回收式圆形竖井支护装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921869644.9 (22)申请日 2019.11.01 (73)专利权人 中国地质大学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路29号 (72)发明人 杨宇友郑晓 (74)专利代理机构 北京凯特来知识产权代理有 限公司 11260 代理人 郑立明付久春 (51)Int.Cl. E21D 7/00(2006.01) E21D 5/12(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种回收式圆形竖井支护装置 (57)摘要 本。

2、实用新型公开了一种回收式圆形竖井支 护装置， 主要包括： 上、 下部挡土侧壁、 环形钢腰 梁、 三个竖向连接梁、 限位块及上、 下部环向支撑 单元； 其中， 各挡土侧壁由多段弧形波纹钢板组 成； 钢腰梁为环形方钢， 固定于两环挡土侧壁的 接缝处， 实现挡土侧壁环间相接； 竖向连接梁背 面能与钢腰梁进行螺栓连接， 实现钢腰梁和每环 挡土侧壁的竖向固定； 限位块为小型高强混凝土 预制件， 位于竖向连接梁和挡土侧壁的中间位 置， 实现力的传递作用； 上、 下部环向支撑单元顶 推至竖向连接梁上， 对挡土侧壁施加预撑力。 该 支护装置通过拼装结构， 实现了竖井开挖支护的 高效施工， 且可回收再利用。 权。

3、利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 211397570 U 2020.09.01 CN 211397570 U 1.一种回收式圆形竖井支护装置， 其特征在于， 包括： 上部挡土侧壁、 环形钢腰梁、 下部挡土侧壁、 上部环向支撑单元、 下部环向支撑单元、 三 个竖向连接梁和多个限位块； 其中， 所述上部挡土侧壁为预制波纹钢板组装式圆环结构体； 所述下部挡土侧壁的结构与所 述上部挡土侧壁的结构相同； 所述上部挡土侧壁、 环形钢腰梁和下部挡土侧壁从上至下依次设置形成圆环形结构 体； 所述三个竖向连接梁均匀分布设置在所述上部挡土侧壁、 环形钢腰梁和下部挡土侧壁 形成的圆环形结构体内壁上， 各竖向。

4、连接梁的中间部位均通过螺栓与所述环形钢腰梁固定 连接， 各竖向连接梁与所述上部挡土侧壁和下部挡土侧壁之间均设置限位块； 每个竖向连接梁上分别设有上、 下支撑位， 上支撑位的位置对应于所述上部挡土侧壁， 下支撑位的位置对应于所述下部挡土侧壁； 所述上部环向支撑单元设在所述上部挡土侧壁内部， 该上部环向支撑单元的三个支撑 端分别支撑在三个竖向连接梁的上支撑位上， 能从内部对所述上部挡土侧壁环向施加预撑 力； 所述下部环向支撑单元的结构与所述上部环向支撑单元的结构相同； 所述下部环向支撑单元设在所述下部挡土侧壁内部， 该下部环向支撑单元的三个支撑 端分别支撑在三个竖向连接梁的下支撑位上， 能从内部对。

5、所述下部挡土侧壁环向施加预撑 力。 2.根据权利要求1所述的回收式圆形竖井支护装置， 其特征在于， 所述上部挡土侧壁包 括： 多块弧形预制波纹钢板， 每块弧形预制波纹钢板的端部均设有接头法兰， 全部弧形预制 波纹钢板通过端部的接头法兰经螺栓连接组装成圆环结构体。 3.根据权利要求1或2所述的回收式圆形竖井支护装置， 其特征在于， 所述上部环向支 撑单元包括： 一个弹性钢环、 三个支撑钢管和三个液压千斤顶； 其中， 所述三个支撑钢管均匀分布设置在所述弹性钢环上形成三角式钢支撑结构； 每个支撑钢管的自由端均设置一个液压千斤顶， 每个液压千斤顶的自由端为所述支撑 端。 4.根据权利要求1或2所述的回。

