CN114263480A - 可调式支撑中隔柱及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调式支撑中隔柱，包括中间柱体、设置于中间柱体上端的上支撑机构、设置于中间柱体下端的下支撑机构以及安装于中间柱体上的回转支撑机构；所述上支撑机构可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节，所述下支撑机构可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节，本方案的支撑中隔柱，通过在施工现场将各部件拼装成型，可对调节范围内的不同使用场景使用，支撑中隔柱可进行轴向伸缩调节，对于隧道的支撑作用可通过伸缩系统逐渐卸压，从而防止拱顶突然失去支撑力引发施工事故；通过支托组件，可以实现联排设置，由单体支撑变成联排或者多结构支撑，提升整体支撑性能，同时随着隧道逐步掘进施工，通过循环移动中隔柱，实现中隔柱重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种可调式支撑中隔柱及施工方法。
背景技术
目前国内外大断面隧道常采用的开挖方法分为明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法四类，而地铁车站施工主要以浅埋暗挖法为主，包括正台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法、侧洞法、中洞法、洞桩法等；随着技术的进步和施工进度的不断要求加快，中柱岩墙联合支护施工法逐渐得到运用，区别于其他浅埋暗挖法的地方在于：中柱岩墙联合支护法新增了中心临时支撑体系，能够提前解除核心土，从而加快施工进度；但其临时支撑体系目前常采用钢筋混凝土结构或者是钢结构，其施工步序较多，且在后续施工时拆除较困难，并造成极大的资源浪费。
为此，需要一种新型的可调式支撑中隔柱，用以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本技术方案的支撑中隔柱，通过在施工现场将各部件拼装成型，可对调节范围内的不同使用场景使用，支撑中隔柱可进行轴向伸缩调节，对于隧道的支撑作用可通过伸缩系统逐渐卸压，从而防止拱顶突然失去支撑力引发施工事故；通过支托组件，可以实现联排设置，由单体支撑变成联排或者多结构支撑，极大的提升整体支撑性能，同时随着隧道逐步挖掘施工，通过循环移动中隔柱，实现中隔柱重复利用。
一种可调式支撑中隔柱，包括中间柱体、设置于中间柱体上端的上支撑机构、设置于中间柱体下端的下支撑机构以及安装于中间柱体上的回转支撑机构；所述上支撑机构可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节，所述下支撑机构可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节。
进一步，所述回转支撑机构包括结构相同的上回转支撑机构和下回转支撑机构，所述上回转支撑机构以及下回转支撑机构可转动的安装于中间柱体上。
进一步，所述上回转支撑机构包括回转组件以及安装于回转组件上的支托组件；所述回转组件包括外套于中间柱体上的旋转套筒、设置于旋转套筒端部的啮合齿圈、安装于旋转套筒端面上的滚珠以及设置于中间柱体上用于对旋转套筒进行轴向限位的抱箍。
进一步，所述中间柱体上安装有用于驱动啮合齿圈转动的驱动电机，旋转套筒的端面开设有套筒环槽，抱箍的端面开设有抱箍环槽，所述套筒环槽和抱箍环槽合抱形成用于滚珠滚动的滚子环道。
进一步，所述支托组件包括铰接安装于旋转套筒上的第一支托伸缩杆、第二支托伸缩杆以及安装于第一支托伸缩杆端部的支托凹环；所述第一支托伸缩杆与第二支托伸缩杆端部铰接设置。
进一步，所述旋转套筒周向方向设置有两个相互平行布置的支耳，所述两个支耳之间连接设置有横向定位轴。
进一步，所述上支撑机构和下支撑机构相同，所述上支撑机构包括上伸缩套杆、设置于上伸缩套杆端部的上托盘组件、安装于中间柱体内的千斤顶组件以及设置于上伸缩套杆与中间柱体之间的导向组件。
