CN215329956U - 一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统 - Google Patents

一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统 Download PDF

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李天斌
孔庆轩
陈渤
牟力
郑斌
张文居
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Abstract

本实用新型涉及边坡防护技术领域,公开了一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统,即包括有卷扬机、吊篮、滑轨、柱桩和锚杆,一方面通过所述卷扬机及钢丝绳可在高边坡面上纵向移动所述吊篮,以及通过所述滑轨可在高边坡顶上横向移动所述吊篮,使得所述吊篮能够到达高边坡面上的任意位置,另一方面在到达目标锚固点时,还可通过篮体向坡侧面与坡面锚杆露出端的可拆卸固定连接关系,将所述吊篮临时固定在坡面上,得到一个稳固的施工平台,进而无需搭设脚手架,使得即使发生边坡失稳情况,也可以利用所述卷扬机及所述柱桩拉住所述吊篮,规避出现重大安全隐患,保障施工人员的安全。

Description

一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统
技术领域
本实用新型属于边坡防护技术领域,具体地涉及一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统。
背景技术
高边坡是指土质边坡高度大于20m且小于100m或者岩质边坡高度大于30m且小于100m的坡体,由于其边坡高度因素会对边坡稳定性产生重要作用和影响,因此需对边坡稳定性分析和防护加固工程设计进行个别或特别设计和计算。近年来,随着我国西部高原山区的建设项目日益增加,出现了大量高边坡的加固工程,目前常规的高边坡加固通常采用搭设脚手架作为施工平台,但是在高陡边坡施工中易发生边坡失稳情况,存在重大安全隐患。
实用新型内容
为了解决现有在高陡边坡施工中易因发生边坡失稳情况而存在重大安全隐患的问题,本实用新型目的在于提供一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统,可以在高陡边坡施工中且发生边坡失稳情况时,规避出现重大安全隐患,保障施工人员的安全。
本实用新型提供了一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统,包括有卷扬机、吊篮、滑轨、柱桩和锚杆,其中,所述柱桩的数目为多根且用于横向间隔地固定在高边坡体的坡顶上,所述锚杆的数目为多根且用于离散地埋设在所述高边坡体的坡面上;
所述卷扬机可拆卸固定在相邻两柱桩之间,用于通过钢丝绳在所述坡面上纵向移动所述吊篮;
所述吊篮的向坡侧面在纵向移动至目标锚固点时,用于与位于所述目标锚固点周围的至少三个锚杆露出端可拆卸固定连接,其中,所述锚杆露出端是指所述锚杆露出所述坡面的端部;
所述滑轨横向铺设在所述坡顶上且位于所述吊篮与所述柱桩之间,用于通过与滑轮的滑动配合在所述坡顶上横向移动所述吊篮,其中,所述滑轮设置在所述吊篮的底部。
基于上述实用新型内容,可提供一种安全实用的新型高边坡施工平台构建方案,即包括有卷扬机、吊篮、滑轨、柱桩和锚杆,一方面通过所述卷扬机及钢丝绳可在高边坡面上纵向移动所述吊篮,以及通过所述滑轨可在高边坡顶上横向移动所述吊篮,使得所述吊篮能够到达高边坡面上的任意位置,另一方面在到达目标锚固点时,还可通过篮体向坡侧面与坡面锚杆露出端的可拆卸固定连接关系,将所述吊篮临时固定在坡面上,得到一个稳固的施工平台,进而无需搭设脚手架,使得即使发生边坡失稳情况,也可以利用所述卷扬机及所述柱桩拉住所述吊篮,规避出现重大安全隐患,保障施工人员的安全。
在一个可能的设计中,还包括有第一工字钢和第二工字钢,其中,所述第一工字钢固定连接所述相邻两柱桩的露出体顶部,所述第二工字钢固定连接所述相邻两柱桩的露出体底部;