6、收式圆形竖井支护装置， 其特征在于， 所述竖向连接梁 为槽钢结构， 中间部位设有与所述钢腰梁螺栓连接的螺栓连接孔， 上、 下两端分别设置两个 千斤顶靶位板作为上、 下支撑位。 5.根据权利要求1或2所述的回收式圆形竖井支护装置， 其特征在于， 所述限位块为高 强混凝土预制件， 该限位块的背面为与所述上部挡土侧壁或下部挡土侧壁匹配的波纹面， 正面为与所述竖向连接梁贴合的平面。 6.根据权利要求1或2所述的回收式圆形竖井支护装置， 其特征在于， 所述钢腰梁为方 钢制成的环形结构体， 该钢腰梁上均匀设有多组连接各竖向连接梁的螺栓孔。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211397570 U 2 一种。

7、回收式圆形竖井支护装置 技术领域 0001 本实用新型涉及土建工程设备领域， 具体的说， 是涉及一种回收式圆形竖井支护 装置。 背景技术 0002 竖井是城市地下空间工程施工过程中最常见的一种施工辅助结构， 用途非常广 泛， 主要辅助管沟敷设， 线路穿越及地下大体积空间分部开挖施工。 在管沟敷设或地下长距 离线路穿越的过程中， 需隔一定距离处设置小型竖井， 实现通风及相关物料的运输功能， 加 快工程进度。 在地下大体积空间开发的过程中， 地下空间的一次性开挖及支护会极大地延 缓施工进度， 增加施工风险， 因此多采用分部开挖及支护的施工工艺以提高施工效率， 这就 要求必须有多通道从地表开挖至地下。

8、目标区域， 实现多部分同步开挖施工。 竖井在国家基 础设施建设过程中扮演着重要的角色。 0003 在竖井开挖及支护的过程中， 通常采用传统的钢筋混凝土结构进行施作， 竖井在 后期地下结构运营过程中通常作为通风通道， 以达到长久利用的目的。 这就限制了地下结 构分部开挖过程中竖井的数量， 必须综合考虑施工效率与后期通风井的规划， 况且大量通 风井的存在会影响某些地下结构运营安全。 钢筋混凝土结构的竖井在施作的过程中需要一 定的时间发挥强度， 因强度发挥引起的地表沉降不可避免， 且会存在大量的环境污染及材 料浪费， 一定程度上限制了施工效率。 0004 现有技术中， 已经存在对于新型竖井装置及支护。

9、技术的研究。 例如： 申请号为 201721399387.8的中国专利文献提供了一种竖井锁口圈及竖井装置。 其主要包括竖井锁口 圈和竖井， 所述竖井锁口圈包括钢筋混凝土梁和桩， 桩的一端插入持力层， 另一端与梁相连 接， 梁的另一端与竖井本体相连接， 达到固定竖井的目的。 该方案提供的竖井结构并不能脱 离传统的钢筋混凝土工艺， 仅结构形式上做出了一定的改变， 无法达到回收再利用的目的。 申请号为201721389376.1的中国专利文献提供了一种预制拼装竖井。 其主要包括最下层预 制井壁和若干标准节预制井壁， 并给出了详细的施工步骤。 该装置为预制混凝土拼装沉井 结构， 主要应用于软黏土地区的。

10、沉井结构施工， 需根据工程实际进行各部分的工厂化预制， 应用范围较小。 申请号为201821938104.7的中国专利文献提供了一种建设工程施工竖井， 包括竖井壁、 固定底座、 封盖等组件， 其主要目的为实现竖井井口的保护。 该装置的结构过 于简单， 仅介绍了竖井井口的防护装置， 并无组装过程的详细介绍。 0005 因此， 如何实现竖井的快速拼装及支护过程， 并且能达到可回收再利用的目的， 是 亟需解决的问题。 实用新型内容 0006 基于现有技术所存在的问题， 本实用新型的目的是提供一种回收式圆形竖井支护 装置， 能解决现有支护装置无法实现竖井的快速拼装及支护过程， 存在不方便使用以及不 便。

