CN113323669B - 一种用于圆形竖井支护的钢拱架及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于圆形竖井支护的钢拱架及其施工方法，涉及基础工程的技术领域，其包括架体，所述架体由多个环体组成，所述环体包括多个段体，所述段体的弧形外凸侧设置有用于插入竖井井壁的固定齿，所述段体内部开设有沿段体延伸方向延伸的连接孔，所述段体内设置有滑动在连接孔内的滑动条，所述段体设置有用于驱动滑动条滑入相邻段体的连接孔内的拨动件，所述环体设置有当滑动条滑入相邻段体的连接孔时用于连接位于上方段体的连接组件。本申请具有使架体能够适应深度较深的竖井的效果。

Description

一种用于圆形竖井支护的钢拱架及其施工方法

技术领域

本申请涉及基础工程的技术领域，尤其是涉及一种用于圆形竖井支护的钢拱架及其施工方法。

背景技术

地下隧道开挖前需要先挖出从地面至隧道深度的圆形竖井，接着通过圆形竖井将隧道开挖需要的设备等送入地下，方便隧道开挖。

目前，参见图1，一种圆形竖井支护用钢拱架，包括锚杆1以及架体2。架体2为空心圆筒状结构，安装时通过起吊设备将架体2起吊至竖井内，接着通过锚杆1将架体2固定在竖井内，使得架体2能够对竖井的井壁进行支护。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：施工时需要先将竖井挖掘完成，然后才能进行架体2安装，这种架体2安装方法比较适合深度较浅的竖井。当竖井的深度较深时，可能在竖井挖掘时就出现竖井的井壁崩塌，影响架体2的安装。

发明内容

为了使架体能够适应深度较深的竖井，本申请提供一种用于圆形竖井支护的钢拱架及其施工方法。

第一方面，本申请提供一种用于圆形竖井支护的钢拱架，采用如下的技术方案：

一种用于圆形竖井支护的钢拱架，包括架体，所述架体由多个环体组成，所述环体包括多个段体，所述段体的弧形外凸侧设置有用于插入竖井井壁的固定齿，所述段体内部开设有沿段体延伸方向延伸的连接孔，所述段体内设置有滑动在连接孔内的滑动条，所述段体设置有用于驱动滑动条滑入相邻段体的连接孔内的拨动件，所述环体设置有当滑动条滑入相邻段体的连接孔时用于连接位于上方段体的连接组件。

通过采用上述技术方案，施工时先挖掘出深度与段体高度相等的竖井，接着将段体通过固定齿插入竖井井壁进行初步固定，段体安装后通过拨动件拨动滑动条滑入下一相邻段体的连接孔内，提升环体的支护强度。然后继续向下挖掘竖井以及安装段体形成环体，并且环形形成时，通过滑动条滑入连接槽内使得连接组件连接上一相邻环体，提升环体组成架体的支护强度。整个过程简单，通过逐段挖掘竖井以及对竖井井壁进行支护，实现竖井的挖掘以及支护，有利于架体支护深度较深的竖井。

可选的，所述连接组件包括连接板以及连接块，所述段体顶部开设有供连接板上下滑动的滑槽，所述段体底部开设有供连接板卡入的卡接槽，所述滑槽底部开设有连通至连接孔的连通孔，所述连接块设置在连接板底部且上下滑动在连通孔内，所述滑动条顶部设置有用于推动连接块带动连接板向上运动的推动块，所述卡接槽相对两侧侧壁分别连通开设有固定槽，所述连接板相对侧侧壁开设有容纳槽，所述容纳槽内铰接设置有向下翻转凸出至容纳槽外的固定条，所述连接板设置有当连接板卡入卡接槽时驱动固定条向下翻转至底部抵接在固定槽底部槽壁的驱动组件，所述段体设置有用于限制连接板脱离滑槽的限制件。

通过采用上述技术方案，当滑动条滑入连接孔内，推动块推动连接块向上滑动，带动连接板向上卡入卡接槽内，接着通过驱动组件驱动固定条抵接在固定槽底部槽壁上，并与限制件配合实现上下相邻环体之间的连接固定，有利于提升架体的支护强度。同时通过连接板实现上下相邻环体之间的密封，减少上下相邻环体之间间隙渗透过的水流数量。

