CN114562302A - 一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，涉及地下结构施工技术领域，包括立柱和安装架，所述安装架位于立柱的顶部，所述安装架的顶部设置有防护棚，所述立柱的底部固定连接有对接板，所述对接板之间设置有垫板。本发明通过设置防护棚，能够对隧道的顶壁进行支撑，同时能够防止顶壁落下石块或者掉落土方对施工人员造成伤害，利用压敏电阻也能够时刻监测隧道顶壁的状态，在可能发生顶部坍塌的时候，通过压敏电阻的电阻变化及时的提示施工人员，达到安全施工的目的，通过设置垫板，在施工人员使用推车运送土方的时候，能够避免推车的车轮陷入松软的土中，避免施工效率降低，达到保证施工安全的目的。

Description

一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法

技术领域

本发明涉及地下结构施工技术领域，具体为一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法。

背景技术

地铁是在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通。列车在全封闭的线路上运行，位于中心城区的线路基本设在地下隧道内，中心城区以外的线路一般设在高架桥或地面上。地铁是涵盖了城市地区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运量的城市轨道交通系统。地铁交通已经成为城市交通发展的主流方向，目前在城市道路，铁路以及地铁施工修建时，施工安全一直备受社会各界的关注。由于地铁施工工程具有以下特点，1、施工规模庞大，建设高峰期有多条线路同时开工，上万名作业人员同时施工；2、地铁沿线的地质条件复杂多变，突变性强，不确定因素较多；3、施工周边环境复杂，各种建筑物以及地下管线较多；4、施工方法繁多，施工难度较大；5、施工作业场所一般在地平线以下，在深基坑或者隧道内部空间较小，空气潮湿，同时交叉作业较多；由此带来极高的安全风险。在进行地铁隧道施工的时候，首先就需要对土方进行开挖，然后在挖好的空间利用支护结构进行支撑。

目前，在对地铁隧道进行施工的时候，由于隧道内部偶尔会发生石块或者土方掉落，工人在利用推车对土方进行运输的很容易被砸伤，并且在对土方进行运输的时候，由于开挖的运输通道土质松软，施工人员在利用推车运出土方的时候非常吃力，降低了施工效率，容易导致工期的延误。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，具备能够在土方开挖之后对隧道进行良好的支撑同时防止隧道内掉落物砸伤工人等优点，解决了背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现上述能够在土方开挖之后对隧道进行良好的支撑同时防止隧道内掉落物砸伤工人的目的，本发明提供如下技术方案：一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，包括立柱和安装架，所述安装架位于立柱的顶部，所述安装架的顶部设置有防护棚，所述立柱的底部固定连接有对接板，所述对接板之间设置有垫板；

所述立柱的内部设置有气压杆，所述气压杆的活动端固定连接有升降柱，所述升降柱的顶部开设有矩形槽，所述矩形槽的内底壁固定连接有压敏电阻，所述矩形槽的内部插接有测量柱，所述测量柱的顶部开设有安装槽，所述安装槽的内部卡接有安装头；

所述立柱的顶部侧面固定连接有铰接板，所述铰接板通过转轴活动连接有转动板，所述转动板的底部开设有矩形缺口，所述矩形缺口的内部固定连接有握杆，所述转动板的底部内侧固定连接有卡紧爪，所述立柱的侧面开设有用于插接卡紧爪的矩形孔，所述升降柱的侧面设置有与卡紧爪卡接的卡紧齿，所述立柱的外侧壁固定连接有拉紧弹簧，所述拉紧弹簧的另一端与转动板的底部固定连接；

所述立柱的内部开设有发电腔，所述发电腔的侧壁开设有活动孔，所述活动孔的内部活动插接有支撑杆，所述支撑杆的顶部固定连接有弧形板，所述弧形板的两端均通过凸缘支撑在对接板上，所述垫板的两端支撑在两个弧形板上，所述垫板的中部由延伸出来的支撑杆支撑；

所述支撑杆的端部固定连接有联动杆，所述联动杆的顶部固定连接有升降板，所述升降板的顶部中间固定连接有触碰板，所述触碰板的顶部通过拉升弹簧与发电腔的内顶壁连接，所述联动杆的两侧均设置有发电机构，所述发电机构包括晃动磁铁和电磁线圈，所述电磁线圈通过连接杆与发电腔的内壁固定连接，所述晃动磁铁上固定连接有三角架，所述三角架的顶部固定连接有转动环。