11、于回收利用等问题。 说明书 1/6 页 3 CN 211397570 U 3 0007 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的： 0008 本实用新型实施方式提供一种回收式圆形竖井支护装置， 包括： 0009 上部挡土侧壁、 环形钢腰梁、 下部挡土侧壁、 上部环向支撑单元、 下部环向支撑单 元、 三个竖向连接梁和多个限位块； 其中， 0010 所述上部挡土侧壁为预制波纹钢板组装式圆环结构体； 所述下部挡土侧壁的结构 与所述上部挡土侧壁的结构相同； 0011 所述上部挡土侧壁、 环形钢腰梁和下部挡土侧壁从上至下依次设置形成圆环形结 构体； 0012 所述三个竖向连接梁均匀分布设置在所述上部挡土。

12、侧壁、 环形钢腰梁和下部挡土 侧壁形成的圆环形结构体内壁上， 各竖向连接梁的中间部位均通过螺栓与所述环形钢腰梁 固定连接， 各竖向连接梁与所述上部挡土侧壁和下部挡土侧壁之间均设置限位块； 0013 每个竖向连接梁上分别设有上、 下支撑位， 上支撑位的位置对应于所述上部挡土 侧壁， 下支撑位的位置对应于所述下部挡土侧壁； 0014 所述上部环向支撑单元设在所述上部挡土侧壁内部， 该上部环向支撑单元的三个 支撑端分别支撑在三个竖向连接梁的上支撑位上， 能从内部对所述上部挡土侧壁环向施加 预撑力； 0015 所述下部环向支撑单元的结构与所述上部环向支撑单元的结构相同； 0016 所述下部环向支撑单元。

13、设在所述下部挡土侧壁内部， 该下部环向支撑单元的三个 支撑端分别支撑在三个竖向连接梁的下支撑位上， 能从内部对所述下部挡土侧壁环向施加 预撑力。 0017 由上述本实用新型提供的技术方案可以看出， 本实用新型实施例提供的回收式圆 形竖井支护装置， 其有益效果为： 0018 该支护装置结构简单， 受力形式较好， 能适用不同实际工程需求， 快速加工多种尺 寸的竖井结构； 该支护装置能实现开挖竖井的快速拼装， 且使用完毕后随着填埋的进行能 快速拆卸回收， 实现循环再利用的目标； 该支护装置拼装完成后能立刻发挥强度， 克服了混 凝土结构强度发挥作用的时间， 一定程度上能减少对开挖面周围土体的扰动； 该。

14、支护装置 完全脱离了传统混凝土工艺， 极大的减少了环境污染。 附图说明 0019 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案， 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， 下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施 例， 对于本领域的普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图 获得其他附图。 0020 图1为本实用新型实施例提供的整体结构示意图； 0021 图2为本实用新型实施例提供的单环挡土侧壁示意图； 0022 图3为本实用新型实施例提供的钢腰梁与竖向连接梁的配合示意图； 0023 图4为本实用新型实施例提供的挡土侧壁、 限位块和竖向连接梁。

15、的相对位置剖面 示意图； 0024 图5为本实用新型实施例提供的环向支撑单元与竖向连接梁的相对位置示意图； 说明书 2/6 页 4 CN 211397570 U 4 0025 图中各标记对应的部件为： 1-上部挡土侧壁； 2-限位块； 3-竖向连接梁； 4-环形钢 腰梁； 5-上部环向支撑单元； 6-下部挡土侧壁； 7-下部环向支撑单元； 0026 11-弧形波纹钢板； 12-接头法兰； 0027 21-弹性钢环； 22-支撑钢管； 23-液压千斤顶； 0028 31-螺栓连接孔； 32-千斤顶靶位板。 具体实施方式 0029 下面结合本实用新型的具体内容， 对本实用新型实施例中的技术方案进行。

16、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， 都属于本实用新型的保护范围。 本实用新型实施例中未作详细描述的 内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。 0030 如图1所示， 本实用新型实施例提供一种回收式圆形竖井支护装置， 包括： 0031 上部挡土侧壁、 环形钢腰梁、 下部挡土侧壁、 上部环向支撑单元、 下部环向支撑单 元、 三个竖向连接梁和多个限位块； 其中， 0032 所述上部挡土侧壁为预制波纹钢板组装式圆环结构体； 所述下部挡土侧壁。