可选的，所述推动块倾斜开设有推动面，所述连接块设置有弧面结构，所述连接块的弧面结构滑动在推动面上。

通过采用上述技术方案，使用时连接块的弧面结构滑动在推动面上，使得推动块能够通过连接块推动连接板向上运动。

可选的，所述驱动组件包括驱动柱以及驱动条，所述驱动柱上下滑动在连接板内，所述驱动柱底部倾斜开设有动力面，所述动力面滑动在推动面上且驱动柱位于连接块远离推动块一侧，所述驱动条滑动在连接板内且与驱动柱相垂直，所述驱动条底部倾斜开设有驱动面，所述驱动柱顶部滑动在驱动面上且驱动条滑动接触在固定条靠近容纳槽一侧。

通过采用上述技术方案，使用时动力面滑动在推动面上，使得驱动柱向上滑动，此时驱动柱顶部滑动在驱动面上，推动驱动条滑动推动固定条向下翻转，直至固定条底部抵接在固定槽底部槽壁上，实现连接板与环体之间的连接固定。

可选的，所述驱动条远离固定条一侧设置有连接绳，所述连接绳远离驱动条一侧连接在驱动柱顶部。

通过采用上述技术方案，驱动柱向下滑动时，通过连接绳带动驱动条朝驱动槽方向滑动，使得固定条能够向上翻转，有利于固定条能够进入向上翻转的状态。

可选的，所述限制件为限制块，所述滑槽相对两侧槽壁分别开设有多个限制槽，所述限制块有多个且分别设置在连接板相对两侧侧壁上，所述限制块上下滑动在限制槽内。

通过采用上述技术方案，使用时限制块上下滑动在限制槽内，有利于限制连接板脱离滑槽。

可选的，所述滑动条顶部以及底部分别旋转连接有多个滚球，所述滚球滚动在连接孔孔壁上。

通过采用上述技术方案，使用时滚球滚动在连接孔孔壁上，减小滑动条与连接孔孔壁之间的接触面积，有利于减小滑动条滑动时遇到的阻力。

可选的，所述拨动件为拨动块，所述连接孔靠近段体弧形内凹侧连通开设有拨动孔，所述拨动块设置在滑动条上且滑动在拨动孔内。

通过采用上述技术方案，使用时通过拨动块拨动滑动条，降低滑动条的滑动难度。

第二方面，本申请提供一种钢拱架的施工方法，采用如下的技术方案：

一种钢拱架的施工方法，用于对圆形竖井进行支护，包括以下步骤：

S1：先在地面挖掘出深度与段体高度相等的竖井；

S2：将段体通过固定齿插入竖井井壁进行固定，通过相同步骤固定其余段体，再滑动滑动条至相邻段体的连接孔内，使得段体组成环体；

S3：接着继续向下挖掘，并且挖掘深度与段体高度相等；

S4：然后按照相同步骤固定段体并组成环体，再通过连接组件连接上方相邻环体，最后按照相同步骤继续向下挖掘并安装环体，使得上下环体组成架体。

通过采用上述技术方案，施工时先挖掘出一段深度与段体高度相等的竖井，再安装段体形成环体对竖井井壁进行支护，然后继续向下挖掘，再支护形成环体，最后通过连接组件连接固定上下相邻环体，使得形成的架体的支护强度提升，有利于架体支护深度较深的竖井。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.施工时通过逐段挖掘竖井，并逐段支护挖掘出的竖井，并且支护时通过连接组件连接上下相邻环体，使得环体形成架体，有利于对深度较深的竖井进行支护；

2.使用时固定条抵接在固定槽底部槽壁上，使得连接板与上下相邻环体之间连接固定，有利于提升架体的支护强度。

附图说明

图1是相关技术钢拱架的截面示意图；

图2是本申请实施例整体结构的示意图；

图3是本申请实施例体现环体组装后的截面示意图；

图4是本申请实施例体现段体内部结构的示意图；

图5是图4的A部放大示意图；

图6是本申请实施例体现上下环体连接时的截面示意图；

图7是图6的B部放大示意图。

附图标记：1、锚杆；2、架体；3、环体；4、段体；5、固定齿；6、连接孔；7、滑动条；8、连接组件；801、连接板；802、连接块；9、滑槽；10、卡接槽；11、连通孔；12、推动块；121、推动面；122、抵接部；13、固定槽；14、容纳槽；15、固定条；16、驱动组件；161、驱动柱；1611、动力面；162、驱动条；1621、驱动面；17、连接绳；18、限制块；19、限制槽；20、滚球；21、驱动槽；22、拨动块；23、拨动孔；24、旋转槽；25、挡槽；26、挡环；27、安装槽。

