CN219386348U - 一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，解决了现有基坑支撑装置无法满足顶管后靠需求且无法快捷周转倒换的技术问题。本实用新型包括平行设置的若干个横梁构件，相邻的横梁构件之间设置有升降装置及可拆卸的竖向构件，横梁构件的一侧可拆卸连接有长度可调的倒换支撑构件。本实用新型通过升降装置的伸缩功能，将横梁构件竖向升至预定位置，然后安装横梁构件间的竖向构件，安装完成后架设倒换支撑构件，施加预加力至设计要求，而后拆除原有基坑支撑，达到换撑的目的。即本技术方案既能为顶管机械法施工提供一种后靠装置，能够简便、安全、高效的实现基坑内支撑的转换，又解决了顶管施工后靠装置无法灵活布置的问题。

Description

一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系

技术领域

本实用新型涉及地下空间施工技术领域，特别是指一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系。

背景技术

近年来，我国地下空间建设的工法不断完善、创新，顶管施工技术应用的领域越来越多，顶管断面尺寸也越来越大。目前顶管施工已开始用于地下空间的建造，且规模也由单个顶进变成多个连续顶进，顶管工作井也由单个工作井变成多个工作井联通的长方形工作井。如新兴的地下工程机械法施工方法，为保证工作井稳定，需在工作井内部设置多道支撑。支撑的存在会侵占顶管设备的施工空间，导致设备无法就位，而拆除支撑又会对工作井侧壁稳定性产生影响，存在支撑系统转换的难题。

同时，顶管始发井内需布置后座墙和后靠背。其中顶管后座墙要有足够的抗压强度，一般采用钢筋混凝土墙，其达到施工强度的相对时间长，影响工期，与后靠背结合使用，位置布置灵活性差，且基本不可重复利用，对于多个工作井联通的长方形顶管工作井，存在适用性差、增大施工成本等问题。

现有技术中存在新型的支撑结构，如申请公布日为2019.06.18、申请公布号为CN109898518 A的中国发明专利申请，公开了一种深基坑支撑系统，该技术方案利用两个起吊托架控制多道支撑在基坑内的升降。再如申请公布日为2022.04.29、申请公布号为CN114411760 A的中国发明专利申请，公开了一种地墙预埋滑道式钢支撑基坑支撑体系及其施工方法，该技术方案中的钢支撑可沿预埋滑道上下滑动。

但是上述两种技术方案所公开的支撑结构虽然具有升降功能，但是在基坑支撑的布设方式与传统支撑没有区别，不仅无法为顶管设备提供施工空间，而且顶管无后靠处理。另外，在多个工作井联通的长方形工作井中进行顶管施工时，无法对原基坑支撑进行拆除、倒换，也无法使顶管设备在基坑底沿着工作井实现无障碍移动。

因此，设计一种既能够对基坑起到临时支护的作用且可兼做顶管后靠的装置很有必要。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，解决了现有基坑支撑体系在顶管施工过程中无法满足顶管施工空间和后靠需求，以及基坑临时支护及顶管后靠无法快捷、灵活布置的技术问题。

本申请的技术方案为：

一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，包括平行设置的若干个横梁构件，相邻的横梁构件之间设置有升降装置及可拆卸的竖向构件，横梁构件的一侧可拆卸连接有长度可调的倒换支撑构件。本技术方案中，通过升降装置的伸缩功能，将横梁构件竖向升至预定位置，然后安装横梁构件间的竖向构件，安装完成后架设倒换支撑构件，施加预加力至设计要求，而后拆除原有基坑支撑，达到换撑的目的。即依次升降、安装操作后，形成整体结构及临时支撑，同时形成顶管反力后靠装置，为后续顶管施工提供后靠。即本技术方案既能为顶管机械法施工提供一种后靠装置，能够简便、安全、高效的实现基坑内支撑的转换，又解决了顶管施工后靠装置无法灵活布置的问题。本技术方案可显著改善机械法施工的应用条件，能够显著缩短施工整体工期，降低施工风险。