优选的，所述发电腔的内壁固定连接有固定柱，所述固定柱通过转动轴承与转动环活动连接。

优选的，两个所述发电机构交错设置互不影响，所述触碰板的宽度大于两个发电机构的宽度总和。

优选的，所述对接板的一端开设有上开口台阶，所述对接板的另一端开设有下开口台阶，所述下开口台阶与上开口台阶能够相互拼接，所述下开口台阶与上开口台阶均开设有用于连接的螺纹孔。

优选的，所述立柱的中部设置有声光报警器，所述发电腔的内部设置有蓄电池，所述压敏电阻和声光报警器均通过导线与发电腔内部的蓄电池电连接。

优选的，所述安装架的截面为四分之一圆，所述防护棚的弧度小于安装架的弧度，所述防护棚的长度小于对接板的长度。

优选的，所述安装架的顶部固定连接有组装板，所述组装板上开设有圆孔，所述圆孔的内部插接有连接螺栓，所述组装板之间通过连接螺栓固定连接。

优选的，所述安装头设置在安装架的底部，所述安装架的底部以及测量柱的顶部均设置有对齐倒角。

一种用于地下结构安全施工的实施方法，包括以下步骤；

1)、由土方挖掘工人对隧道进行开挖，在挖掘的距离大于对接板的长度之后，将对接板与前一个对接板拼接，使上开口台阶和下开口台阶对齐并连接在一起。

2)、在升降柱没有被顶出之前将安装架放在安装槽的内部，通过对齐倒角的调整使安装架安装在立柱的顶部，然后通过连接螺栓将两个组装板之间连接。

3)、通过气泵对气压杆的内部进行通气，使升降柱被顶出的同时将防护棚升高，同时在拉紧弹簧的作用下卡紧爪始终与卡紧齿配合，在防护棚与隧道顶壁顶紧的时候停止。

4)、在弧形板的顶部铺垫上垫板，在工人使用推车对土方进行运出的时候，推车在垫板上被推动，支撑杆会向下移动利用触碰板将三角架偏转，在通过拉升弹簧回弹之后晃动磁铁开始在电磁线圈内部摆动发电。

5)、通过压敏电阻始终对防护棚顶部的压力进行监测，在压敏电阻电阻发生较大突变的时候，声光报警器开始报警，能够及时的提示工人，保障施工安全。

6)、在浇注混凝土垫层的时候，通过将握杆将转动板转动，同时将气压杆内部的气体放出，在防护棚降低之后进行混凝土浇模板搭建即可。

三有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，具备以下有益效果：

1、该用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，通过设置防护棚，能够对隧道的顶壁进行支撑，同时能够防止顶壁落下石块或者掉落土方对施工人员造成伤害，利用压敏电阻也能够时刻监测隧道顶壁的状态，在可能发生顶部坍塌的时候，通过压敏电阻的电阻变化及时的提示施工人员，达到安全施工的目的。

2、该用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，通过设置垫板，在施工人员使用推车运送土方的时候，能够避免推车的车轮陷入松软的土中，避免施工效率降低，同时能够控制发电腔内部的发电机构对压敏电阻和声光报警器供电，达到保证施工安全的目的。

附图说明

图1为本发明俯视立体结构示意图；

图2为本发明图1中A处结构示意图；

图3为本发明图1中B结构示意图；

图4为本发明仰视立体结构示意图；

图5为本发明活动孔侧视结构示意图；

图6为本发明立柱侧视剖面结构示意图；

图7为本发明图6中C处结构示意图；

图8为本发明图6中D处结构示意图。

图中：1、防护棚；2、安装架；3、铰接板；4、转动板；5、立柱；6、弧形板；7、上开口台阶；8、垫板；9、对接板；10、下开口台阶；11、升降柱；12、测量柱；13、安装头；14、卡紧齿；15、安装槽；16、对齐倒角；17、握杆；18、拉紧弹簧；19、支撑杆；20、组装板；21、连接螺栓；22、固定柱；23、活动孔；24、气压杆；25、发电腔；26、压敏电阻；27、转动环；28、转动轴承；29、三角架；30、晃动磁铁；31、电磁线圈；32、联动杆；33、升降板；34、触碰板；35、拉升弹簧；36、卡紧爪。