所述卷扬机可拆卸固定在所述第一工字钢与所述第二工字钢之间。
在一个可能的设计中,所述卷扬机的数目为两个且分别通过对应的钢丝绳同步斜拉所述吊篮,以便共同在所述坡面上纵向移动所述吊篮。
在一个可能的设计中,所述钢丝绳的砍断压力设计值与许用拉力设计值之比k满足如下公式:
Figure BDA0003110717850000021
式中,α表示所述钢丝绳的破断压力换算系数,K表示所述钢丝绳的安全系数,P表示所述钢丝绳的破断拉力总和,G1表示所述吊篮的自重,G2表示所述吊篮的设计承重。
在一个可能的设计中,所述吊篮的设计承重M满足如下公式:
M≥γG*GSQ*(Gj+Gz+Gt+Gc+Gr)
式中,γG表示永久荷载分项系数,γQ表示可变荷载分项系数,GS表示所述钢丝绳的恒载重量,Gj表示施工所需钻机的重量,Gz表示施工所需钻杆的重量,Gt表示施工所需套管的重量,Gc表示施工所需材料的重量,Gr表示施工人员的重量。
在一个可能的设计中,所述吊篮的底部采用槽钢作为斜撑部件,以便与至少三个锚杆一起共同支撑所述吊篮,其中,所述至少三个锚杆与所述至少三个锚杆露出端一一对应。
在一个可能的设计中,所述向坡侧面与所述至少三个锚杆露出端的可拆卸固定连接方式包括有固定时的焊接方式和拆卸时的拆焊方式。
在一个可能的设计中,所述向坡侧面的左上边角位置、左下边角位置、右上边角位置、右下边角位置和中心位置与所述至少三个锚杆露出端进行一一对应的可拆卸固定连接。
在一个可能的设计中,所述柱桩的抗倾覆安全系数设计值η满足如下关系:
Figure BDA0003110717850000022
式中,ρ表示所述柱桩的密度,V表示所述柱桩的体积,L2表示所述柱桩的重心至支点的距离,G1表示所述吊篮的自重,G2表示所述吊篮的设计承重,L1表示所述钢丝绳的受力点至所述支点的距离,所述支点是指所述柱桩的外侧面与所述坡顶的地面的接触点,所述钢丝绳的受力点位于所述钢丝绳与所述柱桩的交会处。
在一个可能的设计中,所述滑轨采用双轨结构,所述柱桩采用先人工挖孔再现场浇砼的建筑物,所述锚杆采用药卷锚杆。
本实用新型的技术效果:
(1)本发明创造提供了一种安全实用的新型高边坡施工平台构建方案,即包括有卷扬机、吊篮、滑轨、柱桩和锚杆,一方面通过所述卷扬机及钢丝绳可在高边坡面上纵向移动所述吊篮,以及通过所述滑轨可在高边坡顶上横向移动所述吊篮,使得所述吊篮能够到达高边坡面上的任意位置,另一方面在到达目标锚固点时,还可通过篮体向坡侧面与坡面锚杆露出端的可拆卸固定连接关系,将所述吊篮临时固定在坡面上,得到一个稳固的施工平台,进而无需搭设脚手架,使得即使发生边坡失稳情况,也可以利用所述卷扬机及所述柱桩拉住所述吊篮,规避出现重大安全隐患,保障施工人员的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例,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是本实用新型提供的高边坡锚索施工系统的结构示意图。
图2是本实用新型提供的在高边坡锚索施工系统中卷扬机、柱桩和工字钢的位置关系示意图。
图3是本实用新型提供的在高边坡锚索施工系统中吊篮的结构示意图。
图4是本实用新型提供的在高边坡锚索施工系统中钢丝绳、柱桩和地面的受力分析示意图。
上述附图中:1-卷扬机;11-钢丝绳;2-吊篮;21-向坡侧面;22-滑轮;23-槽钢;3-滑轨;4-柱桩;5-锚索孔位;61-第一工字钢;62-第二工字钢;100-高边坡体;101-坡顶;102-坡面。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是,对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型,但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型示例的实施例。然而,可用很多备选的形式来体现本实用新型,并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。
实施例一
