CN113998407A - 深基坑土方垂直流水输送系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深基坑土方垂直流水输送系统及其施工方法，系统包括：导轨架，沿竖直高度分别设置有上行轨道槽和下行轨道槽，上行轨道槽和下行轨道槽形状一致且内部附着有齿条；附着结构，连接于导轨架；渣土提升系统，包括半箍设于导轨架上的抱箍型爬升结构以及通过连接支架连接于抱箍型爬升结构的渣土斗，抱箍型爬升结构上安装有电机驱动齿轮，电机驱动齿轮与导轨架上的附着齿条啮合；设有旋转轨道槽的旋转构件，旋转构件可转动地安装于导轨架的顶部和底部，旋转轨道槽与上行轨道槽及下行轨道槽形状一致且随旋转构件的转动交替对接上行轨道槽和下行轨道槽。提高了渣土斗的利用率，整个过程可远程操作，优化了工人作业环境，提高了施工安全性。

Description

深基坑土方垂直流水输送系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体地，涉及一种深基坑土方垂直流水输送系统及其施工方法。

背景技术

为满足高层建筑基础设计的需要、地下空间开发和土地利用的需要以及地铁、市政、管廊和交通工程的需求，当前深基坑工程逐渐向超深、超大方向发展，基坑开挖深度超过15m、单体面积超过20000m²的基坑工程越来越多，传统的长臂挖机、抓斗挖机以及贝壳斗伸缩臂挖机等取土设备存在所需操作面大、施工效率低的问题，超深基坑土方开挖的效率直接影响着基坑工程的施工进度和成本。

发明内容

鉴于传统的深基坑土方取土设备存在的不足之处，本发明提供了一种深基坑土方垂直流水输送系统及其施工方法，提高了渣土斗的利用率，整个过程可远程操作，优化了工人作业环境，提高了施工安全性。

为实现上述目的，本发明提供了一种深基坑土方垂直流水输送系统，包括：

导轨架，沿竖直高度分别设置有上行轨道槽和下行轨道槽，所述上行轨道槽和所述下行轨道槽形状一致且内部附着有齿条；

附着结构，连接于所述导轨架；

渣土提升系统，包括半箍设于所述导轨架上的抱箍型爬升结构以及通过连接支架连接于所述抱箍型爬升结构的渣土斗，所述抱箍型爬升结构上安装有电机驱动齿轮，所述电机驱动齿轮与所述导轨架上的附着齿条啮合；

设有旋转轨道槽的旋转构件，所述旋转构件可转动地安装于所述导轨架的顶部和底部，所述旋转轨道槽与所述上行轨道槽及所述下行轨道槽形状一致且随所述旋转构件的转动交替对接所述上行轨道槽和所述下行轨道槽。

较佳地，所述导轨架沿竖直高度包括螺栓连接的多个标准分节。

较佳地，所述导轨架的横截面呈橄榄球状，包括前、后两个平面以及左、右两个圆弧面，所述上行轨道槽和所述下行轨道槽分别由一对U型槽组成，且每对所述U型槽前后对称地设置在所述平面与所述圆弧面的交接处。

较佳地，所述齿条设置在每个所述U型槽相对两侧面。

较佳地，所述齿条还设置在所述圆弧面的中间区域。

较佳地，所述附着结构采用钢格板结构，一端埋置于基坑围护结构中，另一端螺栓连接于所述导轨架。

较佳地，所述渣土斗的底面向下倾斜，外侧面为液压可升降挡板。

较佳地，还包括数字化远程操作系统，远程链接于所述电机驱动齿轮以及所述旋转构件。

为实现上述目的，本发明的第二方面提供了一种深基坑土方垂直流水输送系统的施工方法，包括步骤：

安装深基坑土方垂直流水输送系统，将附墙结构与基坑围护结构固定；

启动深基坑土方垂直流水输送系统，使渣土提升系统停在设计装土位置，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，进行装土作业；

装土完成后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮解锁，箍抱型爬升结构自动爬升，到达顶部固定位置后，停止爬升，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，渣土斗进行卸土作业；

完成卸土作业后，渣土提升系统继续爬升至顶部旋转构件处后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，旋转构件顺时针旋转至旋转轨道槽与下行轨道槽对接，电机驱动齿轮自动解锁，渣土提升系统沿下行轨道槽下降；

渣土提升系统下降至底部渣土提升系统处后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，旋转构件顺时针旋转至旋转轨道槽与上行轨道槽对接，电机驱动齿轮自动解锁，渣土提升系统沿上行轨道槽爬升至装土位置，电机驱动齿轮自动锁死，进行装土作业。

