CN109184724B - 一种顶推式明挖法用施工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶推式明挖法用施工装置，包括对应基坑开挖尺寸设置的架体，所述架体内设置有掘进系统及清排系统；所述掘进系统包括用于基坑开挖的掘进部、驱动所述掘进部掘进的动力装置、以及设置在所述架体背向所述掘进部一侧的顶进部；所述清排系统包括对应所述掘进部设置的出土输送带。以及一种顶推式明挖法用施工方法。本发明提供的施工装置及施工方法，可以更好地满足开挖基坑时的取土需求，减少基坑开挖面同时减少围护结构的使用，有着良好的运用前景及广阔的市场。

Description

一种顶推式明挖法用施工装置及方法

技术领域

本发明属于土建施工技术领域，具体涉及一种顶推式明挖法用施工装置及方法。

背景技术

当前，国内外对于预制结构架设已经逐步展开，地下综合管廊作为近两年新兴的建设项目、和当前的城市地下道路建设项目，以及大型地铁项目都不乏预制结构的建设；同时城市下穿道路等施工地下结构均为该技术提供了广大的适用平台。预制结构作为对环境影响小、施工质量高的结构工程是今后发展的必由之路。

地下结构大体分为明挖结构和暗挖结构两种方式。因为受到使用功能及成本造价的控制，地下结构的施建往往采用埋深较浅的原则。暗挖结构适用于埋深大于5m的地下结构，对于埋深0-5m的地下结构的适用性则非常受限；而明挖法对于埋深较浅的结构有着非常好的实用性，并且造价成本低。

然而，现有技术上的明挖法，由于施工深度较浅，为了更好地埋设预制节段，常常在开挖基坑时预留较阔的基坑位置，使得基坑的开挖面普遍较大，因而为了确保预制节段的精准安装，使得安装工序也相对增多；并且基坑施工完成后，所需要进行的表面处理操作也较多，常规基坑开挖，采用放坡开挖的方式，土方开挖量大，后期回填量大，若采用支护方案，支护成本会进一步增大施工成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种顶推式明挖法用施工装置，该装置可以更好地满足开挖基坑时的取土需求，减少基坑开挖面同时减少围护结构的使用，有着良好的运用前景及广阔的市场。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现：

一种顶推式明挖法用施工装置，包括对应基坑开挖尺寸设置的架体，所述架体内设置有掘进系统及清排系统；所述掘进系统包括用于基坑开挖的掘进部、驱动所述掘进部掘进的动力装置、以及设置在所述架体背向所述掘进部一侧的顶进部；所述清排系统包括对应所述掘进部设置的出土输送带。

作为优选，所述架体包括对应预制节段的尺寸设置的掘进仓体，所述掘进系统设置在所述掘进仓体内，所述掘进仓体的上方两侧均设置有向所述掘进仓体的外侧倾斜设置的工作台板。

作为优选，所述掘进仓体为一矩形体，所述掘进仓体朝向待开挖基坑的一侧设置有开口，所述开口的边沿设置有便于推进的尖锐部；所述掘进仓体的上端面对应所述出土输送带设置有分仓孔洞，所述工作台板即对称设置在所述分仓孔洞的两侧。

作为优选，所述掘进部包括若干串接在主转轴上的挖斗；所述动力装置包括发动机组、及连接所述主转轴与所述发动机组的动力传动机构。

作为优选，所述动力传动机构包括用于连接所述主转轴的竖直传动杆件及水平传动杆件；所述主转轴高度可调节地设置在所述竖直传动杆件上，所述水平传动杆件传动连接所述竖直传动杆件与所述发动机组。

作为优选，所述主转轴的两端均设置有所述竖直传动杆件；所述竖直传动杆件包括第一螺杆及第二螺杆，所述主转轴的两端均设置有齿轮，通过所述齿轮啮合连接所述第一螺杆及所述第二螺杆。

