CN203702164U - 采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，它包括初支结构及顶撑结构；该顶撑结构包括若干个千斤顶，分别设于初支结构的各纵梁顶部上方；该些千斤顶顶部顶撑一呈水平方向的支撑梁。本实用新型具有强度大、刚度大，抗压抗弯性能高的特点，并且设置顶撑结构并可有效的发挥力学性能。

Description

采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置

技术领域

本实用新型涉及地下开挖工程技术领域，特别是一种采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置。

背景技术

随着城市轨道交通线网的日益密集，轨道交通、市政隧道间的空间交叉不可避免。受环境及设施等方面的限制，交叉双方不得不采用近距离或紧贴的穿越方式。在轨道交通运力不断提高的前提下，为保证安全运营，对结构及轨道变形提出了越来越严格的要求。在穿越过程中既要保证工程顺利安全运行，又要保证既有地下结构的安全运营，因此对施工引起沉降的控制极严。

地下工程开挖领域的多重预顶撑工艺，是在传统地下工程开挖工法的基础上增加了多重预顶撑平台和步骤，通过顶升设备在各工序过程中的横向布置、纵向布置、顶力大小、施加时刻等多维参数的调整及控制，力求在开挖过程中将上部土体下沉、上部构筑物受力变形、开挖土方带来的承载力缺失、开挖支撑结构弹性变形、开挖支撑底部地基弹性压缩等各种因素造成的开挖面上部沉降或上部构筑物变形控制在最小范围（如3mm）。传统浅埋暗挖工法结合多重预顶撑工艺可以有效的控制沉降，其核心理念是顶撑提供顶力，主动弥补由开挖引起的上覆结构沉降。但传统的暗挖钢筋格栅，不能有效提供顶撑的作业平台。因其抗压性能相对较弱且易失稳，不能把顶撑力完全传递至基底，影响整个初衬框架的受力体系。劲性刚架初支及顶撑平台的应用可以解决顶撑设备、暗挖初衬、上覆结构、下部土层之间的受力转换、位移衔接等问题。在平台中，顶撑可以通过顶力发挥对上覆结构的支撑作用，起到控制沉降的作用，同时将顶力传至底部土层使其不影响初支框架的内力。而且，钢架初支也同样发挥钢筋初支的作用，抑制开挖土体过大变形并充分调动起自承能力。

目前在国内外相关领域，浅埋暗挖结合预顶撑的工艺尚属于探索阶段。之前的应用工况简单，工艺及节点相对粗糙，沉降控制不明显，不具有借鉴意义。在下穿既有结构的工程中，为主动有效的控制沉降，常常使用传统浅埋暗挖结合顶撑的工艺。例如，某地铁工程区间下穿既有线线区间折返线，虽采用了千斤顶工艺，但由于整体土建工序与千斤顶操作脱节，造成了在后期撤顶时沉降突然增大突破10mm的情况。另外，传统的钢筋格栅抗压性能相对较弱、刚度小，容易发生抗压破坏、失稳破坏等，无法结合顶撑进行作业。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其具有强度大、刚度大，抗压抗弯性能高的特点，并且设置顶撑平台并可使顶撑有效的发挥力学性能。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，它包括初支结构及顶撑结构；