进一步，所述千斤顶组件包括设置于中间柱体内的反力板、设置于中间柱体内用于支撑反力板的加强支撑板以及安装于反力板上用于驱动上伸缩套杆沿轴线方向伸缩的千斤顶；所述导向组件包括设置于中间柱体外侧上的滑轨以及安装于上伸缩套杆内用于与滑轨配合使用的滑轮；所述上托盘组件包括安装于上伸缩套杆端部的上托盘、设置于上托盘与上伸缩套杆之间的支撑加强柱。
进一步，所述滑轨沿中间柱体周向均匀布置有多条；所述上托盘上设置有上托盘销钉，所述中间柱体上设置有用于对抱箍进行轴向限位的焊接垫块。
进一步，可调式支撑中隔柱进行施工的方法，包括以下步骤：
S1：将中隔柱各部件运至隧道施工现场进行现场拼装，拼装完成后使下支撑机构插入岩土体中，上支撑机构通过伸缩支撑于隧道顶部；
S2：在预定区域内连续安装中隔柱，形成联排结构；
S3：将隧道内最外端的中隔柱移动至隧道最里端，继续挖掘施工，形成循环支撑使用。
本发明的有益效果是：
本技术方案的支撑中隔柱，通过在施工现场将各部件拼装成型，可对调节范围内的不同使用场景使用，支撑中隔柱可进行轴向伸缩调节，对于隧道的支撑作用可通过伸缩系统逐渐卸压，从而防止拱顶突然失去支撑力引发施工事故；通过支托组件，可以实现联排设置，由单体支撑变成联排或者多结构支撑，极大地提升整体支撑性能，同时随着隧道逐步掘进施工，通过循环移动中隔柱，实现中隔柱重复利用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明上回转支撑机构示意图；
图3为本发明上支撑机构示意图；
图4为本发明旋转套筒截面示意图；
图5为本发明下支撑机构示意图；
图6为本发明支撑中隔柱联排示意图；
图7为本发明支撑中隔柱联排移动示意图。
具体实施方式
图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明上回转支撑机构示意图；图3为本发明上支撑机构示意图；图4为本发明旋转套筒截面示意图；图5为本发明下支撑机构示意图；图6为本发明支撑中隔柱联排示意图；图7为本发明支撑中隔柱联排移动示意图；如图所示，一种可调式支撑中隔柱，包括中间柱体1、设置于中间柱体1上端的上支撑机构8、设置于中间柱体1下端的下支撑机构9以及安装于中间柱体上的回转支撑机构；所述上支撑机构8可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节，所述下支撑机构9可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节；本技术方案的支撑中隔柱，通过在施工现场将各部件拼装成型，可对调节范围内的不同使用场景使用，支撑中隔柱可进行轴向伸缩调节，对于隧道的支撑作用可通过伸缩系统逐渐卸压，从而防止拱顶突然失去支撑力引发施工事故；通过支托组件，可以实现联排设置，由单体支撑变成联排或者多结构支撑，极大地提升整体支撑性能，同时随着隧道逐步掘进施工，通过循环移动中隔柱，实现中隔柱重复利用。
本实施例中，所述回转支撑机构包括结构相同的上回转支撑机构5和下回转支撑机构4。上回转支撑机构5和下回转支撑机构4采用相同的结构，便于生产制造，降低生产成本；所述上回转支撑机构5以及下回转支撑机构4可转动的安装于中间柱体1上，方便实现不同支撑中隔柱之间的联排搭接，提升整体稳定性。
本实施例中，所述上回转支撑机构5包括回转组件以及安装于回转组件上的支托组件7(下回转支撑机构4上相应的设置有下支托组件6)；所述回转组件5包括外套于中间柱体1上的旋转套筒52、设置于旋转套筒52端部的啮合齿圈58、安装于旋转套筒52端面上的滚珠56以及可固紧于中间柱体上用于对旋转套筒进行轴向限位的抱箍57。支托组件7用于中隔柱形成联排结构，旋转套筒52上设置有用于安装支托组件7安装座结构，啮合齿圈58固定安装于旋转套筒52端面，通过驱动电机驱动啮合齿圈58转动进而使得旋转套筒52转动，抱箍57和抱箍59固定安装在中间柱体1上用于对旋转套筒52进行轴向限位，焊接垫块51用于进一步限制回转支撑机构相对于中间柱体移动。
本实施例中，所述中间柱体1上安装有用于驱动啮合齿圈转动的驱动电机3(驱动电机3通过控制系统2进行操作控制，控制系统2为现有技术，此处不做赘述)，旋转套筒52的端面开设有套筒环槽55，抱箍57的端面开设有抱箍环槽，所述套筒环槽和抱箍环槽合抱形成用于滚珠56滚动的滚子环道(抱箍59上也设置有抱箍环槽，配合下抱箍上的滚珠使用)。抱箍和旋转套筒52配合形成用于滚珠56运动的滚子环道，利于旋转套筒52进行转动。