17、的结构 与所述上部挡土侧壁的结构相同； 0033 所述上部挡土侧壁、 环形钢腰梁和下部挡土侧壁从上至下依次设置形成圆环形结 构体； 0034 所述三个竖向连接梁均匀分布设置在所述上部挡土侧壁、 环形钢腰梁和下部挡土 侧壁形成的圆环形结构体内壁上， 各竖向连接梁的中间部位均通过螺栓与所述环形钢腰梁 固定连接， 各竖向连接梁与所述上部挡土侧壁和下部挡土侧壁之间均设置限位块； 0035 每个竖向连接梁上分别设有上、 下支撑位， 上支撑位的位置对应于所述上部挡土 侧壁， 下支撑位的位置对应于所述下部挡土侧壁； 0036 所述上部环向支撑单元设在所述上部挡土侧壁内部， 该上部环向支撑单元的三个 支撑端分。

18、别支撑在三个竖向连接梁的上支撑位上， 能从内部对所述上部挡土侧壁环向施加 预撑力； 0037 所述下部环向支撑单元的结构与所述上部环向支撑单元的结构相同； 0038 所述下部环向支撑单元设在所述下部挡土侧壁内部， 该下部环向支撑单元的三个 支撑端分别支撑在三个竖向连接梁的下支撑位上， 能从内部对所述下部挡土侧壁环向施加 预撑力。 0039 如图2所示， 上述支护装置中， 上部挡土侧壁包括： 多块弧形预制波纹钢板， 每块弧 形预制波纹钢板的端部均设有接头法兰， 全部弧形预制波纹钢板通过端部的接头法兰经螺 栓连接组装成圆环结构体。 0040 如图4、 5所示， 上述支护装置中， 上部环向支撑单元包。

19、括： 一个弹性钢环、 三个支撑 钢管和三个液压千斤顶； 其中， 0041 所述三个支撑钢管均匀分布设置在所述弹性钢环上形成三角式钢支撑结构； 0042 每个支撑钢管的自由端均设置一个液压千斤顶， 每个液压千斤顶的自由端为所述 支撑端。 说明书 3/6 页 5 CN 211397570 U 5 0043 参见图3， 上述支护装置中， 竖向连接梁为槽钢结构， 中间部位设有与所述钢腰梁 螺栓连接的螺栓连接孔， 上、 下两端分别设置两个千斤顶靶位板作为上、 下支撑位。 0044 参见图3， 上述支护装置中， 限位块为高强混凝土预制件， 该限位块的背面为与所 述上部挡土侧壁或下部挡土侧壁匹配的波纹面， 。

20、正面为与所述竖向连接梁贴合的平面。 0045 参见图3， 上述支护装置中， 钢腰梁为方钢制成的环形结构体， 该钢腰梁上均匀设 有多组连接各竖向连接梁的螺栓孔。 0046 参见图1， 本实用新型实施力还提供一种回收式圆形竖井支护方法， 采用多组上述 的回收式圆形竖井支护装置， 包括以下步骤： 0047 步骤1， 在目标区域地层中开挖竖井土体至上部挡土侧壁的深度， 拼装好上部挡土 侧壁并支撑至开挖的竖井土体内； 0048 步骤2， 继续向下开挖土体至一层环形钢腰梁和下部挡土侧壁的深度， 安装环形钢 腰梁， 并拼装好下部挡土侧壁； 0049 步骤3， 安装各竖向连接梁， 并用螺栓连接于所述环形钢腰梁。

21、上， 使各竖向连接梁 垂直于地面； 0050 步骤4， 安装限位块于各竖向连接梁与上、 下部挡土侧壁的空隙中， 吊装上部、 下部 环向支撑单元至指定位置， 分别从上、 下部挡土侧壁内的三个方向对其进行顶撑； 0051 步骤5， 循环以上步骤， 直至竖井开挖至目标深度处。 0052 上述支护方法中， 安装过程中， 相邻的上、 下部挡土侧壁的接头法兰处接缝错开， 且接缝远离限位块一定距离。 0053 本实用新型的支护装置， 能实现在竖井结构中快速拼装后支撑， 并能在使用后可 回收目的。 (1)该支护装置结构简单， 受力形式较好， 能适用不同实际工程需求， 快速加工多 种尺寸的竖井结构； (2)该支。