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。

请参阅图1-8，一种用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，包括立柱5和安装架2，安装架2位于立柱5的顶部，安装架2的顶部设置有防护棚1，立柱5的底部固定连接有对接板9，对接板9之间设置有垫板8；

立柱5的内部设置有气压杆24，气压杆24的活动端固定连接有升降柱11，升降柱11的顶部开设有矩形槽，矩形槽的内底壁固定连接有压敏电阻26，矩形槽的内部插接有测量柱12，测量柱12的顶部开设有安装槽15，安装槽15的内部卡接有安装头13；

立柱5的顶部侧面固定连接有铰接板3，铰接板3通过转轴活动连接有转动板4，转动板4的底部开设有矩形缺口，矩形缺口的内部固定连接有握杆17，转动板4的底部内侧固定连接有卡紧爪36，立柱5的侧面开设有用于插接卡紧爪36的矩形孔，升降柱11的侧面设置有与卡紧爪36卡接的卡紧齿14，立柱5的外侧壁固定连接有拉紧弹簧18，拉紧弹簧18的另一端与转动板4的底部固定连接；

立柱5的内部开设有发电腔25，发电腔25的侧壁开设有活动孔23，活动孔23的内部活动插接有支撑杆19，支撑杆19的顶部固定连接有弧形板6，弧形板6的两端均通过凸缘支撑在对接板9上，垫板8的两端支撑在两个弧形板6上，垫板8的中部由延伸出来的支撑杆19支撑；

支撑杆19的端部固定连接有联动杆32，联动杆32的顶部固定连接有升降板33，升降板33的顶部中间固定连接有触碰板34，触碰板34的顶部通过拉升弹簧35与发电腔25的内顶壁连接，联动杆32的两侧均设置有发电机构，发电机构包括晃动磁铁30和电磁线圈31，电磁线圈31通过连接杆与发电腔25的内壁固定连接，晃动磁铁30上固定连接有三角架29，三角架29的顶部固定连接有转动环27，发电腔25的内壁固定连接有固定柱22，固定柱22通过转动轴承28与转动环27活动连接，两个发电机构交错设置互不影响，触碰板34的宽度大于两个发电机构的宽度总和，对接板9的一端开设有上开口台阶7，对接板9的另一端开设有下开口台阶10，下开口台阶10与上开口台阶7能够相互拼接，下开口台阶10与上开口台阶7均开设有用于连接的螺纹孔，立柱5的中部设置有声光报警器，发电腔25的内部设置有蓄电池，压敏电阻26和声光报警器均通过导线与发电腔25内部的蓄电池电连接，安装架2的截面为四分之一圆，防护棚1的弧度小于安装架2的弧度，防护棚1的长度小于对接板9的长度，安装架2的顶部固定连接有组装板20，组装板20上开设有圆孔，圆孔的内部插接有连接螺栓21，组装板20之间通过连接螺栓21固定连接，安装头13设置在安装架2的底部，安装架2的底部以及测量柱12的顶部均设置有对齐倒角16。

一种用于地下结构安全施工的实施方法，包括以下步骤；

1、由土方挖掘工人对隧道进行开挖，在挖掘的距离大于对接板9的长度之后，将对接板9与前一个对接板9拼接，使上开口台阶7和下开口台阶10对齐并连接在一起。

2、在升降柱11没有被顶出之前将安装架2放在安装槽15的内部，通过对齐倒角16的调整使安装架2安装在立柱5的顶部，然后通过连接螺栓21将两个组装板20之间连接。

3、通过气泵对气压杆24的内部进行通气，使升降柱11被顶出的同时将防护棚1升高，同时在拉紧弹簧18的作用下卡紧爪36始终与卡紧齿14配合，在防护棚1与隧道顶壁顶紧的时候停止。

4、在弧形板6的顶部铺垫上垫板8，在工人使用推车对土方进行运出的时候，推车在垫板8上被推动，支撑杆19会向下移动利用触碰板34将三角架29偏转，在通过拉升弹簧35回弹之后晃动磁铁30开始在电磁线圈31内部摆动发电。