由于采用上述技术方案，使得本发明取得的技术效果是：

深基坑土方垂直流水输送系统可通过向下增加导轨的方式解决基坑工程下挖施工导致基底标高不断变化的情况，同时通过导轨顶部、底部旋转构件以及上行、下行轨道齿条的协调运行可以实现多个渣土斗流水作业，循环进行取土、上行、卸土、下行以及再取土，提高了渣土斗的利用率，整个过程可远程操作，优化了工人作业环境，提高了施工安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的深基坑土方垂直流水输送系统的整体施工结构示意图。

图2为本发明实施例的深基坑土方垂直流水输送系统的示意图。

图3为本发明实施例的附着结构横截面。

图4为本发明实施例的钢结构导轨架标准分节横截面。

图5为本发明实施例的深基坑土方垂直流水输送系统的俯视图。

图6为本发明实施例的深基坑土方垂直流水输送系统的局部正视图。

图7为本发明实施例的旋转构件处俯视图。

图8为本发明实施例的旋转构件处正视图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

参阅图1～2，本实施例提供了一种深基坑土方垂直流水输送系统，其主要包括导轨架11、附着结构12、渣土提升系统13以及14。其中，导轨架11沿竖直高度分别设置有上行轨道槽111和下行轨道槽112，该上行轨道槽111和该下行轨道槽112形状一致且内部附着有齿条15。附着结构12连接导轨架11和基坑围护结构20。渣土提升系统13包括半箍设于导轨架11上的抱箍型爬升结构131以及通过连接支架133连接于抱箍型爬升结构131的渣土斗132，该抱箍型爬升结构131上安装有电机驱动齿轮134，该电机驱动齿轮134与导轨架11上的附着齿条15啮合。旋转构件14的表面设有旋转轨道槽，两个旋转构件14分别可转动地安装于导轨架11的顶部和底部，旋转构件14上的旋转轨道槽与上行轨道槽111及下行轨道槽112形状一致且随旋转构件14的转动交替对接上行轨道槽111和下行轨道槽112。

具体来说，导轨架采用钢结构导轨架，标准分节，各节之间螺栓连接；横截面整体呈橄榄球状，其中前、后面为平面，左、右面为圆弧面；右侧两个凹槽为上行轨道槽111，左侧两个凹槽为下行轨道槽112，每个轨道槽的左、右侧面分别附着齿条15，如图4所示。左、右圆弧面的中间区域同样附着齿条15。为减轻导轨架11自身重量，在保持结构强度的前提下，导轨架11采用钢格板结构。

附着结构12为钢格板结构，连接钢结构导轨架11与基坑围护结构20，一端埋置于基坑围护结构20的钢筋混凝土中，另一端与钢结构导轨架11进行螺栓连接，为导轨架11提供水平和竖向约束，如图3所示。

渣土提升系统13包括渣土斗132、连接支架133以及箍抱型爬升结构131，如图5～6所示。渣土斗132底面向下倾斜，利于卸土；外侧面为液压可升降挡板1321，卸土时可通过液压提升，其余时间处于关闭状态。箍抱型爬升结构131上安装有电机驱动齿轮134，与导轨架11上的附着齿条15啮合，在电机驱动下可以实现爬升、下降操作；通过连接支架133将渣土斗132与箍抱型爬升结构131固定连接，以保证渣土斗132满土状态下的结构安全要求。

旋转构件14在钢结构导轨架11的顶部和底部各安装一个，包括非标准分节的钢结构导轨架和旋转电机141，两者固定连接。如图7～8所示，非标准分节的钢结构导轨架，即旋转构件14只有两个凹槽构成旋转轨道槽，与标准分节的钢结构导轨架11的固定轨道槽竖向对应，同时每个轨道槽的左、右侧面分别附着齿条；在爬升阶段，卸土完成后，渣土提升系统爬升到顶部旋转构件处后制动，旋转构件14顺时针旋转至其上的旋转轨道槽与下行轨道槽对接，渣土提升系统沿下行轨道槽下降；在下降阶段，渣土提升系统下降至底部渣土提升系统处后制动，旋转构件顺时针旋转至其上的旋转轨道槽与上行轨道槽对接，渣土提升系统沿上行轨道槽爬升。

本实施例的深基坑土方垂直流水输送系统还具有数字化远程操作系统，远程链接于电机驱动齿轮以及旋转构件的旋转电机，可以实现远程操作，优化了工人作业环境，提高了施工安全性。

上述实施例中的深基坑土方垂直流水输送系统的具体施工步骤如下：

(1)在进行基坑围护结构施工时，选定土方垂直流水输送系统的安装位置，根据附着结构的安装需要，在基坑围护结构的钢筋笼上安装预埋件，方便基坑开挖阶段附着结构安装，并施工顶部栈桥板方便运输车辆停靠。

