底端的底板，斜板和底板之间设置有竖向的抬升支座腹板（16）；
竖向千斤顶（6）位于顶板上方。
4.根据权利要求3所述的用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
限位装置（2）包括对称的两个不等边L型钢板（12），不等边L型钢板（12）包括水平的顶板和竖直的侧板；
不等边L型钢板（12）的顶板通过螺栓固定到钢架体（8）底端设置的水平的端头板（21）上，两个不等边L型钢板（12）的侧板之间形成滑轨槽。
5.根据权利要求4所述的用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
滑轨（5）包括混凝土基础（4）表面设置的纵向的滑轨H型钢（20），滑轨H型钢（20）顶面设置有纵向的工字钢（9），工字钢（9）位于限位装置（2）的滑轨槽内。
6.根据权利要求5所述的用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
混凝土基础（4）为钢架体（8）底部的固定基础，包括混凝土梁（17）和梁内的预埋地锚螺栓（18）；
钢架体（8）底端的端头板（21）上开设有地锚螺栓孔（13），顶升过程中作为限位装置（2）的安装孔，顶升结束后作为与混凝土梁（17）固结的固定孔。
7.根据权利要求6所述的用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
滑轨（5）端部设置有纵向千斤顶顶推滑移系统，纵向千斤顶顶推滑移系统包括纵向千斤顶（7）和支座，纵向千斤顶（7）底部固定到混凝土基础（4）表面设置的支座上，顶部顶推限位装置（2），实现钢架体（8）在滑轨（5）上的纵向移动。
8.根据权利要求7所述的用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置，其特征在于：
钢架体（8）骨架为钢架体H型钢（19），钢架体H型钢（19）底端设置有水平的端头板（21），端头板（21）与钢架体H型钢（19）侧面之间设置有趾板（22）。
9.用于隧道洞口棚洞钢架的限位顶升装置施工方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤一：施工测量放线，将预制的混凝土基础（4）定位，并在其轴线上定位安放滑轨（5）；
步骤二：在滑轨（5）纵向上拼装两榀棚洞钢架体（8）的支腿部分并设置限位装置（2）进行脚部约束，接着拼装钢架体（8）上部结构，包括两榀钢架体8之间的横向和斜向连接杆，并形成闭环钢架；
步骤三：在棚洞钢架体（8）后部安装纵向千斤顶顶推滑移系统；
步骤四：以两榀钢架体（8）为一节，待一节钢架体（8）安装完成后利用纵向千斤顶（7）将其滑移出拼装位置，暂停滑移；继续拼装第二节钢架体（8），并在其后部安装纵向千斤顶顶推滑移系统；重复该步骤直至将剩余钢架体节段滑移至设计拼装位置；
步骤五：所有钢架节段就位后，在提升耳板（1）下部安装抬升支座（3）并使用竖向千斤顶（6）将此段棚洞钢架顶升一定高度；4台竖向千斤顶（6）同时操作，且保持同速、匀速顶升至既定高度；
步骤六：在钢架体（8）稳定至既定高度后，抽除滑轨（5）；同时用2块厚度15cm的垫块垫至拱架底面处，垫块总高度小于步骤五中的顶升高度；
步骤七：匀速回收液压竖向千斤顶（6）的行程高度，将钢架体（8）底面下降至垫块顶面上，暂时撤出竖向千斤顶（6）；
接着，用相同规格的垫块取代抬升支座（3）后，重新将竖向千斤顶（6）安置在原位置并与提升耳板（1）顶紧；此时，钢架体（8）下垫块总高度与竖向千斤顶（6）下垫块总高度相同；
步骤八：根据步骤七中的平衡高度，撤出钢架体（8）底面下1块垫块，接着回缩4处竖向千斤顶（6）的行程，匀速下降整个钢架体（8）至其底面与第2块垫块相接；
步骤九：撤出竖向千斤顶（6）下第1块垫块并保持竖向千斤顶（6）与提升耳板（1）顶紧后，再撤出钢架体（8）下第2块垫块，回缩4处竖向千斤顶（6）的行程，匀速下降整个钢架体（8）至其底面与混凝土梁（4）顶面相接；
步骤十：通过钢架体（8）底部端头板（21）上的地锚螺栓孔（13），采用螺母将其与预埋地锚螺栓（18）连接紧固，完成棚洞钢架就位架设。
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