5、通过压敏电阻26始终对防护棚1顶部的压力进行监测，在压敏电阻26电阻发生较大突变的时候，声光报警器开始报警，能够及时的提示工人，保障施工安全。

6、在浇注混凝土垫层的时候，通过将握杆17将转动板4转动，同时将气压杆24内部的气体放出，在防护棚1降低之后进行混凝土浇模板搭建即可。

在使用时，由土方挖掘工人对隧道进行开挖，在挖掘的距离大于对接板9的长度之后，将对接板9与前一个对接板9拼接，使上开口台阶7和下开口台阶10对齐并连接在一起。在升降柱11没有被顶出之前将安装架2放在安装槽15的内部，通过对齐倒角16的调整使安装架2安装在立柱5的顶部，然后通过连接螺栓21将两个组装板20之间连接。通过气泵对气压杆24的内部进行通气，使升降柱11被顶出的同时将防护棚1升高，同时在拉紧弹簧18的作用下卡紧爪36始终与卡紧齿14配合，在防护棚1与隧道顶壁顶紧的时候停止，由于对接之后防护棚1能够对隧道顶部进行支撑，可以防止隧道顶部发生物体掉落，保证施工人员的安全。在弧形板6的顶部铺垫上垫板8，在工人使用推车对土方进行运出的时候，推车在垫板8上被推动，支撑杆19会向下移动利用触碰板34将三角架29偏转，在弧形板6上的力消失的时候，通过拉升弹簧35回弹之后晃动磁铁30开始在电磁线圈31内部摆动发电，将电能储存在蓄电池的内部。在使用的时候通过压敏电阻26始终对防护棚1顶部的压力进行监测，在压敏电阻26电阻发生较大突变的时候，声光报警器与压敏电阻26之间设置的电阻监测器监测到压敏电阻26的电阻发生较大变化之后，控制声光报警器开始报警，证明防护棚1顶部的压力变化较大，可能发生顶部坍塌，能够及时的提示工人，保障施工安全。在浇注混凝土垫层的时候，通过将握杆17将转动板4转动，同时将气压杆24内部的气体放出，在防护棚1降低之后进行混凝土浇模板搭建即可。

综上，该用于地下结构安全施工的施工装置及实施方法，通过设置防护棚1，能够对隧道的顶壁进行支撑，同时能够防止顶壁落下石块或者掉落土方对施工人员造成伤害，利用压敏电阻26也能够时刻监测隧道顶壁的状态，在可能发生顶部坍塌的时候，通过压敏电阻26的电阻变化及时的提示施工人员，达到安全施工的目的，通过设置垫板8，在施工人员使用推车运送土方的时候，能够避免推车的车轮陷入松软的土中，避免施工效率降低，同时能够控制发电腔25内部的发电机构对压敏电阻26和声光报警器供电，达到保证施工安全的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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)

1.一种用于地下结构安全施工的施工装置，包括立柱(5)和安装架(2)，其特征在于：所述安装架(2)位于立柱(5)的顶部，所述安装架(2)的顶部设置有防护棚(1)，所述立柱(5)的底部固定连接有对接板(9)，所述对接板(9)之间设置有垫板(8)；

所述立柱(5)的内部设置有气压杆(24)，所述气压杆(24)的活动端固定连接有升降柱(11)，所述升降柱(11)的顶部开设有矩形槽，所述矩形槽的内底壁固定连接有压敏电阻(26)，所述矩形槽的内部插接有测量柱(12)，所述测量柱(12)的顶部开设有安装槽(15)，所述安装槽(15)的内部卡接有安装头(13)；

所述立柱(5)的顶部侧面固定连接有铰接板(3)，所述铰接板(3)通过转轴活动连接有转动板(4)，所述转动板(4)的底部开设有矩形缺口，所述矩形缺口的内部固定连接有握杆(17)，所述转动板(4)的底部内侧固定连接有卡紧爪(36)，所述立柱(5)的侧面开设有用于插接卡紧爪(36)的矩形孔，所述升降柱(11)的侧面设置有与卡紧爪(36)卡接的卡紧齿(14)，所述立柱(5)的外侧壁固定连接有拉紧弹簧(18)，所述拉紧弹簧(18)的另一端与转动板(4)的底部固定连接；