该顶撑结构包括若干个千斤顶，分别设于该初支结构的各纵梁顶部上方；该些千斤顶顶部顶撑一呈水平方向的支撑梁，用于支撑上部结构。

所述初支结构包括若干竖直方向的纵梁和若干水平方向的横梁，纵梁和横梁相互交错组成一矩形支架；和/或

所述纵梁、横梁及支撑梁均为工字钢。

所述横梁和所述纵梁之间通过连接钢板连接；该连接钢板一面焊接在所述横梁或所述纵梁的两端，另一面焊接在所述纵梁或所述横梁的翼缘，并通过螺栓固定。

所述连接钢板处的所述横梁及所述纵梁的两翼缘之间设有加强肋板。

所述纵梁顶部设有限位支座，所述千斤顶设于该限位支座内；所述千斤顶顶部与所述支撑梁之间及该限位支座与所述纵梁顶部之间均设有堵头板。

相邻的所述纵梁顶部之间设有横向加强梁。

所述支撑梁在与所述千斤顶接触部位的两翼缘之间设有竖向的加强肋板。

所述纵梁在与所述千斤顶接触部位的两翼缘之间设有竖向的加强肋板。

所述纵梁由若干段纵向工字钢依次连接而成，所述横梁及所述支撑梁由若干段横向工字钢依次连接而成；所述纵向工字钢之间、所述横向工字钢之间分别通过连接钢板焊接并通过高强螺栓固定。

所述横向工字钢和所述纵向工字钢在与所述连接钢板接触部位的两翼缘之间设有加强肋板。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了在平顶直墙暗挖工法中施加多重千斤顶顶撑措施的机械平台，其既保证了暗挖格栅正常的竖向支撑刚度，又通过增加型钢格栅构造，将千斤顶竖向支撑力合理施加于被下穿的既有结构上，保证在开挖施工中既有结构仅发生较小的沉降。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中A处的放大示意图。

图3为图1中B处的放大示意图。

图4为图1中C处的放大示意图。

图5为图1中D处的放大示意图。

图6为图1中E处顶撑结构的主视图。

图7为图1中E处顶撑结构的俯视图。

图8为图1中E处顶撑结构的右视图。

具体实施方式

以下将以具体实施例结合附图来说明本实用新型的结构和所欲达到的技术效果，但所选用的实施例仅用于说明解释，并非用以限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，它包括初支结构及顶撑结构。本实用新型的初支结构可以包括若干竖直方向的纵梁1和若干水平方向的横梁2，纵梁1和横梁2相互交错组成一矩形支架，组成承受竖向及横向土压力的受力体系。初支结构的具体形状和尺寸由实际工程确定而不以此为限，例如还可以是底部为拱形的支架，以提高初支结构的抗压性能。本实用新型的顶撑结构包括若干个千斤顶3，分别设于初支结构的各纵梁顶部上方。该些千斤顶3顶部顶撑一呈水平方向的支撑梁4，通过支撑梁4将千斤顶3顶力均匀的传给上覆结构。进一步的，该纵梁1、横梁2及支撑梁4均为工字钢，工字钢具有相对的两个翼缘及中间的肋板。

如图1、图2所示，该纵梁1可以由若干段纵向工字钢依次连接而成，该横梁2及该支撑梁4可以由若干段横向工字钢依次连接而成；该纵向工字钢之间、该横向工字钢之间分别通过连接钢板5焊接并通过高强螺栓6固定。该横向工字钢和该纵向工字钢在与该连接钢板接触部位的两翼缘之间设有加强肋板7。

如图3、图4所示，该横梁2和该纵梁1之间通过连接钢板8连接。该连接钢板8一面焊接在该横梁2或该纵梁1的两端，另一面焊接在该纵梁1或该横梁2的翼缘，并通过高强螺栓9固定，以控制钢板间的相对位移。为加强连接处的力学性能，该连接钢板8处的该横梁及该纵梁的两翼缘之间设有加强肋板10。

如图5所示，在纵梁、横梁、纵梁三者形成的十字节点中，是横梁上下翼缘上均焊接纵梁以形成十字节点。纵梁端头焊接连接钢板8，连接钢板8与横梁2翼缘焊接并采用高强螺栓9有效连接，防止相对位移。横梁2在连接纵梁1的位置的翼缘间焊接竖向加强肋板10，纵梁1在连接钢板8与肋板之间焊接竖向加强肋板10。

