一种下沉式立井施工装置的制作方法

1.本实用新型涉及立井施工技术领域，特别是涉及一种下沉式立井施工装置。


背景技术：

2.立井施工主要是针对深百米、超大直径(8～25m)，立井施工通常采用明挖法、沉井法，其中，明挖法是在地下建筑物设计位置的周围先进行基坑支护，待支护完成后进行机械或者人工开挖，常见的基坑支护结构有灌注桩、地下连续墙、喷锚和原状土放坡等。沉井法是在地下建筑物设计位置上，预制好底部带刃脚的井筒，在其掩护下，随着井内的掘进和出土，井筒靠其自重克服克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底，形成一个地下空间，然后再利用该空间进行下一步施工，达到目标功能。
3.对于立井施工装置，掘进单元通常采用单臂切割头进行挖掘，单臂切割头仅通过一个切割头挖掘，一方面挖掘效率比较低，另一方面单臂受力不均匀，对装置的支撑组件的要求就大大提高。
4.此外，随着掘进的越来越深，无法将钢丝绳挂在掘进单元的吊点上；而采用汽车吊吊装，吊装不平衡，容易导致撑靴和撑靴支座卡住，结构发生变形，不能顺利的吊出掘进单元，吊装过程容易发生掘进单元碰撞管片，导致设备或者管片损坏，而且下放过程不平衡，下放到何处，无法准确判断，导致掘进单元无法下放到位。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种下沉式立井施工装置。
6.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种下沉式立井施工装置，包括：
8.掘进单元，包括掘进主体、支撑组件以及切割组件，所述的支撑组件、切割组件均连接在所述的掘进主体上，所述的支撑组件包括支撑支架、撑靴以及撑靴支座，所述的支撑支架一端与所述的掘进主体连接、另一端与所述的撑靴连接，所述的撑靴可与所述的撑靴支座连接；所述的切割组件包括第一切割件、第二切割件以及摇臂油缸，所述的第一切割件、第二切割件的一端与所述的掘进主体可转动地连接，所述的第一切割件、第二切割件的另一端形成切割头，所述的摇臂油缸的一端与所述的第一切割件连接、另一端与所述的第二切割件连接；
9.提升单元，包括机架、定滑轮、动滑轮、牵引绳、卷扬组件以及测力件，所述的定滑轮、卷扬组件、测力件设置在所述的机架上，所述的牵引绳的一端绕卷在所述的卷扬组件上，另一端分别绕过所述的定滑轮、动滑轮与所述的测力件连接，所述的动滑轮上连接有用于起吊所述的支撑组件的吊具。
10.上述技术方案优选地，所述的第一切割件、第二切割件对称地连接在所述的掘进主体上，当所述的摇臂油缸伸长时，所述的第一切割件、第二切割件的切割头相互远离，当所述的摇臂油缸缩回时，所述的第一切割件、第二切割件的切割头相互靠近。
11.上述技术方案优选地，所述的第一切割件、第二切割件的一端分别通过摇臂与所述的掘进主体铰接，所述的摇臂油缸的两端分别与所述的第一切割件、第二切割件的摇臂铰接。
12.上述技术方案优选地，所述的施工装置还包括管片、拉力单元，所述的拉力单元通过拉线可拉住切口环，所述的撑靴支座可连接在所述的管片的内壁面上，所述的拉力单元具体采用如千斤顶。
13.进一步优选地，所述的拉力单元的数量根据管片规格和重量设置有偶数个，且均布布置，如4个、6个等。
14.进一步优选地，所述的管片的内壁面上连接有沿其轴向延伸的导向管；
15.所述的支撑组件设置有个多个，其中一个所述的支撑组件的撑靴上设置有一对导向块，所述的一对导向块之间形成允许所述的导向管穿过的导向通道。
16.进一步优选地，所述的撑靴上均设置有可在所述的管片的内壁面上滚动的导向轮。
17.上述技术方案优选地，所述的提升单元的数量与所述的支撑组件的数量一致，每个支撑组件对应设置一个所述的提升单元，如设置三个所述的支撑组件，配备对应的三个提升单元。
18.上述技术方案优选地，所述的撑靴上设置有插销油缸，所述的撑靴支座上设置有勾部，当所述的插销油缸插入至所述的勾部内，所述的撑靴与所述的撑靴支座连接，当所述的插销油缸从所述的勾部内缩回，所述的撑靴与所述的撑靴支座脱离。
19.上述技术方案优选地，所述的施工装置还包括能量塔，所述的能量塔为所述的掘进单元提供动力，所述的能量塔包括塔架、链管以及能量链，所述的能量链从所述的链管内部通过并与所述的掘进单元连接，所述的链管包括固定链管段、变径链管段，所述的固定链管段固定连接在所述的塔架上，所述的变径链管段通过变径油缸与所述的塔架连接，所述的变径链管段的一端与所述的固定链管段的一端铰接。
