CN111946368B - 一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，包括液压伸缩杆和两套加强型移动式钢构。该移动式液压支撑装置能够在隧道中自主蠕动驱动，使用时，钢构A上的液压支撑系统启动，对四周隧道进行支撑，并固定钢构A自身，然后两套钢构之间的液压伸缩杆启动，以钢构A为支点对钢构B施加伸缩力进行驱动；钢构B和钢构A相互作为支点进行蠕动驱动，保证加强型移动式钢构在隧道内进行驱动。该发明结构简便，没有多余配件，可操作性强，安全性高，价格低廉，根据需要可以设计制造出不同吨位和大小的产品，本发明整体采用步进蠕动的方式进行支撑驱动，整体结构灵活性好，不再附带额外轨道。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道管片拆除临时支撑相关技术领域，尤其是涉及一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的移动式液压支撑装置。
背景技术
随着我国经济社会经济飞速发展，城市地下轨道交通建设已成为我国现阶段推动经济发展，满足国民出行的一种重要公共交通设施。地下轨道交通设计中，通常要设置暗挖通道及车站，暗挖通道和车站通常用于隧道的修缮、维护及通风，发生紧急情况时用于避险以及集水和排水等。新建地铁车站和暗挖通道通常在盾构隧洞管片拼装结束后施作，开挖面临拆除部分既有盾构管片的工序，暗挖通道施工过程中如何支护待拆除管片是一项具有相当难度和挑战的问题。
目前，一般是通过洞内安装固定式钢环进行支护来拆除既有盾构管片，固定式钢环功能单一，只能为管片提供支撑应力，环环拼装，环环拆除，无法在隧道内整体移动，工作效率低下，且在使用过程中存在钢环架体局部变形失稳的问题。因此，本发明提出一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时蠕动式液压支撑装置，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，以解决现有技术中存在的固定式钢环功能单一，只能为管片提供支撑应力、环环拼装、环环拆除、无法在隧道内整体移动，工作效率低下，且在使用过程中存在钢环架体局部变形失稳的问题；另外，由于隧道内部空间大，单一靠液压驱动易导致隧道内的失稳，由于本支撑装置对应隧道空间且体积庞大，调整极其不方便；因此，合理调整支撑技术手段并且保证支撑稳固非常重要。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明采用的技术方案为一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，包括液压伸缩杆和两套加强型移动式钢构。两套加强型移动式钢构的结构相同，分别为钢构A和钢构B；每套加强型移动式钢构上均由液压支撑系统对隧道进行支撑；钢构A和钢构B之间通过液压伸缩杆进行连接。
该移动式液压支撑装置能够在隧道中自主蠕动驱动，使用时，钢构A上的液压支撑系统启动，对四周隧道进行支撑，并固定钢构A自身，然后两套钢构之间的液压伸缩杆启动，以钢构A为支点对钢构B施加伸缩力进行驱动；钢构B和钢构A相互作为支点进行蠕动驱动，保证加强型移动式钢构在隧道内进行驱动。
钢构B移动完毕后，搭载的液压支撑系统启动，对四周隧道进行支撑，并固定钢构B自身；然后液压伸缩杆启动，以钢构B为支点对钢构A施加伸缩力进行移动。
如此步进循环驱动，即可实现加强型移动式钢构在隧道内的蠕动和支撑。
所述加强型移动式钢构的下端安装有台车，台车由纵横向槽钢焊接而成；所述台车在车轮着地后能够在隧道仰拱管片上沿隧道里程方向自由移动；所述加强型移动式钢构的上端中部刚性连接有刚度加强的型钢中柱；所述加强型移动式钢构的上端中部两侧刚性连接有抗弯强度加强的型钢边柱，所述型钢中柱和边柱上下两端刚性连接有槽钢横梁；所述加强型移动式钢构的上端前后侧刚性连接有支撑槽钢，所述加强型移动式钢构的四周刚性连接抗弯强度加强的槽钢斜撑。