作为优选，所述顶进部为若干嵌入设置在所述架体内的千斤顶。

作为优选，所述千斤顶对应预制节段的外形设置，所述千斤顶的外侧还环绕设置有随所述千斤顶伸缩运动的挡土板。

作为优选，所述架体内对应所述掘进部还设置有排烟管。

本发明的另一个目的是提供一种顶推式明挖法用施工方法。

一种顶推式明挖法用施工方法，包括以下步骤：

S1、确定基坑的开挖路线，在路线的始发站点开挖始发井，并组装权利要求1中所述的施工装置，组装后将所述施工装置放入始发井，进行条形基坑的开挖；

S2、通过所述掘进部对待挖基坑段的土体进行挖掘，并通过所述出土输送带将泥土输送到基坑外，进行实时掘进与泥土清理；

S3、掘进过程中，通过所述顶进部将所述施工装置不断向前推进，待推进距离满足预制节段的安装宽度时，进行预制节段的吊装安装；

S4、对已完成预制节段吊装的基坑开挖口处进行表面硬化处理，包括喷射混凝土面层，完成面层喷射后锚入土钉；

S5、重复步骤S2-S4，进行基坑的开挖、预制节段的铺设以及基坑面的后处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提出的一种施工装置及施工方法，可以极大地减少基坑的开挖面积，避免过多的出土问题及基坑开挖后，在对预制节段的吊装精度问题，使得基坑的开挖能够更为快捷准确，便于预制节段的快速安装，节约了施工成本，并且对基坑开挖周围的环境影响小，便于该施工装置的推广应用。

2、本发明中的施工装置内巧妙设置有掘进仓体，并在掘进仓体内设置有成排设置的挖斗，并且挖斗与发动机组之间通过第一螺杆及第二螺杆进行啮合连接，当单根螺杆进行转动时，即可实现挖斗的位置高度的调整，当第一、二螺杆同步转动时，即可进行对土方的掘进行进，设置成本低且掘进效率高。

3、设置有出土输送带，以实时将土体运送出外面以进行清理，同时在掘进仓体内设置排烟管，以确保掘进仓体的环境质量；并且在掘进仓体外设置有工作台板，以便于对施工状况的实时监控以及对基坑开口处土体的硬化处理，使得基坑施工更为方便快捷。

4、设置有千斤顶及尖锐部，并环绕千斤顶设置有挡土板，通过千斤顶的顶出即可实现施工装置的向前推进，并能避免施工装置在向前推进时有泥土落入基坑内，从而便于预制节段的安装；而且，在下一次千斤顶的顶出时，还能起到对上一安装的预制节段的径向压紧操作，进一步提高预制节段的安装质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例1中施工装置的正视结构示意图。

图2为本发明实施例1中施工装置的侧视结构示意图。

图3为本发明实施例1中出土输送带的正视结构示意图。

图4为本发明施工装置处于(新节段)未掘进时的工作状态示意图。

图5为本发明施工装置处于掘进时的工作状态示意图。

图6为本发明施工装置掘进后预制节段安装时的工作状态示意图。

图7为本发明预制节段安装后的正视结构示意图。

图8为本发明实施例2中的施工方法系统流程示意图。

其中：

100-施工装置，1-架体，11-掘进仓体，111-工作台板，112-开口，1121-尖锐部，113-分仓孔洞，12-主转轴，121-挖斗，122-齿轮，13-发电机组，14-水平传动杆件，15-竖直传动杆件，16-顶进部，161-挡土板，17-排烟管，18-出土输送带，181-第一节段，182-第二节段，183-第三节段，2-预制节段，21-地面水平线，22-基坑底部水平线，3-混凝土面层，31-土钉。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