20.进一步优选地，所述的固定链管段、变径链管段均呈弧形。
21.上述技术方案优选地，所述的施工装置还包括控制室，所述的控制室与所述的提升单元、拉力单元连接，具体通过如线缆、管束等连接。
22.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
23.1、本实用新型采用双截割头的结构挖掘效率更高，挖掘时从中间往两侧开挖，作用力可以抵消，受力更均衡；
24.2、本实用新型采用提升单元提升掘进单元，多个提升单元可协同动作，精确提升和下放掘进单元，实时、精确判断掘进单元的位置，吊装过程不会发生卡顿或者不平衡，不会发生与管片碰撞损坏，提高在施工过程的安全性和施工效率。
附图说明
25.附图1为本实施例中施工设备的示意图一(摇臂油缸缩回)；
26.附图2为本实施例中施工设备的示意图二(摇臂油缸伸出)；
27.附图3为本实施例中施工设备的示意图三(俯视角度)；
28.附图4为本实施例中撑靴与撑靴支座连接状态示意图；
29.附图5为本实施例中撑靴与撑靴支座脱离状态示意图；
30.附图6为本实施例中导向块与导向管配合状态示意图。
31.以上附图中：
32.1、掘进主体；2、支撑组件；20、支撑支架；21、撑靴；210、导向轮；211、导向块；212、导向通道；213、插销油缸；22、撑靴支座；220、勾部；30、第一切割件；31、第二切割件；32、摇臂油缸；33、切割头；34、摇臂；35、排浆泵；
33.4、提升单元；40、机架；41、定滑轮；42、动滑轮；43、牵引绳；440、卷扬组件；441、动力组件；45、测力件；46、吊具；
34.5、拉力单元；50、拉线；
35.6、管片；60、导向管；
36.7、能量塔；70、塔架；710、固定链管段；711、变径链管段；72、能量链；73、变径油缸；
37.8、控制室；80、线缆、管束；
38.9、泥浆处理设备。
具体实施方式
39.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本实用新型保护的范围。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.如图1-3所示的一种下沉式立井施工装置，包括掘进单元、提升单元4、拉力单元5、控制室8等。具体的说：
43.掘进单元包括掘进主体1、支撑组件2以及切割组件，支撑组件、切割组件均连接在掘进主体上1上。其中：
44.支撑组件2包括支撑支架20、撑靴21以及撑靴支座22，支撑支架20一端与掘进主体1连接、另一端与撑靴21连接，撑靴21可与撑靴支座22连接，撑靴支座22可连接在管片6的内壁面上。在本实施例中：支撑组件2设置有多组，图示以三组为例，每组支撑组件的撑靴21上均设置有可在管片6的内壁面上滚动的导向轮210；其中一个支撑组件2的撑靴21上设置有一对导向块211，一对导向块211之间形成允许管片6上导向管60穿过的导向通道212，通过将导向管穿过导向通道212，保证下放或者上提掘进单元时，撑靴21能准确的插入撑靴支座
22中。
45.此外，如图4、5所示：本实施例给出了一种撑靴21与撑靴支座22的连接方式：撑靴21上设置有插销油缸213，撑靴支座22上设置有勾部220，当插销油缸213插入至勾部220内，撑靴21与撑靴支座22连接，两者相对固定，当插销油缸213从勾部220内缩回，撑靴21与撑靴支座22脱离。撑靴21插销油缸213自带行程传感器，也能判断是否插入。
46.切割组件包括第一切割件30、第二切割件31以及摇臂油缸32，第一切割件30、第二切割件31的一端与掘进主体1可转动地连接，第一切割件30、第二切割件31的另一端形成切割头33，摇臂油缸33的一端与第一切割件30连接、另一端与第二切割件31连接。在本实施例中：第一切割件30、第二切割件31的一端分别通过摇臂34与掘进主体1铰接，摇臂油缸33的缸体部分与第一切割件30的摇臂34铰接，摇臂油缸33的活塞端与第二切割件31的摇臂34铰接。第一切割件30、第二切割件31对称地连接在掘进主体1上，当摇臂油缸32伸长时，第一切割件30、第二切割件31的切割头33相互远离，当摇臂油缸32缩回时，第一切割件30、第二切割件31的切割头33相互靠近，双切割件的结构使得挖掘效率更高，挖掘时从中间往两侧开挖，作用力可以抵消，受力更均衡。