所述液压支撑系统由直立式液压千斤顶、底座倾斜式液压千斤顶、大吨位直立式液压千斤顶组成，通过型钢小横撑刚性连接在加强型移动式钢构的四周。
优选地，所述液压支撑系统中直立式液压千斤顶数量按照上1中2、底座倾斜式液压千斤顶数量按照上2下2、大吨位直立式液压千斤顶数量按照下1呈放射状对称分布，且底座倾斜式液压千斤顶与中部直立式液压千斤顶夹角均为50°，千斤顶均与移动式钢构刚性连接。
优选地，液压支撑系统中呈放射状对称分布的千斤顶前期为拆除连接螺栓的管片提供支撑应力，后期在拆除管片时独立工作的千斤顶不仅通过卸载收液压杆为要拆除的管片提供作业空间，而且为待拆除的管片提供持续的支撑应力，保证拆除环的待拆除管片的整体稳定性。
优选地，型钢边柱、型钢中柱、槽钢斜撑在两个槽钢腹板连接处加设钢板，增强钢构的抗弯强度，解决管片拆除过程中钢构所受荷载突然增大时型钢应力屈服而导致钢构整体失稳的问题。
优选地，型钢边柱、型钢中柱、槽钢斜撑、槽钢横梁刚性连接，式钢构整体形状为内“口”外“七边形”，保证式钢构在千斤顶加载受力时的稳定。
优选地，在台车上设置两根支撑槽钢与刚度加强型型钢中柱刚性连接，支撑槽钢与槽钢底梁的夹角为45°～60°，增强式钢构车轮着地行走过程中的稳定性。
优选地，在台车下对称焊接有四个车轮，在管片完后收缩液压杆，台车着地，人工将本装置整体推向下一环。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、该发明结构简便，没有多余配件，可操作性强，安全性高，价格低廉，根据需要可以设计制造出不同吨位和大小的产品，不仅适用于暗挖通道处管片的拆除，而且适用于新建地铁车站处管片的拆除，具有很高的经济效益和社会效益，适用于不同形式和尺寸的盾构隧道管片拆除时的支护，在隧道工程中具有广泛的应用价值；
2、有效解决了固定式钢环功能单一，只能为管片提供支撑应力，环环拼装，环环拆除，无法在隧道内整体移动，工作效率低下，且在使用过程中存在钢环架体局部变形失稳的问题，为后续管片拆除赢得时间。
3、本发明受力合理，承载能力高，结构整体性好，在管片拆除过程中不会出现局部荷载突然增大而变形过大失稳破坏；
4、独立工作的千斤顶可以在管片拆除过程中拆哪块管片稍微给该处千斤顶卸载进行管片试吊，确保安全的情况下再将该处千斤顶全部卸载，体现了安全作业的施工理念。
5、本发明整体采用步进蠕动的方式进行支撑驱动，整体结构灵活性好，不再附带额外轨道。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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。
图1是本发明的轴测结构示意图。
图2是本发明的正视结构示意图。
图3是本发明的侧视结构示意图。
图4是本发明的仰视结构示意图。
图5是水平支撑结构示意图。
图6是斜上方支撑结构示意图。
图7是液压伸缩杆连接示意图。
图8是增设钢板结构示意图。
附图标记：1-直立式液压千斤顶、2-底座倾斜式液压千斤顶、3-大吨位直立式液压千斤顶、4-抗弯强度加强型槽钢斜撑、5-槽钢横梁、6-抗弯强度加强型型钢边柱、7-支撑槽钢、8-槽钢底梁A、9-刚度加强型型钢中柱、10-车轮、11-盾构管片、12-钢板、13-带螺栓孔连接钢板A、14-型钢小横撑、15-带螺栓孔连接型材B、16-槽钢底梁B、17-螺栓孔、18-液压伸缩杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一种实施例，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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“固定”、“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，也可以是电焊连接；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发明中的具体含义。