具体实施方式

以下结合附图2-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开的一种用于圆形竖井支护的钢拱架，参见图2，钢拱架包括钢质结构的架体2。架体2由多个环体3组成，环体3的形状适应需要支护的圆形竖井。施工时先在地面挖掘出深度与环体3高度相等的竖井，接着安装环体3，使得环体3对已经挖掘出的竖井井壁进行支护，然后再继续向下挖掘相同深度，接着再安装环体3进行支护，以此类推完成竖井的挖掘支护，使得挖掘过程中竖井井壁出现崩塌的可能降低。

参见图3，环体3包括多个段体4，通过段体4组成环体3，降低安装难度。环体3的弧形凸面侧固定连接有多个固定齿5，安装时通过固定齿5插入竖井井壁内，对段体4进行初步固定。

参见图3，段体4内部开设有连接孔6，连接孔6沿段体4的延伸方向进行延伸。段体4设置有滑动条7，滑动条7的长度与段体4的长度相等，并且滑动条7滑动在连接孔6内。当段体4安装完成时，通过拨动滑动条7，使得滑动条7沿滑动方向滑入下一个相邻段体4的连接孔6内，此时下一相邻段体4内的滑动条7被推动继续滑入下一相邻段体4的连接孔6内，实现段体4之间的相互连接，使得组成的环体3的强度上升。

参见图3，段体4设置有拨动件，用于拨动滑动条7。拨动件为拨动块22，连接孔6靠近段体4弧形内凹侧的一侧孔壁上连通开设有贯穿至段体4外的拨动孔23，拨动块22卡接固定在段体4面向拨动孔23的一侧侧壁上。使用时拨动块22滑动在拨动孔23内且凸出至段体4外，通过拨动拨动块22带动滑动条7滑动。

参见图4与图5，滑动条7顶部以及底部侧壁上分别开设有两组旋转槽24，每组旋转槽24有多个且均匀间隔开设，段体4设置有滚球20，滚球20旋转容纳在旋转槽24内。使用时滚球20滚动连接在连接孔6孔壁上，减小滑动条7与连接孔6孔壁之间的接触面积，减小滑动条7滑动时遇到的摩擦力。为了方便安装滚球20，段体4开设有环绕旋转槽24且相连通的挡槽25，安装时先将滚球20容纳在旋转槽24内，此时部分滚球20凸出旋转槽24，段体4设置有内径小于滚球20直径的挡环26，滚球20安装后将挡环26卡接在挡槽25内，实现滚球20的安装。

参见图3与图5，环体3设置有连接组件8，当段体4之间相互连接组成环体3后，通过连接组件8连接上下环体3，提升环体3之间的连接强度。

参见图4与图5，连接组件8包括连接板801以及连接块802，连接板801的长度与段体4的长度相等，段体4顶部开设有滑槽9，滑槽9沿段体4的延伸方向进行延伸，使用时连接板801上下滑动在滑槽9内。段体4的底部开设有卡接槽10，使用时驱动连接板801向上滑动卡入卡接槽10内，使得上下相邻环体3之间初步连接，提升环体3抵抗横向剪应力的能力。连接块802有多个且分别固定在连接板801的底部，连接块802远离连接板801一侧设置有弧面结构且弧面结构的弧形凸面侧朝向远离连接板801方向。滑槽9的底部槽壁开设有向下连通至连接孔6的连通孔11，连接块802上下滑动在连通孔11内。初始状态时，连接块802底部与滑动条7顶部具有一定的间距。连接板801顶部固定连接有与连接块802一一对应的推动块12，推动块12与滚球20相错位且滑动在连通孔11内，推动块12靠近连接块802的位置倾斜开设有推动面121。使用时滑动条7滑动，推动块12朝连接块802方向靠近，使得连接块802的弧面结构滑动在推动面121上，带动连接板801向上卡入卡接槽10内。推动块12顶部位置设置有处于水平状态的抵接部122，当连接块802抵接在抵接部122上时，滑动条7停止滑动，此时连接板801保持卡入卡接槽10的状态。

参见图4，段体4设置有限制件，用于限制连接板801脱离滑槽9。限制件为限制块18，滑槽9竖直方向相应的两侧槽壁分别连通开设有多个限制槽19，限制块18固定在连接板801相应侧侧壁上，使用时限制块18上下滑动在限制槽19内，实现连接板801的限制。为了方便安装限制块18，限制槽19可以先贯穿至段体4外，当限制块18安装完成后通过焊接钢块封堵限制槽19即可。