如图6、图7、图8所示，依照千斤顶3的形式，该纵梁1顶部设有限位支座11，该千斤顶3设于该限位支座11内，防止千斤顶3在加力期间发生侧向失稳。该千斤顶3顶部与该支撑梁4之间及该限位支座11与该纵梁1顶部之间均设有堵头板12。该支撑梁4在与该千斤顶3接触部位的两翼缘之间设有竖向的加强肋板13，以提高力学性能。同时，为了进一步提高纵梁1的稳定性，相邻的该纵梁1顶部之间设有横向加强梁14（见图1）。限位支座11应严格控制千斤顶3的侧向位移但不能限制加力时产生的竖向位移。为加强连接处的力学性能，在纵梁1与所述千斤顶3接触部位的两翼缘之间设有竖向的加强肋板15。

本实用新型在平顶直墙暗挖法施工过程中的应用实施，需结合浅埋暗挖的进行。下面结合工法的施工步序，具体详细的解释本实用新型的实施方式如下：

A.对下穿区域进行导洞划分，大跨度结构在横向竖向均采用多导洞开挖的方式。在开挖前应对开挖区域进行详细的地质勘察，如地质情况较差，一定要进行加固。开挖首先从一侧开始，并从上到下分导洞依次开挖。在上导洞两侧的初支结构的纵梁上设千斤顶。尽快在竖向完成格栅封闭后，根据监测结果，对应调整千斤顶的顶力，主动的将上覆结构的沉降控制在一定范围内。在千斤顶施加顶力前，需对初支结构底部的土体进行加固，保证其在千斤顶顶力范围内不发生破坏。在动态调整千斤顶顶力时，应循序渐进的改变，防止突然加载或卸载引发的大范围沉降。

B.在一侧导洞贯通或向前开挖一定距离后，施作本侧的二衬结构，包括侧墙及部分顶板和底板。此时底板和顶板属悬挑结构，应在其间架设竖向钢支撑。架设钢支撑可保证二衬在环向未封闭前不出现因重力造成的结构损坏和变形，其次为后来的受力转换做准备。钢支撑上需架设千斤顶。

C.在一侧导洞贯通及二衬完成的基础上，对称开挖另一侧的导洞。按照步序A、B依次开挖、架设千斤顶及施作二衬。在开挖的过程中，一定要加强监测，根据监测结果动态调整千斤顶顶力。

D.在两侧导洞贯通，二衬浇筑完毕后，开始对中间导洞进行开挖。为防止中间土体开挖后引起的侧向位移，需在开挖后两侧导洞内顶板之间、底板之间架设型钢支撑。中间导洞与两侧导洞的初支结构隔壁需部分凿除，使初支结构直接架设在二衬结构上。

E.中间导洞开挖完成后，逐步分段拆除导洞中间隔壁，并对底板顶板及其他二衬进行浇筑。为保证受力的连续性先前架设在顶底板间的型钢支撑不拆除，浇筑在顶底板中。在中隔壁板拆除后，用于支撑上覆荷载，主动控制沉降的千斤顶数量减少，被拆除千斤顶所承担的荷载转化至步序B中架设的顶底板间的钢支撑上。此时应逐步调整钢支撑上的千斤顶，主动控制沉降。但应控制其顶力大小，防止其对二衬结构产生破坏。

F.二衬浇筑完毕后，在混凝土强度未达到设计强度的95%前，钢支撑上千斤顶应依照监测结果动态调整。在设计强度达到95%上后，根据监测结果，逐步减少钢支撑千斤顶顶力直至拆除。拆除过程中通过顶板与既有站底板间预埋管压力注浆控制沉降。

需要注意的是，在开挖过程中，随着工程的需要，对平台进行组装或拆卸，对千斤顶顶力的调整应循序渐进，防止突然加力引起的变形。整个装置应在开挖前应分段焊接完成，在开挖过程中直接组装。组装时先用高强螺栓连接，之后在连接钢板处焊接。

本实用新型的优点及创新在于：

1、地下工程施工中尽力减少对周边环境影响、减少土体沉降是业界的一大难题，尤其对于下穿工程来说，外部环境要求较高，传统的工艺和方法无法完成，需采用多重预顶撑工艺来严格控制上部土体及构筑物的沉降。本实用新型即为机械操作工艺与传统的土建工程工法结合后的操作平台，既能满足土建施工需要，又能满足机械操作平台需求；