如图1~4所示,本实施例提供的所述基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统,包括有卷扬机1、吊篮2、滑轨3、柱桩4和锚杆,其中,所述柱桩4的数目为多根且用于横向间隔地固定在高边坡体100的坡顶101上,所述锚杆的数目为多根且用于离散地埋设在所述高边坡体100的坡面102上;所述卷扬机1可拆卸固定在相邻两柱桩4之间,用于通过钢丝绳11在所述坡面102上纵向移动所述吊篮2;所述吊篮2的向坡侧面21在纵向移动至目标锚固点时,用于与位于所述目标锚固点周围的至少三个锚杆露出端可拆卸固定连接,其中,所述锚杆露出端是指所述锚杆露出所述坡面102的端部;所述滑轨3横向铺设在所述坡顶101上且位于所述吊篮2与所述柱桩4之间,用于通过与滑轮22的滑动配合在所述坡顶101上横向移动所述吊篮2,其中,所述滑轮22设置在所述吊篮2的底部。
如图1~4所示,在所述高边坡锚索施工系统的具体结构中,所述卷扬机1及所述钢丝绳11用于作为所述吊篮2的纵向升降机构,其中,所述钢丝绳11的一端缠绕在所述卷扬机1的转轴上,另一端连接所述吊篮2的顶部。由于所述卷扬机1是可拆卸固定在相邻两柱桩4之间,因此可在拆卸后将所述卷扬机1移动至另一对相邻两柱桩4之间,实现对所述卷扬机1的搬移,以便在所述坡顶101上与所述吊篮2一起横向移动。如图2所示,所述卷扬机1可拆卸固定在相邻两柱桩4之间的具体方式,优选为所述高边坡锚索施工系统还包括有第一工字钢61和第二工字钢62,其中,所述第一工字钢61固定连接所述相邻两柱桩4的露出体顶部,所述第二工字钢62固定连接所述相邻两柱桩4的露出体底部;所述卷扬机1可拆卸固定在所述第一工字钢61与所述第二工字钢62之间,例如将所述卷扬机1卡在所述第一工字钢61与所述第二工字钢62之间。
所述吊篮2用于作为一个可纵横移动的(即通过所述卷扬机1及钢丝绳11在高边坡面上纵向移动所述吊篮2,以及通过所述滑轨3在高边坡顶上横向移动所述吊篮2)且可临时固定的(即通过篮体向坡侧面与坡面锚杆露出端的可拆卸固定连接关系)的施工平台,以便施工人员在其中对高边坡体进行加固等作业。如图3所示,所述吊篮2采用方形框体结构,并在底部采用槽钢23作为斜撑部件,以便与至少三个锚杆一起共同支撑所述吊篮2,其中,所述至少三个锚杆与所述至少三个锚杆露出端一一对应。所述向坡侧面21是指所述吊篮2的且面向所述坡面102的侧面,由于所述向坡侧面21与所述至少三个锚杆露出端是可拆卸固定连接的,因此还可以在施工作业完成后,解除固定连接关系,以便将所述吊篮2移动到下一个目标锚固点。为了提升临时施工平台的稳固性,优选的,所述向坡侧面21在左上边角位置、左下边角位置、右上边角位置、右下边角位置和中心位置(即如图3所示的五个圆点)与所述至少三个锚杆露出端(此时锚杆露出端的数目为五个,对应有五个锚杆)进行一一对应的可拆卸固定连接。此外,所述向坡侧面21与所述至少三个锚杆露出端的可拆卸固定连接方式包括但不限于有固定时的焊接方式和拆卸时的拆焊方式。
所述滑轨3用于作为所述吊篮2的横向平移机构,如图1所示,所述滑轨3可以但不限于采用双轨结构。所述柱桩4用于在所述坡顶101上为所述卷扬机1提供一个固定支点,以便对所述吊篮2进行安全升降,以及在发生边坡失稳情况时,利用所述卷扬机1及所述钢丝绳拉住所述吊篮2,保障施工人员的安全;优选的,所述柱桩4采用先人工挖孔再现场浇砼的建筑物,以便在桩孔开挖时,避免因采用爆破施工而破坏岩体的完整性和引起孔壁掉块(在桩孔开挖后,还需根据孔壁的稳定情况进行护壁)。所述锚杆用于将所述吊篮2临时固定在所述坡面102上,其预先埋设方式可具体为:先在所述坡面102上且所述目标锚固点的周围钻设锚索孔位5,然后将所述锚杆(附图中未示出)的插入端部插入固定在所述锚索孔位5中,并使所述锚杆的另一端露出所述坡面102;优选的,所述锚杆可以但不限于采用药卷锚杆,其中,所述药卷锚杆是锚固剂和锚杆杆体的合称,常在矿山巷道掘进支护和公路隧道初期支护时使用。