实施例参见图1-图6所示，一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的移动式液压支撑装置，包括液压支撑系统和加强型移动式钢构。其中，加强型移动式钢构的下端安装有台车，且台车的下端安装有车轮10，车轮可绕轴旋转，当装置在平地中行进时，车轮垂直于地面，当装置在隧道中行进时，车轮10平行于隧道与车轮接触点处的法线。
相较于传统固定式车轮，可旋转式车轮兼顾了平地与隧道两种行进环境。传统固定式车轮垂直于地面，但在隧道中行进时，车轮轴与隧道车轮接触点处的法线存在夹角，该夹角导致装置重力的反作用力存在一个垂直于车轮轴的分力，该分力对车轮轴起弯扭作用，使用一段时间后车轮轴会弯曲，甚至断裂，降低了装置的使用寿命。
可旋转式车轮在旋转后能够有效避免隧道对装置反作用力所产生的弯扭分力，从而延长车轮轴的使用寿命。
台车由纵横向槽钢底梁8(16)焊接而成，所述台车在车轮着地后可以在隧道管片11上沿隧道里程方向自由移动，所述加强型移动式钢构的上端中部刚性连接有刚度加强型型钢中柱9，所述加强型移动式钢构的上端中部两侧刚性连接有抗弯强度加强型型钢边柱6，所述加强型中柱9和边柱6上下两端刚性连接槽钢横梁5，所述加强型移动式钢构的上端前后侧刚性连接支撑槽钢7，所述加强型移动式钢构的四周刚性连接抗弯强度加强型槽钢斜撑4。随后，在上述加强型移动式钢构的四周通过型钢小横撑14安装直立式液压千斤顶1、底座倾斜式液压千斤顶2和大吨位直立式液压千斤顶3。
上述加强型移动式钢构的各个受力构件全部由两根槽钢刚性连接组成，其中抗弯强度加强型型钢边柱6、刚度加强型型钢中柱9、抗弯强度加强型槽钢斜撑4都是通过在两个槽钢1/3跨度处的腹板位置增设钢板12来实现增强钢构抗弯强度的，有效解决了管片拆除过程中钢构所受荷载突然增大时型钢应力屈服而导致钢构整体失稳的问题。
上述各个抗弯强度加强型槽钢斜撑4和型钢小横撑14的组合节点均通过带螺栓孔连接钢板A13通过螺栓孔17刚性连接，各个抗弯强度加强型槽钢斜撑4和抗弯强度加强型型钢边柱6的组合节点均通过带螺栓孔连接型材B15通过螺栓孔17刚性连接。
带螺栓孔连接型材B15处承载着隧道顶部土方的重力，以及隧道两侧土方的压力，因此需要用高强度的块状连接件。考虑到装置整体的机动性，连接件不宜太重，同时考虑到连接件与其他零件的装配难易度，带螺栓孔连接型材B15可采用铝型材，兼顾连接强度和轻便性。
上述移动式钢构在台车下对称焊接四个车轮10，可以在管片完后收缩液压杆，台车着地，人工将本装置整体推向下一环，且抗弯强度加强型槽钢斜撑4与抗弯强度加强型型钢边柱6，支撑槽钢7与刚度加强型型钢中柱9、台车横向槽钢底梁8之间均为刚性连接，增强了移动式钢构车轮着地行走过程中的稳定性。其中加强型槽钢斜撑4与抗弯强度加强型型钢边柱6的夹角宜为30°，支撑槽钢7与台车由横向槽钢底梁8的夹角宜为45°～60°。
上述直立式液压千斤顶1数量按照上1中2、底座倾斜式液压千斤顶2数量按照上2下2、大吨位直立式液压千斤顶3数量按照下1呈放射状对称分布，且底座倾斜式液压千斤顶2与中部直立式千斤顶1夹角均为50°，千斤顶均与型钢小横撑14、型钢小横撑14与槽钢横梁5、抗弯强度加强型型钢边柱6、刚度加强型型钢中柱9均为刚性连接。
上述移动式钢构整体形状为内“口”外“七边形”，极大地增强了移动式钢构在千斤顶加载受力时的稳定性。
上述液压支撑系统中呈放射状对称分布的千斤顶前期可以为拆除连接螺栓的管片提供支撑应力，后期在拆除管片时独立工作的千斤顶不仅可以通过卸载收液压杆为要拆除的管片提供作业空间，而且可以为待拆除的管片提供持续的支撑应力，保证拆除环的待拆除管片的整体稳定性。千斤顶卸载时按照4个底座倾斜式液压千斤顶2同时卸载→2个中部直立式千斤顶1同时卸载30％°～50％→顶部中部直立式千斤顶1与底部大吨位直立式液压千斤顶3同时卸载→4个车轮着地→2个中部直立式千斤顶1再同时全部卸载→人工将该装置推向下一环管片的顺序进行，下一环液压支撑系统加载顺序与卸载顺序相反。