22、护装置能实现开挖竖井的快速拼装， 且使用完毕后随着填埋的 进行能快速拆卸回收， 实现循环再利用的目标； (3)该支护装置拼装完成后能立刻发挥强 度， 克服了混凝土结构强度发挥作用的时间， 一定程度上能减少对开挖面周围土体的扰动； (4)该支护装置完全脱离了传统混凝土工艺， 极大的减少了环境污染。 0054 下面对本实用新型实施例具体作进一步地详细描述。 0055 如图1至图5所示， 本实用新型实施例提供一种回收式圆形竖井支护装置， 包括： 上、 下部挡土侧壁、 环形钢腰梁、 三个竖向连接梁、 多个限位块和上、 下部环向支撑单元； 0056 其中， 上， 下部挡土侧壁的结构相同， 均由多段弧形波。

23、纹钢板11组成拼装结构的圆 环结构体， 其中的弧形波纹钢板的圆弧角度通常为60 、 90 或120 ， 或可根据实际需要进行 相应的调整。 所述每块波纹钢板两端均设置有接头法兰12， 通过螺栓连接能实现挡土侧壁 的快速组装。 0057 上述结构的支护装置为一组， 支护中可根据开挖深度确定使用的组数。 0058 上述支护装置中， 环形钢腰梁为方钢制成的环形结构体， 固定于上、 下两环挡土侧 壁 (即上、 下部挡土侧壁)的接缝处， 实现所述挡土侧壁的环间相接。 0059 上述支护装置中， 竖向连接梁为槽钢结构， 背面能与环形钢腰梁进行螺栓连接， 实 现钢腰梁和每环挡土侧壁的竖向固定。 0060 上。

24、述支护装置中， 限位块为小型高强混凝土预制件， 位于竖向连接梁和上、 下部挡 土侧壁的中间位置， 实现力的传递作用。 说明书 4/6 页 6 CN 211397570 U 6 0061 上述支护装置中， 上、 下部环向支撑单元结构相同， 均包括三个支撑钢管、 三个液 压千斤顶和一个弹性钢环， 三个支撑钢管共同连接于一弹性钢环上， 三个支撑钢管的自由 端均设置一个液压千斤顶， 形成三角式钢支撑结构， 由于液压千斤顶设置于支撑钢管的端 部， 并顶推至所述竖向连接梁上， 能对所支撑的挡土侧壁施加预撑力。 0062 实施例： 0063 本实施例提供一种可回收式圆形竖井支护装置， 其结构如图1图5所示，。

25、 包括： 上 部挡土侧壁1、 下部挡土侧壁6、 限位块5、 三个竖向连接梁3、 环形钢腰梁4、 上部环向支撑单 元2和下部环向支撑单元7； 其中， 环形钢腰梁14位于上部挡土侧壁1和下部挡土侧壁6的两 环接缝处， 实现环间拼接； 各竖向连接梁3通过螺栓固定于环形钢腰梁4上； 限位块5设于上 部挡土侧壁1和各竖向连接梁3之间； 上部环向支撑单元2和下部环向支撑单元7分别顶撑于 各竖向连接梁3上， 并正对限位块2的中心位置。 0064 上述支护装置中， 上部挡土侧壁1和下部挡土侧壁6结构相同， 其中， 上部挡土侧壁 1由不同弧度的弧形波纹钢板11组成， 各弧形波纹钢板11的两端均设有接头法兰12，。