由此基于前述高边坡锚索施工系统的详细结构描述,可以提供一种安全实用的新型高边坡施工平台构建方案,即包括有卷扬机、吊篮、滑轨、柱桩和锚杆,一方面通过所述卷扬机及钢丝绳可在高边坡面上纵向移动所述吊篮,以及通过所述滑轨可在高边坡顶上横向移动所述吊篮,使得所述吊篮能够到达高边坡面上的任意位置,另一方面在到达目标锚固点时,还可通过篮体向坡侧面与坡面锚杆露出端的可拆卸固定连接关系,将所述吊篮临时固定在坡面上,得到一个稳固的施工平台,进而无需搭设脚手架,使得即使发生边坡失稳情况,也可以利用所述卷扬机及所述柱桩拉住所述吊篮,规避出现重大安全隐患,保障施工人员的安全。
优选的,所述卷扬机1的数目为两个且分别通过对应的钢丝绳11同步斜拉所述吊篮2,以便共同在所述坡面102上纵向移动所述吊篮2。如图1所示,通过前述卷扬机1的具体设置,可以利用两根钢丝绳11来分担吊起所述吊篮2的拉力,提升所述吊篮2的设计承重,满足实际施工需求。此外,通过两根钢丝绳11同步斜拉所述吊篮2,还可以提升所述吊篮2的升降稳定性,进一步保障施工安全。
优选的,所述钢丝绳11的砍断压力设计值与许用拉力设计值之比k满足如下公式:
Figure BDA0003110717850000051
式中,α表示所述钢丝绳11的破断压力换算系数,K表示所述钢丝绳11的安全系数,P表示所述钢丝绳11的破断拉力总和,G1表示所述吊篮2的自重,G2表示所述吊篮2的设计承重。
详细的,所述吊篮2的设计承重M满足如下公式:
M≥γG*GSQ*(Gj+Gz+Gt+Gc+Gr)
式中,γG表示永久荷载分项系数,γQ表示可变荷载分项系数,GS表示所述钢丝绳11的恒载重量,Gj表示施工所需钻机的重量,Gz表示施工所需钻杆的重量,Gt表示施工所需套管的重量,Gc表示施工所需材料的重量,Gr表示施工人员的重量。
优选的,所述柱桩4的抗倾覆安全系数设计值η满足如下关系:
Figure BDA0003110717850000061
式中,ρ表示所述柱桩4的密度,V表示所述柱桩4的体积,L2表示所述柱桩4的重心至支点的距离,G1表示所述吊篮2的自重,G2表示所述吊篮2的设计承重,L1表示所述钢丝绳11的受力点至所述支点的距离,所述支点是指所述柱桩4的外侧面与所述坡顶101的地面的接触点,所述钢丝绳11的受力点位于所述钢丝绳11与所述柱桩4的交会处。如图4所示,B点即为所述支点,A点即为所述柱桩4的重心,C点即为所述钢丝绳11的受力点。
此外,根据图4所示的受力分析,还可以按照如下公式计算得到所述柱桩4对桩孔壁的压强P:
Figure BDA0003110717850000062
式中,g表示重力加速度,μ表示所述柱桩4与所述桩孔壁的摩擦系数,θ表示所述钢丝绳11与水平方向的夹角,S表示受压面积。在所述高边坡锚索施工系统设计时,可基于所述柱桩4对桩孔壁的压强P来满足所述桩柱4的抗滑移稳定性设计需求。
综上,采用本实施例所提供的基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统,具有如下技术效果:
(1)本实施例提供了一种安全实用的新型高边坡施工平台构建方案,即包括有卷扬机、吊篮、滑轨、柱桩和锚杆,一方面通过所述卷扬机及钢丝绳可在高边坡面上纵向移动所述吊篮,以及通过所述滑轨可在高边坡顶上横向移动所述吊篮,使得所述吊篮能够到达高边坡面上的任意位置,另一方面在到达目标锚固点时,还可通过篮体向坡侧面与坡面锚杆露出端的可拆卸固定连接关系,将所述吊篮临时固定在坡面上,得到一个稳固的施工平台,进而无需搭设脚手架,使得即使发生边坡失稳情况,也可以利用所述卷扬机及所述柱桩拉住所述吊篮,规避出现重大安全隐患,保障施工人员的安全。
最后应说明的是,本实用新型不局限于上述可选的实施方式,任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制,本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准,并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种基于吊篮和滑轨的高边坡锚索施工系统,其特征在于,包括有卷扬机(1)、吊篮(2)、滑轨(3)、柱桩(4)和锚杆,其中,所述柱桩(4)的数目为多根且用于横向间隔地固定在高边坡体(100)的坡顶(101)上,所述锚杆的数目为多根且用于离散地埋设在所述高边坡体(100)的坡面(102)上;