47.此外，第一切割件30、第二切割件31另一端也设置了排浆泵35，排浆泵35通过第一切割件30、第二切割件31内部的排浆管路(未示出)连通，排浆管路与泥浆处理设备9连接，对排出的泥浆进行处理。第一切割件30、第二切割件31上的两个排浆泵35和排浆管路，排浆效率更高。
48.施工装置为掘进单元配备了能量塔7，为其提供动力。能量塔7包括塔架70、链管以及能量链72，能量链72从链管内部通过并与掘进单元连接。在本实施例中：链管包括固定链管段710、变径链管段711，固定链管段710、变径链管段711均呈弧形，固定链管段710固定连接在塔架70上，变径链管段711通过变径油缸73与塔架70连接，变径链管段711通过变径油缸73可以适当调节位置，可使能量塔7有一定程度的变径功能，避免能量链71损坏，变径链管段711的一端与固定链管段710的一端铰接，图示变径链管段711设置两段，分别位于固定链管段710两侧。
49.提升单元4的数量与支撑组件2的数量一致，每个支撑组件2对应设置一个提升单元4。在本实施例中：提升单元4包括机架40、定滑轮41、动滑轮42、牵引绳43、卷扬组件440以及测力件45。其中：定滑轮41设置两个，两个定滑轮41设置在机架40顶部并沿水平方向分布。动滑轮42上通过缩紧结构连接有用于起吊支撑组件的吊具46，保证吊具46在施工时不脱落。卷扬组件440配备了动力组件，设置在机架40的一侧，对牵引绳43进行下放和缩回。动滑轮42设置在机架40的另一侧，可将卷扬组件440的能力提升到原来的2倍。测力件45采用如测力销，可实时监测负载的重量，实时了解掘进单元的状态。牵引绳43的一端绕卷在卷扬组件440上，另一端分别绕过两个定滑轮41、动滑轮42与测力件45连接。
50.拉力单元5通过拉线50可拉住位于最底部的切口环，拉力单元4具体采用如千斤顶。拉力单元5的数量为偶数个，且均布布置，如4个、6个等。
51.控制室8与提升单元4、拉力单元5连接，具体通过如线缆、管束80等连接。
52.施工装置还配备管片6，管片6的内壁面上连接有沿其轴向延伸的导向管60(矩形钢管)，与撑靴21的导向通道212配合导向。
53.以下具体阐述下本实施例的工作过程：
54.施工开始阶段，开挖完成基坑、安装完成切口环、管片6，采用汽车吊安装掘进单元，
55.安装提升单元4，将提升单元4的机架40固定在竖井锁口上，
56.将提升单元4上的吊具46连接在掘进单元的支撑支架20上，掘进中，提升单元4的牵引绳43始终保持预张力，卷扬组件440处于随动状态，随着掘进单元逐渐下沉，不断下放牵引绳43，不断掘进，下放牵引绳43，掘进中，拼装在带导向块211的撑靴21侧的管片66上不断焊接导向管60，保证不错台。
57.掘进到设计深度后，缩回三个撑靴21上的插销油缸213，使撑靴21与撑靴支架22脱离，如图5所示，
58.提升单元4开始动作，卷扬组件440回收牵引绳43，提升过程，保证三个提升单元4的牵引绳43的出绳量和出绳速度相同，当掘进单元达到最上端时，采用汽车吊接力吊装，解除吊具46与支撑支架20的连接，将掘进单元吊走，进行后续施工。
59.当提升单元4需要检修，或者查看刀具的磨损情况时，摇臂油缸32缩回，记录此时的掘进深度和提升单元4的牵引绳43的出绳量，缩回三个撑靴21上的插销油缸213，使得掘进主体1与撑靴支座22可以上下移动，提升单元4开始动作，卷扬组件440回收牵引绳43，提升过程，保证三个提升单元4的牵引绳43的出绳量和出绳速度相同，并且记录各提升单元4的提升力，当时掘进单元达到最上端时，采用汽车吊接力吊装，解除吊具46与支撑支架20的连接，将掘进单元吊走，进行检修。
60.检修完成后，先采用汽车吊将掘进单元吊放至井口，然后用提升单元4接力吊装，并移走汽车吊，将撑靴21的导向通道212插入导向作用的导向管60上，然后缓慢下放，下放过程，保证三个提升单元4的牵引绳43的出绳量和出绳速度相同，避免卡顿，下放到位后(此时通过牵引绳43的出绳量和提升力作为判断依据)，三个撑靴21上的插销油缸213伸出，将掘进主体1锁死在撑靴支座22上，然后继续施工。
61.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。