进一步地，所述横梁构件为腰梁桁架或横向钢箱梁，所述竖向构件为竖向桁架或竖向钢箱梁。本技术方案通过采用装配式钢构件，可重复利用，能够有效降低能源消耗、节约成本。

进一步地，所述腰梁桁架包括螺栓连接或/和焊接的若干个钢构件。

进一步地，每个腰梁桁架的钢构件包括若干个钢梁，相邻的钢梁之间通过短钢构件相连。

进一步地，所述竖向桁架包括若干个螺栓连接或/和焊接的钢构件，所述钢构件可以采用H形的构件，也可采用两个H型钢材并用，也可以采用其他结构形式的钢构件，只要能够达到连接和支撑作用即可。当腰梁桁架的钢构件包括两个钢梁且两个钢梁之间通过短钢构件相连时，H形钢构件的每端均支撑两个钢梁。

进一步地，所述倒换支撑构件包括长度固定的刚性构件，所述刚性构件包括呈T形连接的撑杆和撑脚，撑杆与撑脚之间设置有加劲肋板，撑杆与腰梁桁架之间设置有伸缩装置，或者所述倒换支撑构件为压力可调的伸缩杆件。无论倒换支撑构件采用何种结构，其目的在于提供顶力，保证支撑轴力达到原有基坑稳定的目的。

进一步地，最下方的横梁构件连接有全向行走装置，行走装置配备有刹车单元。本技术方案增设全向行走装置，保证整个装置全方向整体移动，为周转位置提供便捷。

进一步地，所述升降装置包括连接在相邻腰梁桁架之间的伸缩油缸。

进一步地，所述伸缩油缸的两端均连接有升降装置固定板，升降装置固定板上设置有条形螺栓孔，升降装置固定板通过穿过条形螺栓孔的螺栓与腰梁桁架可调连接。条形螺栓孔的作用是连接上下腰梁桁架，以及保证上下腰梁桁架在水平方向上位置微调。采用条形螺栓孔的意义是在支撑顶紧以后，上面的腰梁桁架可水平移动一个条形螺栓孔长度的距离，使上面的腰梁桁架与基坑围护结构有一定的间距，保证上面的腰梁桁架升降顺利。条形螺栓孔的螺钉不用拧紧，保证升降装置和腰梁桁架在安装竖向桁架和支撑顶紧时可以相对移动。

进一步地，当每个腰梁桁架的钢构件包括两个平行的钢梁时，所述升降装置固定板沿腰梁桁架的宽度设置，上下两个升降装置固定板之间连接有两个伸缩油缸。两个伸缩油缸既可以分别与腰梁桁架的两个钢梁上下对应，也可不与腰梁桁架的两个钢梁上下对应。伸缩油缸主要作用是升降，其两端的升降装置固定板与上下腰梁连接时不用固定紧，可相对移动。

本实用新型采用伸缩装置和装配技术，增加临时支撑装置的灵活性，解决了因基坑支撑的存在而无法放置顶管机，以及拆除基坑支撑无法保证基坑稳定的问题。因此，本方案在保证基坑稳定的基础上，为顶管机提供施工空间，从而提高了地下空间施工的效率，节约施工成本。

本实用新型设计可循环使用的临时支撑装置，该临时支撑装置既能上下升降，又能左右移动，通过上下升降与基坑支撑体系进行逐层转换，通过左右移动为不同位置的顶管机掘进提供支撑反力。本实用新型通过升降装置的伸缩功能，将横梁构件竖向升至预定位置，然后安装横梁构件间的竖向构件，安装完成后架设倒换支撑构件，施加预加力至设计要求，而后拆除原有基坑支撑，达到换撑的目的。即依次升降、安装操作后，形成整体结构及临时支撑，同时形成顶管反力后靠装置，为后续顶管施工提供后靠。

本实用新型为多支撑基坑提供一种可移动装配式临时支撑，同时为顶管机械法施工提供一种后靠装置，能够简便、安全、高效的实现基坑内支撑的转换，并解决了顶管施工后靠装置灵活布置的问题。其效果为，通过该装置可显著改善机械法施工的应用条件，能够显著缩短施工整体工期，降低施工风险；同时通过采用装配式钢构件，可重复利用，能够有效降低能源消耗，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，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为本实用新型的立体示意图。