如图1-6所示，本实施例中提供一种顶推式明挖法用施工装置，该施工装置100主要包括架体1、掘进系统及清排系统。

所述架体1对应基坑开挖时的尺寸进行设置，本实施例中，如图7所示，采用的预制节段2为矩形体，采用明挖法开挖的基坑的上半部分为倒“八”字型，倒“八”字的较大开口处于地面水平线21上，下半部分为对应预制节段2设置的矩形。作为一种优选的方案，所述架体1包括对应预制节段2的尺寸设置的掘进仓体11，该掘进仓体11的外形尺寸即对应所述基坑的下半部分的外形尺寸。所述掘进系统即设置在所述掘进仓体11内，所述掘进仓体11的上方两侧均设置有向所述掘进仓体11的外侧倾斜的工作台板111，所述工作台板111亦对应基坑的上半部分设置为倒“八”字型，以避免基坑在开挖时上半部分的泥土会掉下基坑的下半部分，并且所述工作台板111的设置能便于对基坑的上半部分进行硬化处理。进一步地，所述掘进仓体11亦设置为一矩形体，所述掘进仓体11的底端处于基坑底部水平线22上，所述掘进仓体11朝向待开挖基坑的一侧设置有开口112，所述开口112的边沿设置有便于推进的尖锐部1121。

所述掘进系统包括用于开挖基坑的掘进部、驱动所述掘进部掘进的动力装置、以及设置在所述架体1背向所述掘进部一侧的顶进部16。作为一种优选，所述掘进部包括一主转轴12，以及串接在该主转轴12上的挖斗121，所述挖斗121的个数可根据实际掘进时基坑的宽度值进行设置，本实施例中，如图2所示，所述挖斗121的数量优选为偶数，并每两个相对设置，使得挖下的土体能集中从两个挖斗121的中间排出，提高对土体的收集效率。进一步地，所述动力装置包括发动机组13、以及连接所述主转轴12与所述发动机组13的动力传动机构；所述动力传动机构包括用于连接所述主转轴12的竖直传动杆件15及水平传动杆件14，所述主转轴12高度可调节地设置在所述竖直传动杆件15上，所述水平传动杆件14传动连接所述竖直传动杆件15与所述发动机组13。

更具体地，所述主转轴12的两端均设置有所述竖直传动杆件15，所述竖直传动杆件15包括第一螺杆151及第二螺杆152，所述主转轴12的两端均设置有齿轮122，通过所述齿轮122啮合连接所述第一螺杆151及所述第二螺杆152。所述发动机组13的输出端连接所述水平传动杆件14，通过所述水平传动杆件14将动力传输到所述竖直传动杆件15上，从而通过齿轮122驱动挖斗121进行掘进操作。作为一种优选的设置，此处设置的第一螺杆151、第二螺杆152均分别配置有水平传动杆件14，从而实现对第一螺杆151或第二螺杆152的单独控制，当只转动第一螺杆151或第二螺杆152时，由于齿轮122的啮合动力为单侧传输，使得主转轴12进行上下位置的调整操作，当同步驱动第一螺杆151与第二螺杆152时，即可驱动所述主转轴12在固定位置进行旋转，从而集中对目标部位土体的掘进操作。

所述清排系统包括对应所述掘进部设置的出土输送带18。本实施例中，如图3所示，所述出土输送带18设置有两条并反向设置在所述掘进仓体11内，所述出土输送带18包括用于收集土体的第一节段181、贯穿设置在掘进仓体11上的第二节段182，以及将土体排出基坑的第三节段183。进一步地，所述掘进仓体11的上端面对应所述出土输送带18设置有分仓孔洞113，所述第二节段182即放置在所述分仓孔洞113内，所述工作台板111即对称设置在所述分仓孔洞113的两侧。

作为一种优选的方案，所述顶进部16为嵌入设置在所述架体1内的千斤顶，所述千斤顶设置有四个并对应矩形的四个角点设置，所述千斤顶的顶出方向朝向已铺设的预制节段2。此外，所述千斤顶的外侧还环绕设置有随所述千斤顶作伸缩运动的挡土板161。以避免施工装置100在推进时出现泥土进入预制节段2的预留空间内，影响预制节段2的安装。

进一步地，本实施例中，在所述架体1内还对应所述掘进部设置有排烟管17；所述排烟管17设置有两根，并对应所述发动机组13设置在所述分仓孔洞113的两侧。

实施例2

为了便于对本方案的理解，本实施例中提供一种顶推式明挖法用施工方法，如图7-8所示，包括以下步骤：

S1、先确定需要开挖基坑的开挖路线，然后在目标地点建设始发站，并在路线的始发站点开挖用于放置上述施工装置100的始发井；组装完成上述的施工装置100后，将所述施工装置100放入始发井内，进行基坑开挖；其中，进行第一次开挖时，施工装置100的千斤顶直接顶在始发井的侧壁上，亦可先进行首节预制节段2的锚固安装，让千斤顶作用在首节预制节段2上。