参见图6与图7，卡接槽10竖直方向的相对两侧侧壁上分别连通开设有固定槽13，连接板801竖直方向相对的两侧侧壁上开设有容纳槽14，容纳槽14靠近底部的位置铰接有固定条15。使用时可以向上翻转将固定条15容纳在容纳槽14内，向下翻转固定条15直至固定条15处于水平状态时，固定条15凸出至容纳槽14外，此时固定条15的底部抵接在固定槽13底部槽壁上，实现上下环体3之间的固定。

参见图6与图7，连接板801设置有驱动组件16，当滑动条7滑入相邻段体4的连接孔6内时，驱动组件16驱动固定条15抵接在固定槽13底部槽壁上。

参见图5与图7，驱动组件16包括驱动柱161以及驱动条162，连接板801内开设有驱动槽21，驱动槽21贯穿至连接板801外，驱动柱161上下滑动在驱动槽21内且驱动柱161底部开设有动力面1611。初始状态时，驱动柱161在重力作用下凸入连接孔6内，此时驱动柱161底部抵接在滑动条7的顶部。

参见图5与图7，驱动柱161位于连接块802远离推动块12一侧，滑动时推动块12先与连接块802相接触，接着再与驱动柱161相接触，通过动力面1611滑动在推动面121上，将驱动柱161向上推动。连接板801内对称开设有与驱动槽21相互垂直、连通的安装槽27，并且驱动槽21在两个安装槽27之间。

参见图6与图7，驱动条162滑动在安装槽27内，驱动条162底部靠近驱动槽21的位置倾斜开设有驱动面1621，当驱动柱161向上滑动时，驱动柱161顶部滑动在驱动面1621上，将驱动条162朝安装槽27远离驱动槽21一侧推动，使得驱动条162远离驱动槽21一侧推动固定条15向下翻转。当驱动柱161底部滑动至抵接部122时，驱动条162底部抵接在固定条15顶部，使得固定条15底部抵接在固定槽13底部槽壁上，实现环体3之间的固定连接，并通过驱动条162限制固定条15向上翻转，此时拨动块22抵接在拨动孔23一侧孔壁上。

参见图6与图7，驱动条162靠近驱动槽21一侧侧壁上固定连接有连接绳17，连接绳17远离驱动条162一端固定连接在驱动柱161顶部。当驱动柱161向下滑动时，通过连接绳17带动驱动条162滑入安装槽27内，使得环体3相互分离时固定条15能够向上翻转入容纳槽14内，有利于解除段体4与连接板801之间的连接固定。

本申请实施例一种用于圆形竖井支护的钢拱架的实施原理为：

施工时先挖掘出深度与段体4高度相等的圆形竖井，接着将段体4通过固定齿5插入竖井井壁进行初步固定，当段体4固定完毕形成环体3时，通过拨动拨动块22带动滑动条7滑入下一相邻段体4的连接孔6内。接着继续向下挖取圆形竖井，然后按照相同步骤安装段体4，此时段体4安装时将拨动块22滑动至抵接在拨动孔23孔壁上，使得驱动柱161以及连接块802同时抵接在抵接部122上，使得连接板801卡入上一相邻环体3的卡接槽10内，同时驱动条162驱动固定条15翻转至抵接在固定槽13底部槽壁上，实现上下环体3之间的连接固定。最后按照相同步骤继续完成竖井的挖掘以及环体3的安装，直至完成竖井的挖掘以及架体2的安装。

本申请还公开了一种钢拱架的施工方法，用于对圆形竖井进行支护，包括以下步骤：

步骤一：先在地面挖掘出深度与段体4高度相等的竖井；

步骤二：将段体4通过固定齿5插入竖井井壁进行固定，通过相同步骤固定其余段体4，再滑动滑动条7至相邻段体4的连接孔6内，使得段体4组成环体3；

步骤三：接着继续向下挖掘，并且挖掘深度与段体4高度相等；

步骤四：然后按照相同步骤固定段体4并组成环体3，再通过连接组件8连接上方相邻环体3，最后按照相同步骤继续向下挖掘并安装环体3，使得上下环体3组成架体2。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于圆形竖井支护的钢拱架，包括架体（2），其特征在于：所述架体（2）由多个环体（3）组成，所述环体（3）包括多个段体（4），所述段体（4）的弧形外凸侧设置有用于插入竖井井壁的固定齿（5），所述段体（4）内部开设有沿段体（4）延伸方向延伸的连接孔（6），所述段体（4）内设置有滑动在连接孔（6）内的滑动条（7），所述段体（4）设置有用于驱动滑动条（7）滑入相邻段体（4）的连接孔（6）内的拨动件，所述环体（3）设置有当滑动条（7）滑入相邻段体（4）的连接孔（6）时用于连接位于上方段体（4）的连接组件（8）；