图2为腰梁桁架、升降装置、竖向桁架连接示意图。

图3为升降装置示意图。

图4为竖向桁架示意图。

图5为施工步骤一：装置分部吊装示意图。

图6为施工步骤二：抬升腰梁桁架，架设倒换支撑示意图。

图7为施工步骤三：拆除第二道基坑支撑示意图。

图8为施工步骤四：架设上部倒换支撑示意图。

图9为施工步骤五：整套装置替换原有基坑支撑示意图。

图10为施工步骤六：吊装顶管掘进设备，进行掘进工作示意图。

图11为施工步骤七：复原第一道基坑支撑示意图。

图12为施工步骤八：复原第二道基坑支撑示意图。

图13为施工步骤九：装置收缩至初始状态示意图。

图14为施工方向总平面示意图。

附图标号说明：

1、腰梁桁架；2、升降装置；3、倒换支撑构件；4、伸缩装置；5、螺栓；6、围护结构；7、土体加固范围；8、顶管掘进区域；9、相邻顶管掘进区域；10、竖向桁架；11、全向行走装置；12、掘进设备导轨；13、顶管掘进设备；14、结构顶板；15、结构中板；16、结构底板；17、第一道倒换支撑系统；18、第二道倒换支撑系统；19、第三道倒换支撑系统；20、第四道倒换支撑系统；21、伸缩油缸；22、升降装置固定板；23、条形螺栓孔；24、吊装设备；25、始发井；26、接收井；27、后靠装置；28、第一道基坑支撑；29、第二道基坑支撑；30、基坑支撑；31、整套装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，如图1和图2所示，包括平行设置的若干个横梁构件，相邻的横梁构件之间设置有升降装置2及可拆卸的竖向构件，横梁构件的一侧可拆卸连接有长度可调的倒换支撑构件3。

本技术方案中，通过升降装置2的伸缩功能，将横梁构件竖向升至预定位置，然后安装横梁构件间的竖向构件，安装完成后架设倒换支撑构件3，施加预加力至设计要求，而后拆除原有基坑支撑，达到换撑的目的。即依次升降、安装操作后，形成整体结构及临时支撑，同时形成顶管反力后靠装置，为后续顶管施工提供后靠。即本技术方案既能为顶管机械法施工提供一种后靠装置，能够简便、安全、高效的实现基坑内支撑的转换，又解决了顶管施工后靠装置无法灵活布置的问题。本技术方案可显著改善机械法施工的应用条件，能够显著缩短施工整体工期，降低施工风险。

作为一种优选实施方式，所述横梁构件为腰梁桁架1或横向钢箱梁，所述竖向构件为竖向桁架10或竖向钢箱梁。本技术方案通过采用装配式钢构件，可重复利用，能够有效降低能源消耗，节约成本

进一步地，所述腰梁桁架1包括螺栓连接或/和焊接的若干个钢构件。

进一步地，每个腰梁桁架1的钢构件包括两个钢梁，两个平行的钢梁之间通过短钢构件相连且位于同一高度。

作为一种优选实施方式，如图2、图4所示，所述竖向桁架10包括若干个螺栓连接或/和焊接的H形钢构件。当腰梁桁架1的钢构件包括两个钢梁，两个平行的钢梁之间通过短钢构件相连且位于同一高度时，H形钢构件的每端均支撑两个钢梁。竖向桁架10通过螺栓5与腰梁桁架1相连。

作为一种优选实施方式，所述倒换支撑构件3包括长度固定的刚性构件，所述刚性构件包括呈T形连接的撑杆和撑脚，撑杆与撑脚之间设置有加劲肋板，撑杆与腰梁桁架1之间设置有伸缩装置4。或者所述倒换支撑构件3为压力可调的伸缩杆件。无论倒换支撑构件3采用何种结构，其目的在于提供顶力，保证支撑轴力达到原有基坑稳定的目的。

作为一种优选实施方式，最下方的横梁构件连接有全向行走装置11，行走装置11配备有刹车单元。本技术方案增设全向行走装置11，保证整个装置全方向整体移动，为周转位置提供便捷。

作为一种优选实施方式，如图3所示，所述升降装置2包括连接在相邻腰梁桁架1之间的伸缩油缸21。进一步地，所述伸缩油缸21的两端均连接有升降装置固定板22，升降装置固定板22上设置有条形螺栓孔23，升降装置固定板22通过穿过条形螺栓孔23的螺栓与腰梁桁架1可调连接。