26、 拼接完 成后用螺栓固定接头法兰12并锁紧， 实现单环挡土侧壁的拼装。 所述波纹钢板11为 8mm厚 波纹钢板， 波高及波宽视竖井直径及深度确定， 一般直径越大， 深度越大的竖井采用大波高 和大波宽的波纹钢板。 0065 上述支护装置中， 环形钢腰梁4为方钢制成的环形结构体， 外侧紧贴两环所述挡土 侧壁11的接缝处。 内侧设置有螺栓连接孔31， 与所述竖向连接梁3相连接。 0066 上述支护装置中， 上部环向支撑单元2和下部环向支撑单元7结构相同， 其中， 上部 环向支撑单元2由三个支撑钢管22、 一个弹性钢环21和三个液压千斤顶23组成； 每个液压千 斤顶23顶撑于一个支撑钢管22和竖向连接。

27、梁3的千斤顶靶位板32之间， 实现预紧力的施加 过程， 预紧力大小可根据使用环境或工程需求进行调节。 0067 上述支护装置中， 限位块5为小型高强混凝土预制构件， 设置于上部挡土侧壁1内 侧、 下部挡土侧壁6与各竖向连接梁3的背面区域， 并应正对液压千斤顶23的轴心， 以实现液 压千斤顶作用力传递到上、 下部挡土侧壁上。 0068 本实用新型支护装置的工作原理为： 在预加压力的作用下， 液压千斤顶的预紧力 能施加到各挡土侧壁上， 达到快速支撑的目的。 因圆形结构受力较好， 接头法兰能实现拼接 缝处的应力传递， 使拼接圆环最大程度上成为一整体。 土体对挡土侧壁的部分反作用力能 沿支撑钢管传递至。

28、更为完整的弹性钢环上， 实现了应力的传递。 0069 本实用新型支护装置的安装使用过程如下： 0070 步骤1)在目标区域地层中开挖竖井土体至一环深度， 拼装上部挡土侧壁1， 并连接 好接头法兰12； 0071 步骤2)继续向下开挖土体至第二环深度， 拼装下部挡土侧壁6并连接好接头法兰 12； 马上安装环形钢腰梁4， 防止两环出现不均匀错缝， 影响结构整体稳定； 0072 步骤3)安装竖向连接梁3， 并用螺栓连接于环形钢腰梁4上， 最后检查竖向连接梁 垂直度； 0073 步骤4)安装限位块5于竖向连接梁后的空隙中， 吊装上部环向支撑单元2和下部环 向支撑单元7至指定位置， 对三个方向的液压千斤。

29、顶23进行顶撑， 顶至千斤顶靶位板32； 0074 步骤5)循环以上步骤， 直至竖井开挖至目标深度处。 安装的过程中注意相邻两环 说明书 5/6 页 7 CN 211397570 U 7 的接头法兰12处接缝错开， 且接缝应远离限位块5一定距离。 0075 本实用新型支护装置的拆卸过程如下： 0076 步骤11)当施工完毕以后， 首先对竖井进行填土， 填至最低一环挡土侧壁1的一半 高度； 0077 步骤12)缩回该环的液压千斤顶23， 拆除该环的环向支撑单元； 0078 步骤13)拆卸竖向连接梁3及限位块5； 0079 步骤14)拆除环形钢腰梁4， 断开两环挡土侧壁的连接； 0080 步骤15。

30、)拆卸接头法兰12的连接螺栓， 取下该环每一部分环形波纹钢板11， 完成该 环挡土侧壁的拆卸工作； 0081 步骤16)快速填土并压实； 0082 步骤17)重复以上步骤， 即可完成竖井结构的拆卸。 0083 采用了上述结构的支护装置能够实现开挖竖井的快速拼装， 且由于施加预紧力的 结构与挡土侧壁为两个分离的结构， 不仅操作方便， 而且能提供更大的预撑力， 支护稳定性 更好， 易于被施工人员接受。 0084 以上所述， 仅为本实用新型较佳的具体实施方式， 但本实用新型的保护范围并不 局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内， 可轻易想到 的变化或替换， 都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 因此， 本实用新型的保护范围应该 以权利要求书的保护范围为准。 说明书 6/6 页 8 CN 211397570 U 8 图1 说明书附图 1/4 页 9 CN 211397570 U 9 图2 图3 说明书附图 2/4 页 10 CN 211397570 U 10 图4 说明书附图 3/4 页 11 CN 211397570 U 11 图5 说明书附图 4/4 页 12 CN 211397570 U 12 。