所述连接组件（8）包括连接板（801）以及连接块（802），所述段体（4）顶部开设有供连接板（801）上下滑动的滑槽（9），所述段体（4）底部开设有供连接板（801）卡入的卡接槽（10），所述滑槽（9）底部开设有连通至连接孔（6）的连通孔（11），所述连接块（802）设置在连接板（801）底部且上下滑动在连通孔（11）内，所述滑动条（7）顶部设置有用于推动连接块（802）带动连接板（801）向上运动的推动块（12），所述卡接槽（10）相对两侧侧壁分别连通开设有固定槽（13），所述连接板（801）相对侧侧壁开设有容纳槽（14），所述容纳槽（14）内铰接设置有向下翻转凸出至容纳槽（14）外的固定条（15），所述连接板（801）设置有当连接板（801）卡入卡接槽（10）时驱动固定条（15）向下翻转至底部抵接在固定槽（13）底部槽壁的驱动组件（16），所述段体（4）设置有用于限制连接板（801）脱离滑槽（9）的限制件；

所述驱动组件（16）包括驱动柱（161）以及驱动条（162），所述驱动柱（161）上下滑动在连接板（801）内，所述驱动柱（161）底部倾斜开设有动力面（1611），所述动力面（1611）滑动在推动面（121）上且驱动柱（161）位于连接块（802）远离推动块（12）一侧，所述驱动条（162）滑动在连接板（801）内且与驱动柱（161）相垂直，所述驱动条（162）底部倾斜开设有驱动面（1621），所述驱动柱（161）顶部滑动在驱动面（1621）上且驱动条（162）滑动接触在固定条（15）靠近容纳槽（14）一侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于圆形竖井支护的钢拱架，其特征在于：所述推动块（12）倾斜开设有推动面（121），所述连接块（802）设置有弧面结构，所述连接块（802）的弧面结构滑动在推动面（121）上。

3.根据权利要求1所述的一种用于圆形竖井支护的钢拱架，其特征在于：所述驱动条（162）远离固定条（15）一侧设置有连接绳（17），所述连接绳（17）远离驱动条（162）一侧连接在驱动柱（161）顶部。

4.根据权利要求1所述的一种用于圆形竖井支护的钢拱架，其特征在于：所述限制件为限制块（18），所述滑槽（9）相对两侧槽壁分别开设有多个限制槽（19），所述限制块（18）有多个且分别设置在连接板（801）相对两侧侧壁上，所述限制块（18）上下滑动在限制槽（19）内。

5.根据权利要求1所述的一种用于圆形竖井支护的钢拱架，其特征在于：所述滑动条（7）顶部以及底部分别旋转连接有多个滚球（20），所述滚球（20）滚动在连接孔（6）孔壁上。

6.根据权利要求5所述的一种用于圆形竖井支护的钢拱架，其特征在于：所述拨动件为拨动块（22），所述连接孔（6）靠近段体（4）弧形内凹侧连通开设有拨动孔（23），所述拨动块（22）设置在滑动条（7）上且滑动在拨动孔（23）内。

7.一种钢拱架的施工方法，用于对圆形竖井进行支护，采用如权利要求1-6任一项所述的一种用于圆形竖井支护的钢拱架，包括以下步骤，其特征在于：

S1：先在地面挖掘出深度与段体（4）高度相等的竖井；

S2：将段体（4）通过固定齿（5）插入竖井井壁进行固定，通过相同步骤固定其余段体（4），再滑动滑动条（7）至相邻段体（4）的连接孔（6）内，使得段体（4）组成环体（3）；

S3：接着继续向下挖掘，并且挖掘深度与段体（4）高度相等；

S4：然后按照相同步骤固定段体（4）并组成环体（3），再通过连接组件（8）连接上方相邻环体（3），最后按照相同步骤继续向下挖掘并安装环体（3），使得上下环体（3）组成架体（2）。