进一步地，当每个腰梁桁架1的钢构件包括两个平行的钢梁时，所述升降装置固定板22沿腰梁桁架1的宽度设置，上下两个升降装置固定板22之间连接有两个伸缩油缸21，两个伸缩油缸分别与腰梁桁架1的两个钢梁上下对应。

作为最佳的实施方式，包括以下结构：

腰梁桁架1，由多个钢构件螺栓连接或焊接而成，为基坑临时支撑装置的主要构件，同时也是为掘进设备提供反力的顶管后靠装置主要构件；

升降装置2，由两个伸缩油缸和两块固定板组成，设置于两层腰梁桁架之间，与上下腰梁桁架采用螺栓连接，通过油缸伸缩达到整个装置竖向展开和收缩的目的；

倒换支撑构件3，由压力装置和钢构件组成，钢构件由两个型钢T型焊接或螺栓连接而成，其中一个型钢作为撑脚，在T型连接处设置加劲肋板，一端顶紧腰梁桁架，另一端顶紧对侧基坑围护结构，在与腰梁桁架连接处设置液压压力装置为倒换撑施加预压力，以达到替换原有基坑支撑的目的；

伸缩装置4，内设液压千斤顶装置，位于倒换支撑与腰梁桁架之间，是为倒换支撑提供顶力的主要装置，保证支撑轴力达到原有基坑稳定的目的；

竖向桁架10，由多个钢构件螺栓连接或焊接而成，设置于两层腰梁桁架之间，与腰梁桁架进行螺栓连接形成整体结构，从而将掘进设备的顶推反力均匀的传递至后靠土体；

全向行走装置11，内设刹车装置，可全方向移动，保证整个装置全方向整体移动。

升降装置固定板22，为长方形钢板，与升降装置的伸缩油缸21连接，升降装置固定板22上设置条形螺栓孔23，保证升降装置与腰梁桁架1的相对位置进行微调。

后靠装置27由腰梁桁架、升降装置、竖向桁架和滚轮组成，为掘进设备提供反力。

整套装置31由腰梁桁架、升降装置、竖向桁架、滚轮和倒换支撑系统组成，在指定位置替换原有基坑支撑，保证基坑围护结构的稳定。

在本实用新型的可移动装配式临时支撑及顶管后靠装置中，通过升降装置的伸缩功能，将腰梁桁架竖向升至预定位置，然后安装腰梁桁架间的竖向桁架，安装完成后架设倒换支撑装置，施加预加力至设计要求，而后拆除原有基坑支撑，达到换撑的目的。依次升降、安装操作后，形成整体钢桁架及临时支撑。同时钢桁架形成顶管反力后靠装置，为后续顶管施工提供后靠。

由此，根据本实用新型，为多支撑基坑提供一种可移动装配式临时支撑，同时为顶管机械法施工提供一种后靠装置，能够简便、安全、高效的实现基坑内支撑的转换，并解决了顶管施工后靠装置灵活布置的问题。其结果为，通过该装置可显著改善机械法施工的应用条件，能够显著缩短施工整体工期，降低施工风险；同时通过采用装配式钢构件，可重复利用，能够有效降低能源消耗，节约成本。

如图1-图4所示，为本实用新型的结构示意图。如图5-图14所示，为本实用新型的应用方法。如图14所示，顶管施工区域的两端分别为始发井25和接收井26，始发井25和接收井26之间为依次顶进的顶管掘进区域8和相邻顶管掘进区域9，始发井25和接收井26内设置有基坑支撑30。将该装置进行收缩，然后在基坑底部移动至预定顶管施工位置，通过升降腰梁桁架、架设倒换支撑装置、拆除既有基坑支撑的操作进行支撑的临时转换，为后续的顶管施工提供空间，同时由竖向桁架与腰梁桁架组成的双层桁架结构，可将掘进设备的顶推反力均匀的传递至后靠土体，从而进行后续的顶管施工。

下面以两道支撑的基坑为例，简述本实用新型的具体应用步骤：

S1.结合附图5，基坑施工完成后，利用吊装设备24将腰梁桁架1、竖向桁架10、升降装置2和滚轮11吊装至基坑底部，然后在基坑底部将各部件组装成后靠装置27，后续将倒换支撑构件3吊至基坑底；倒换支撑构件3包括第一倒换支撑装置17、第二倒换支撑装置18、第三倒换支撑装置19、第四倒换支撑装置20；