本实施例中，所述支托组件7包括铰接安装于旋转套筒52上的第一支托伸缩杆71、第二支托伸缩杆72以及安装于第一支托伸缩杆71端部的支托凹环73；所述第一支托伸缩杆71与第二支托伸缩杆72端部铰接设置(支托组件6与支托组件7采用相同的结构)。两根支托伸缩杆在旋转套筒52上均采用铰接的方式连接安装，二者自身在端部也采用铰接的方式，两根支托伸缩杆均采用可伸缩的结构，便于端部的支托凹环73进行位置调节，方便于相邻的支撑中隔柱进行连接安装。
本实施例中，所述旋转套筒52周向方向设置有两个相互平行布置的支耳54，所述两个支耳54之间连接设置有横向定位轴53。两个支耳54上开设有用于安装横向定位轴53的安装孔，相邻的支撑中隔柱通过将横向定位轴53以及支托组件实现部件之间的联排设置。
本实施例中，所述上支撑机构8和下支撑机构机构9相同，所述上支撑机构8包括上伸缩套杆89、设置于上伸缩套杆89端部的上托盘组件、安装于中间柱体内的千斤顶组件以及设置于上伸缩套杆89与中间柱体1之间的导向组件。上、下支撑机构采用相同的结构，上支撑机构8外套安装于中间柱体1上可沿中间柱体1轴向方向进行伸缩调节。
本实施例中，所述千斤顶组件包括设置于中间柱体内的反力板801、设置于中间柱体1内用于支撑反力板801的加强支撑板802以及安装于反力板801上用于驱动上伸缩套杆89沿轴线方向伸缩的千斤顶85；加强支撑板802为多块沿着中间柱体1内部环向均匀布置，实现对反力板801的支撑定位，确保千斤顶85的安全使用。所述导向组件包括设置于中间柱体1外侧上的滑轨83以及安装于上伸缩套杆内用于与滑轨83配合使用的滑轮84；滑轮84安装在伸缩套杆89上，配合安装于中间柱体1外壁上的滑轨83，所述上托盘组件包括安装于上伸缩套杆89端部的上托盘88、设置于上托盘88与上伸缩套杆89之间的支撑加强柱86。上托盘88安装于上伸缩套杆89上，中间设置的支撑加强柱86起到加强支撑的作用。下支撑机构9与上支撑机构相同，只是安装方向相反。
本实施例中，所述滑轨83沿中间柱体1环向均匀布置有6条；所述上托盘88上设置有上托盘销钉87，所述上托盘销钉87可与焊接在拱顶工字钢腹板上的稳定环81配合使用，焊接垫块51安装于中间柱体上在回转支撑机构两端进行限位。滑轨83设置为6条，相应的滑轮沿轴向方向对应布置有6组，当然也可以采用滑槽和滑轨的导向方式，进一步提升产品的稳定性能，上托盘88上安装有上托盘销钉87可以配合焊接于拱顶工字钢腹板上的的稳定环81，进一步地形成中隔柱上端的水平方向限位，使得中隔柱进行顶部支撑时，更加稳定可靠。
本实施例中，可调式支撑中隔柱进行施工的方法，包括以下步骤：
S1：将中隔柱各部件运至隧道施工现场进行现场拼装，拼装完成后使下支撑机构插入岩土体中，上支撑机构通过伸缩使得上托盘销钉插入稳定环支撑于隧道顶部。
S2：在预定区域内连续安装中隔柱，形成联排结构；随着隧道开挖的进行，在预定区域内继续安装中隔柱，直至安装完所有需要安装的中隔柱，最终形成联排结构。
S3：将隧道内最外端的中隔柱移动至隧道最前端，继续挖掘施工，形成循环支撑使用；待外端中隔柱支撑范围内的下部岩土体需要被开挖时，将联排结构最外端的中隔柱通过支托组件移动至联排结构最前(里)端，待联排结构最前端岩土体被开挖至有空间安装中隔柱时，将该中隔柱安装到位，从而形成循环支撑使用。
当大断面隧道开挖采用中柱岩墙联合支护施工法时，在按照开挖顺序开挖核心土上台阶一定距离并完成初期支护后，将中隔柱各部件运至施工现场进行现场拼装并通过伸缩系统支撑于设定位置，使得底部销钉插入岩土体中，顶部销钉插入先前焊接在拱顶工字钢腹板上的稳定环81中；继续按照开挖进尺开挖核心土上台阶土体，并按照设定位置重复安装其余中隔柱，直至在核心土上台阶长度范围内安装完所有中隔柱形成联排结构，如图6；当然也可以采用三个中隔柱形成三角形结构作为一个小单元，将多个小单元连接形成联排结构，进一步提升整体的稳定性。