所述立柱(5)的内部开设有发电腔(25)，所述发电腔(25)的侧壁开设有活动孔(23)，所述活动孔(23)的内部活动插接有支撑杆(19)，所述支撑杆(19)的顶部固定连接有弧形板(6)，所述弧形板(6)的两端均通过凸缘支撑在对接板(9)上，所述垫板(8)的两端支撑在两个弧形板(6)上，所述垫板(8)的中部由延伸出来的支撑杆(19)支撑；

所述支撑杆(19)的端部固定连接有联动杆(32)，所述联动杆(32)的顶部固定连接有升降板(33)，所述升降板(33)的顶部中间固定连接有触碰板(34)，所述触碰板(34)的顶部通过拉升弹簧(35)与发电腔(25)的内顶壁连接，所述联动杆(32)的两侧均设置有发电机构，所述发电机构包括晃动磁铁(30)和电磁线圈(31)，所述电磁线圈(31)通过连接杆与发电腔(25)的内壁固定连接，所述晃动磁铁(30)上固定连接有三角架(29)，所述三角架(29)的顶部固定连接有转动环(27)。

2.根据权利要求1所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于：所述发电腔(25)的内壁固定连接有固定柱(22)，所述固定柱(22)通过转动轴承(28)与转动环(27)活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于：两个所述发电机构交错设置互不影响，所述触碰板(34)的宽度大于两个发电机构的宽度总和。

4.根据权利要求1所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于：所述对接板(9)的一端开设有上开口台阶(7)，所述对接板(9)的另一端开设有下开口台阶(10)，所述下开口台阶(10)与上开口台阶(7)能够相互拼接，所述下开口台阶(10)与上开口台阶(7)均开设有用于连接的螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于：所述立柱(5)的中部设置有声光报警器，所述发电腔(25)的内部设置有蓄电池，所述压敏电阻(26)和声光报警器均通过导线与发电腔(25)内部的蓄电池电连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于：所述安装架(2)的截面为四分之一圆，所述防护棚(1)的弧度小于安装架(2)的弧度，所述防护棚(1)的长度小于对接板(9)的长度。

7.根据权利要求1所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于：所述安装架(2)的顶部固定连接有组装板(20)，所述组装板(20)上开设有圆孔，所述圆孔的内部插接有连接螺栓(21)，所述组装板(20)之间通过连接螺栓(21)固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于：所述安装头(13)设置在安装架(2)的底部，所述安装架(2)的底部以及测量柱(12)的顶部均设置有对齐倒角(16)。

9.一种用于地下结构安全施工的实施方法，包括权利要求1-8中所述的一种用于地下结构安全施工的施工装置，其特征在于，包括以下步骤；

1)、由土方挖掘工人对隧道进行开挖，在挖掘的距离大于对接板(9)的长度之后，将对接板(9)与前一个对接板(9)拼接，使上开口台阶(7)和下开口台阶(10)对齐并连接在一起。

2)、在升降柱(11)没有被顶出之前将安装架(2)放在安装槽(15)的内部，通过对齐倒角(16)的调整使安装架(2)安装在立柱(5)的顶部，然后通过连接螺栓(21)将两个组装板(20)之间连接。

3)、通过气泵对气压杆(24)的内部进行通气，使升降柱(11)被顶出的同时将防护棚(1)升高，同时在拉紧弹簧(18)的作用下卡紧爪(36)始终与卡紧齿(14)配合，在防护棚(1)与隧道顶壁顶紧的时候停止。

4)、在弧形板(6)的顶部铺垫上垫板(8)，在工人使用推车对土方进行运出的时候，推车在垫板(8)上被推动，支撑杆(19)会向下移动利用触碰板(34)将三角架(29)偏转，在通过拉升弹簧(35)回弹之后晃动磁铁(30)开始在电磁线圈(31)内部摆动发电。

5)、通过压敏电阻(26)始终对防护棚(1)顶部的压力进行监测，在压敏电阻(26)电阻发生较大突变的时候，声光报警器开始报警，能够及时的提示工人，保障施工安全。

6)、在浇注混凝土垫层的时候，通过将握杆(17)将转动板(4)转动，同时将气压杆(24)内部的气体放出，在防护棚(1)降低之后进行混凝土浇模板搭建即可。

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