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发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，其特征在于：包括液压伸缩杆和两套加强型移动式钢构；两套加强型移动式钢构的结构相同，分别为钢构A和钢构B；每套加强型移动式钢构上均由液压支撑系统对隧道进行支撑；钢构A和钢构B之间通过液压伸缩杆进行连接；
该移动式液压支撑装置能够在隧道中自主蠕动驱动，使用时，钢构A上的液压支撑系统启动，对四周隧道进行支撑，并固定钢构A自身，然后两套钢构之间的液压伸缩杆启动，以钢构A为支点对钢构B施加伸缩力进行驱动；钢构B和钢构A相互作为支点进行蠕动驱动，保证加强型移动式钢构在隧道内进行驱动；
钢构B移动完毕后，搭载的液压支撑系统启动，对四周隧道进行支撑，并固定钢构B自身；然后液压伸缩杆启动，以钢构B为支点对钢构A施加伸缩力进行移动；步进循环驱动，即可实现加强型移动式钢构在隧道内的蠕动和支撑；
所述加强型移动式钢构的下端安装有台车，台车由纵横向槽钢焊接而成；所述台车在车轮着地后能够在隧道仰拱管片上沿隧道里程方向自由移动；所述加强型移动式钢构的上端中部刚性连接有刚度加强的型钢中柱；所述加强型移动式钢构的上端中部两侧刚性连接有抗弯强度加强的型钢边柱，所述型钢中柱和边柱上下两端刚性连接有槽钢横梁；所述加强型移动式钢构的上端前后侧刚性连接有支撑槽钢，所述加强型移动式钢构的四周刚性连接抗弯强度加强的槽钢斜撑；
所述液压支撑系统由直立式液压千斤顶、底座倾斜式液压千斤顶、大吨位直立式液压千斤顶组成，通过型钢小横撑刚性连接在加强型移动式钢构的四周；
所述液压支撑系统中直立式液压千斤顶数量按照上1中2、底座倾斜式液压千斤顶数量按照上2下2、大吨位直立式液压千斤顶数量按照下1呈放射状对称分布，且底座倾斜式液压千斤顶与中部直立式液压千斤顶夹角均为50°，千斤顶均与移动式钢构刚性连接；
液压支撑系统中呈放射状对称分布的千斤顶前期为拆除连接螺栓的管片提供支撑应力，后期在拆除管片时独立工作的千斤顶不仅通过卸载收液压杆为要拆除的管片提供作业空间，而且为待拆除的管片提供持续的支撑应力，保证拆除环的待拆除管片的整体稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，其特征在于：型钢边柱、型钢中柱、槽钢斜撑在两个槽钢腹板连接处加设钢板，增强钢构的抗弯强度。
3.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，其特征在于：型钢边柱、型钢中柱、槽钢斜撑、槽钢横梁刚性连接，加强型移动式钢构整体形状为内“口”外“七边形”，保证加强型移动式钢构在千斤顶加载受力时的稳定。
4.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，其特征在于：在台车上设置两根支撑槽钢与刚度加强型型钢中柱刚性连接，支撑槽钢与槽钢底梁的夹角为45°～60°，增强式钢构车轮着地行走过程中的稳定性。
5.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道车暗挖通道及车站管片拆除时的蠕动式液压支撑装置，其特征在于：在台车下对称焊接有四个车轮，在管片完后收缩液压杆，台车着地，人工将本装置整体推向下一环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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