当按照开挖顺序开挖核心土中台阶时，通过支撑机构的伸缩功能缓慢卸压取消核心土中台阶开挖范围以外一定距离内的中隔柱支撑，将没有支撑作用的中隔柱向开挖方向移动至核心土上台阶未开挖范围(即联排结构最外面的中隔柱卸压并移动至联排结构最里面)；按照开挖顺序开挖下一循环时，开挖核心土上台阶土体后，将中隔柱重新安装在新开挖范围并支撑于设定位置(即将卸压并放置在联排结构最里面的中隔柱移动新开挖范围内的预设位置，又形成如图6的联排结构)，实现了单根中隔柱的可伸缩和重复利用的功能；对于不同的施工场景，中隔柱之间也可以采用不同的联排布置方式，快捷方便，确保了产品使用的稳定性，也通过联排设置的中隔柱确保了整体结构以及挖掘过程中的稳定性，提升了安全保障。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种可调式支撑中隔柱，其特征在于：包括中间柱体、设置于中间柱体上端的上支撑机构、设置于中间柱体下端的下支撑机构以及安装于中间柱体上的回转支撑机构；所述上支撑机构可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节，所述下支撑机构可相对于中间柱体沿轴线方向往复调节。
2.根据权利要求1所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述回转支撑机构包括结构相同的上回转支撑机构和下回转支撑机构，所述上回转支撑机构以及下回转支撑机构可转动的安装于中间柱体上。
3.根据权利要求2所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述上回转支撑机构包括回转组件以及安装于回转组件上的支托组件；所述回转组件包括外套于中间柱体上的旋转套筒、设置于旋转套筒端部的啮合齿圈、安装于旋转套筒端面上的滚珠以及设置于中间柱体上用于对旋转套筒进行轴向限位的抱箍。
4.根据权利要求3所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述中间柱体上安装有用于驱动啮合齿圈转动的驱动电机，旋转套筒的端面开设有套筒环槽，抱箍的端面开设有抱箍环槽，所述套筒环槽和抱箍环槽合抱形成用于滚珠滚动的滚子环道。
5.根据权利要求3所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述支托组件包括铰接安装于旋转套筒上的第一支托伸缩杆、第二支托伸缩杆以及安装于第一支托伸缩杆端部的支托凹环；所述第一支托伸缩杆与第二支托伸缩杆端部铰接设置。
6.根据权利要求5所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述旋转套筒周向方向设置有两个相互平行布置的支耳，所述两个支耳之间连接设置有横向定位轴。
7.根据权利要求3所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述上支撑机构和下支撑机构机构相同，所述上支撑机构包括上伸缩套杆、设置于上伸缩套杆端部的上托盘组件、安装于中间柱体内的千斤顶组件以及设置于上伸缩套杆与中间柱体之间的导向组件。
8.根据权利要求7所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述千斤顶组件包括设置于中间柱体内的反力板、设置于中间柱体内用于支撑反力板的加强支撑板以及安装于反力板上用于驱动上伸缩套杆沿轴线方向伸缩的千斤顶；所述导向组件包括设置于中间柱体外侧上的滑轨以及安装于上伸缩套杆内用于与滑轨配合使用的滑轮；所述上托盘组件包括安装于上伸缩套杆端部的上托盘、设置于上托盘与上伸缩套杆之间的支撑加强柱。
9.根据权利要求8所述的可调式支撑中隔柱，其特征在于：所述滑轨沿中间柱体周向均匀布置有多条；所述上托盘上设置有上托盘销钉，所述中间柱体上设置有用于对抱箍进行轴向限位的焊接垫块。
10.一种利用权利要求1-9任一一项所述的可调式支撑中隔柱进行施工的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将中隔柱各部件运至隧道施工现场进行现场拼装，拼装完成后使下支撑机构插入岩土体中，上支撑机构通过伸缩支撑于隧道顶部；
S2：在预定区域内连续安装中隔柱，形成联排结构；
S3：将隧道内最外端的中隔柱移动至隧道最里端，继续挖掘施工，形成循环支撑使用。
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