所述卷扬机(1)可拆卸固定在相邻两柱桩(4)之间,用于通过钢丝绳(11)在所述坡面(102)上纵向移动所述吊篮(2);
所述吊篮(2)的向坡侧面(21)在纵向移动至目标锚固点时,用于与位于所述目标锚固点周围的至少三个锚杆露出端可拆卸固定连接,其中,所述锚杆露出端是指所述锚杆露出所述坡面(102)的端部;
所述滑轨(3)横向铺设在所述坡顶(101)上且位于所述吊篮(2)与所述柱桩(4)之间,用于通过与滑轮(22)的滑动配合在所述坡顶(101)上横向移动所述吊篮(2),其中,所述滑轮(22)设置在所述吊篮(2)的底部。
2.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,还包括有第一工字钢(61)和第二工字钢(62),其中,所述第一工字钢(61)固定连接所述相邻两柱桩(4)的露出体顶部,所述第二工字钢(62)固定连接所述相邻两柱桩(4)的露出体底部;
所述卷扬机(1)可拆卸固定在所述第一工字钢(61)与所述第二工字钢(62)之间。
3.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述卷扬机(1)的数目为两个且分别通过对应的钢丝绳(11)同步斜拉所述吊篮(2),以便共同在所述坡面(102)上纵向移动所述吊篮(2)。
4.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述钢丝绳(11)的砍断压力设计值与许用拉力设计值之比k满足如下公式:
Figure FDA0003110717840000011
式中,α表示所述钢丝绳(11)的破断压力换算系数,K表示所述钢丝绳(11)的安全系数,P表示所述钢丝绳(11)的破断拉力总和,G1表示所述吊篮(2)的自重,G2表示所述吊篮(2)的设计承重。
5.如权利要求4所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述吊篮(2)的设计承重M满足如下公式:
M≥γG*GSQ*(Gj+Gz+Gt+Gc+Gr)
式中,γG表示永久荷载分项系数,γQ表示可变荷载分项系数,GS表示所述钢丝绳(11)的恒载重量,Gj表示施工所需钻机的重量,Gz表示施工所需钻杆的重量,Gt表示施工所需套管的重量,Gc表示施工所需材料的重量,Gr表示施工人员的重量。
6.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述吊篮(2)的底部采用槽钢(23)作为斜撑部件,以便与至少三个锚杆一起共同支撑所述吊篮(2),其中,所述至少三个锚杆与所述至少三个锚杆露出端一一对应。
7.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述向坡侧面(21)与所述至少三个锚杆露出端的可拆卸固定连接方式包括有固定时的焊接方式和拆卸时的拆焊方式。
8.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述向坡侧面(21)的左上边角位置、左下边角位置、右上边角位置、右下边角位置和中心位置与所述至少三个锚杆露出端进行一一对应的可拆卸固定连接。
9.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述柱桩(4)的抗倾覆安全系数设计值η满足如下关系:
Figure FDA0003110717840000021
式中,ρ表示所述柱桩(4)的密度,V表示所述柱桩(4)的体积,L2表示所述柱桩(4)的重心至支点的距离,G1表示所述吊篮(2)的自重,G2表示所述吊篮(2)的设计承重,L1表示所述钢丝绳(11)的受力点至所述支点的距离,所述支点是指所述柱桩(4)的外侧面与所述坡顶(101)的地面的接触点,所述钢丝绳(11)的受力点位于所述钢丝绳(11)与所述柱桩(4)的交会处。
10.如权利要求1所述的高边坡锚索施工系统,其特征在于,所述滑轨(3)采用双轨结构,所述柱桩(4)采用先人工挖孔再现场浇砼的建筑物,所述锚杆采用药卷锚杆。
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