2、本实用新型可解决顶撑受力转换与土建工序中的受力转换间关系，两者毋须相互协调，才能起到控制作用；以及可解决顶撑上基顶、下基底结构受力框架与顶撑力间的力学关系问题，即顶撑力不能损耗转化为土建框架内力的问题；

3、该装置可满足土建土建工法中的其它辅助措施的有效实施，如侧壁超前小导管、锁脚锚管、格栅步距调整、土体加固等；该装置中的刚架分节方式、连接方式、填充方式、受力方式均需满足工序要求、搬运要求及加工要求；

4、该装置中的初支结构中的纵向筋采用了斜向筋取代普通设计中的水平筋，以保证对上部支撑梁的顶撑作用；整个初衬体系中，正常的钢筋格栅体系、本装置除上部支撑梁外的结构体系、纵向拉筋体系、侧壁小导管、底部小导管及结构周边土体作为整个千斤顶的下部受力基座，本装置的上部支撑梁作为千斤顶的上部受力托架，分别承受千斤顶的顶力，并保证在下部基座受到适度的挤压密实后，可给上部支撑梁提供足够的顶力，以起到控制上部沉降的作用；

5、该装置为初衬侧壁的千斤顶设置了限位支座及固定措施，为中跨后续的沉降应急处理或加强处理预留了实施条件：在上部支撑梁的下方设置了上部横向加强梁，该横向加强梁除作为横向支撑来平衡导洞侧土压力外，还可作为后期实施过程中的应急增加千斤顶支点的平台，平台下可根据情况设置临时立柱将顶力传向地基；

6、除满足平顶直墙暗挖与多重预顶撑工艺结合后的需要外，其它类似的工法与多重预顶撑工艺结合后，其初支及顶撑平台设计均可按照同样的模式和方法来解决。

本实用新型是以所述的权利要求所限定的。但基于此，本领域的普通技术人员可以做出种种显然的变化或改动，都应在本实用新型的主要精神和保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于，它包括初支结构及顶撑结构； 

该顶撑结构包括若干个千斤顶，分别设于该初支结构的各纵梁顶部上方；该些千斤顶顶部顶撑一呈水平方向的支撑梁。 

2.根据权利要求1所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述初支结构包括若干竖直方向的纵梁和若干水平方向的横梁，纵梁和横梁相互交错组成一矩形支架；和/或 

所述纵梁、横梁及支撑梁均为工字钢。 

3.根据权利要求2所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述横梁和所述纵梁之间通过连接钢板连接；该连接钢板一面焊接在所述横梁或所述纵梁的两端，另一面焊接在所述纵梁或所述横梁的翼缘，并通过螺栓固定。 

4.根据权利要求3所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述连接钢板处的所述横梁及所述纵梁的两翼缘之间设有加强肋板。 

5.根据权利要求1至4中任一项所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述纵梁顶部设有限位支座，所述千斤顶设于该限位支座内；所述千斤顶顶部与所述支撑梁之间及该限位支座与所述纵梁顶部之间均设有堵头板。 

6.根据权利要求5所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：相邻的所述纵梁顶部之间设有横向加强梁。 

7.根据权利要求6所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述支撑梁在与所述千斤顶接触部位的两翼缘之间设有竖向的加强肋板。 

8.根据权利要求7所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述纵梁在与所述千斤顶接触部位的两翼缘之间设有竖向的加强肋板。 

9.根据权利要求2所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述纵梁由若干段纵向工字钢依次连接而成，所述横梁及所述支撑梁由若干段横向工字钢依次连接而成；所述纵向工字钢之间、所述横向工字钢之间分别通过连接钢板焊接并通过高强螺栓固定。 

10.根据权利要求9所述的采用千斤顶活动支撑的暗挖隧道顶撑装置，其特征在于：所述横向工字钢和所述纵向工字钢在与所述连接钢板接触部位的两翼缘之间设有加强肋板。