S2.结合附图6，后靠装置27通过全向行走装置11平移至预定位置，与围护结构6内壁贴合，利用底层升降装置2调整后靠装置27整体高度，使后靠装置27顶部的腰梁桁架1升至基坑第二道支撑29下部后，安装底层范围的竖向桁架10，然后由吊装设备24将第一倒换支撑装置17、第二倒换支撑装置18吊至预定位置，根据基坑既有支撑轴力大小，通过伸缩装置4对第一倒换支撑装置17、第二倒换支撑装置18施加轴向压力；

S3.结合附图7，待第一倒换支撑装置17、第二倒换支撑装置18施加的轴向压力达到基坑稳定要求后，拆除第二道基坑支撑29；

S4.结合附图8，调节后靠装置27中间层升降装置2，使升降装置2顶部的腰梁桁架1升至预定位置，安装中间层竖向桁架10，然后由吊装设备24将第三倒换支撑装置19吊至预定位置，施加轴向压力至设计要求。

S5.结合附图9，调节后靠装置27上层升降装置2，使升降装置2顶部的腰梁桁架1升至预定位置，安装上层竖向桁架10，然后由吊装设备24将第四倒换支撑装置20吊至预定位置，施加轴向压力至设计要求，然后拆除第一道基坑支撑28。

S6.结合附图10，在基坑底部铺设掘进设备导轨12，由吊装设备24将顶管掘进设备13运至预定位置，进行顶进作业前的准备工作；

S7.结合附图11，随着顶管掘进设备13向前方的土体加固范围7掘进，施做地下结构的顶板14、中板15、底板16。

S8.结合附图12，待掘进施工完成后，至上而下依次进行复原第一倒换支撑装置17、第二倒换支撑装置18，拆除第三倒换支撑装置19、第四倒换支撑装置20；拆除上层和中间层竖向桁架10、收缩上层和中间层升降装置2等工作。

S9.结合附图13，拆除第一倒换支撑装置17、第二倒换支撑装置18，收缩底层升降装置2至初始状态，然后通过滚轮11移动后靠装置27至下一个预定施工位置。

S10.重复步骤S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9，直至整个顶管施工完成。

本实用新型未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上内容显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的有益效果。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：包括平行设置的若干个横梁构件，相邻的横梁构件之间设置有升降装置（2）及可拆卸的竖向构件，横梁构件的一侧可拆卸连接有长度可调的倒换支撑构件（3）。

2.根据权利要求1所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：所述横梁构件为腰梁桁架（1）或横向钢箱梁，所述竖向构件为竖向桁架（10）或竖向钢箱梁。

3.根据权利要求2所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：所述腰梁桁架（1）包括螺栓连接或/和焊接的若干个钢构件。

4.根据权利要求3所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：每个腰梁桁架（1）的钢构件包括若干个钢梁，相邻的钢梁之间通过短钢构件相连。

5.根据权利要求2所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：所述竖向桁架（10）包括若干个螺栓连接或/和焊接的钢构件。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：所述倒换支撑构件（3）包括长度固定的刚性构件，所述刚性构件包括呈T形连接的撑杆和撑脚，撑杆与撑脚之间设置有加劲肋板，撑杆与腰梁桁架（1）之间设置有伸缩装置（4），或者所述倒换支撑构件（3）为压力可调的伸缩杆件。

7.根据权利要求6所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：最下方的横梁构件连接有全向行走装置（11），行走装置（11）配备有刹车单元。

8.根据权利要求1-5、7任一项所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：所述升降装置（2）包括连接在相邻腰梁桁架（1）之间的伸缩油缸（21）。

9.根据权利要求8所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：所述伸缩油缸（21）的两端均连接有升降装置固定板（22），升降装置固定板（22）上设置有条形螺栓孔（23），升降装置固定板（22）通过穿过条形螺栓孔（23）的螺栓与腰梁桁架（1）可调连接。

10.根据权利要求9所述的用于顶管后靠的可移动装配式临时支撑体系，其特征在于：当每个腰梁桁架（1）的钢构件包括两个平行的钢梁时，所述升降装置固定板（22）沿腰梁桁架（1）的宽度设置，上下两个升降装置固定板（22）之间连接有两个伸缩油缸（21）。