(2)当基坑开挖深度较浅时，采用长臂挖机等传统取土设备，但需同时安装土方垂直流水输送系统的钢结构导轨架、相应的附着结构以及顶部旋转构件；当基坑开挖深度超过一定深度后，传统取土设备难以满足施工进度，此时加装渣土提升系统、底部旋转构件以及电力线路。

(3)启动土方垂直流水输送系统，通过远程操作系统使渣土提升系统停在合适的高度(设计装土位置)，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，进行装土作业。

(4)装土完成后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮解锁，箍抱型爬升结构自动爬升，到达顶部固定位置后，停止爬升，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，渣土斗液压可升降挡板自动提升，进行卸土作业，卸土完成后挡板回落。

(5)完成卸土作业后，渣土提升系统继续爬升至顶部旋转构件处后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，旋转构件顺时针旋转至轨道槽与下行轨道槽对接，电机驱动齿轮自动解锁，渣土提升系统沿下行轨道槽下降。

(6)渣土提升系统下降至底部渣土提升系统处后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，旋转构件顺时针旋转至轨道槽与上行轨道槽对接，电机驱动齿轮自动解锁，渣土提升系统沿上行轨道槽爬升至装土位置，电机驱动齿轮自动锁死，进行装土作业。

(7)随着基坑开挖深度的进一步加深，当装土位置所处深度无法满足作业需求时，需暂停施工，加装钢结构导轨架标准节。

本发明的深基坑土方垂直流水输送系统可通过向下增加导轨的方式解决基坑工程下挖施工导致基底标高不断变化的情况，同时通过导轨顶部、底部旋转构件以及上行、下行轨道齿条的协调运行可以实现多个渣土斗流水作业，循环进行取土、上行、卸土、下行以及再取土，提高了渣土斗的利用率，整个过程可远程操作，优化了工人作业环境，提高了施工安全性。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于，包括：

导轨架，沿竖直高度分别设置有上行轨道槽和下行轨道槽，所述上行轨道槽和所述下行轨道槽形状一致且内部附着有齿条；

附着结构，连接于所述导轨架；

渣土提升系统，包括半箍设于所述导轨架上的抱箍型爬升结构以及通过连接支架连接于所述抱箍型爬升结构的渣土斗，所述抱箍型爬升结构上安装有电机驱动齿轮，所述电机驱动齿轮与所述导轨架上的附着齿条啮合；

设有旋转轨道槽的旋转构件，所述旋转构件可转动地安装于所述导轨架的顶部和底部，所述旋转轨道槽与所述上行轨道槽及所述下行轨道槽形状一致且随所述旋转构件的转动交替对接所述上行轨道槽和所述下行轨道槽。

2.如权利要求1所述的深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于：所述导轨架沿竖直高度包括螺栓连接的多个标准分节。

3.如权利要求1所述的深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于：所述导轨架的横截面呈橄榄球状，包括前、后两个平面以及左、右两个圆弧面，所述上行轨道槽和所述下行轨道槽分别由一对U型槽组成，且每对所述U型槽前后对称地设置在所述平面与所述圆弧面的交接处。

4.如权利要求3所述的深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于：所述齿条设置在每个所述U型槽相对两侧面。

5.如权利要求4所述的深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于：所述齿条还设置在所述圆弧面的中间区域。

6.如权利要求4所述的深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于：所述附着结构采用钢格板结构，一端埋置于基坑围护结构中，另一端螺栓连接于所述导轨架。

7.如权利要求4所述的深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于：所述渣土斗的底面向下倾斜，外侧面为液压可升降挡板。

8.如权利要求1所述的深基坑土方垂直流水输送系统，其特征在于：还包括数字化远程操作系统，远程链接于所述电机驱动齿轮以及所述旋转构件。

9.一种如权利要求1～8中任意一项所述的深基坑土方垂直流水输送系统的施工方法，其特征在于，包括步骤：

安装深基坑土方垂直流水输送系统，将附墙结构与基坑围护结构固定；

启动深基坑土方垂直流水输送系统，使渣土提升系统停在设计装土位置，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，进行装土作业；

装土完成后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮解锁，箍抱型爬升结构自动爬升，到达顶部固定位置后，停止爬升，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，渣土斗进行卸土作业；

完成卸土作业后，渣土提升系统继续爬升至顶部旋转构件处后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，旋转构件顺时针旋转至旋转轨道槽与下行轨道槽对接，电机驱动齿轮自动解锁，渣土提升系统沿下行轨道槽下降；

渣土提升系统下降至底部渣土提升系统处后，箍抱型爬升结构上的电机驱动齿轮自动锁死，旋转构件顺时针旋转至旋转轨道槽与上行轨道槽对接，电机驱动齿轮自动解锁，渣土提升系统沿上行轨道槽爬升至装土位置，电机驱动齿轮自动锁死，进行装土作业。

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