S2、在掘进仓体11内通过所述掘进部对待挖基坑段的土体进行挖掘，位于掘进仓体11上部的土体可采用常规处理，并通过所述出土输送带18将泥土输送到基坑外，进行实时掘进与泥土清理。

S3、掘进的过程中，通过所述千斤顶将所述施工装置100不断向前推进，待推进的距离满足预制节段2的安装宽度时，收回千斤顶及设置在千斤顶上的挡土板161，从而进行预制节段2的吊装安装。

S4、对已完成预制节段2吊装的基坑开挖口处进行表面硬化处理，在基坑的上半部分喷射混凝土面层3，完成混凝土面层3的喷射后锚入土钉31，以稳固基坑上半部分的土压力；基坑下半部分的侧压力由预制节段2直接进行稳固。

S5、重复步骤S2-S4，进行基坑的开挖、预制节段2的铺设以及基坑面的后处理，直至完成施工后，取出施工装置100，以进行末节预制节段2的吊装安装。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种顶推式明挖法用施工装置，其特征在于，包括对应基坑开挖尺寸设置的架体，所述架体内设置有掘进系统及清排系统；

所述掘进系统包括用于基坑开挖的掘进部、驱动所述掘进部掘进的动力装置、以及设置在所述架体背向所述掘进部一侧的顶进部；

所述清排系统包括对应所述掘进部设置的出土输送带；

所述架体包括对应预制节段的尺寸设置的掘进仓体，所述掘进系统设置在所述掘进仓体内，所述掘进仓体的上方两侧均设置有向所述掘进仓体的外侧倾斜设置的工作台板；

所述掘进仓体为一矩形体，所述掘进仓体朝向待开挖基坑的一侧设置有开口，所述开口的边沿设置有便于推进的尖锐部；

所述掘进仓体的上端面对应所述出土输送带设置有分仓孔洞，所述工作台板即对称设置在所述分仓孔洞的两侧；

所述掘进部包括若干串接在主转轴上的挖斗；所述动力装置包括发动机组、及连接所述主转轴与所述发动机组的动力传动机构；

所述动力传动机构包括用于连接所述主转轴的竖直传动杆件及水平传动杆件；

所述主转轴高度可调节地设置在所述竖直传动杆件上，所述水平传动杆件传动连接所述竖直传动杆件与所述发动机组。

2.根据权利要求1所述的施工装置，其特征在于，所述主转轴的两端均设置有所述竖直传动杆件；所述竖直传动杆件包括第一螺杆及第二螺杆，所述主转轴的两端均设置有齿轮，通过所述齿轮啮合连接所述第一螺杆及所述第二螺杆。

3.根据权利要求1所述的施工装置，其特征在于，所述顶进部为若干嵌入设置在所述架体内的千斤顶。

4.根据权利要求3所述的施工装置，其特征在于，所述千斤顶对应预制节段的外形设置，所述千斤顶的外侧还环绕设置有随所述千斤顶伸缩运动的挡土板。

5.根据权利要求1-4任一项所述的施工装置，其特征在于，所述架体内对应所述掘进部还设置有排烟管。

6.一种顶推式明挖法用施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定基坑的开挖路线，在路线的始发站点开挖始发井，并组装权利要求1中所述的施工装置，组装后将所述施工装置放入始发井，进行条形基坑的开挖；

S2、通过所述掘进部对待挖基坑段的土体进行挖掘，并通过所述出土输送带将泥土输送到基坑外，进行实时掘进与泥土清理；

S3、掘进过程中，通过所述顶进部将所述施工装置不断向前推进，待推进距离满足预制节段的安装宽度时，进行预制节段的吊装安装；

S4、对已完成预制节段吊装的基坑开挖口处进行表面硬化处理，包括喷射混凝土面层，完成面层喷射后锚入土钉；

S5、重复步骤S2-S4，进行基坑的开挖、预制节段的铺设以及基坑面的后处理。