一种下沉管廊伸缩刃脚装置及施工方法与流程

1.本发明涉及下沉管廊施工技术领域，具体涉及一种下沉管廊伸缩刃脚装置及施工方法。


背景技术：

2.施作下沉式地下结构时，如中国专利zl201910238467.2中公开了一种地下综合管廊结构及下沉式施工方法，采用管廊下沉式施工减少了深基坑的开挖，采用地面施工主体，挖土下沉，施工简单。在下沉式管廊施工时，往往在结构外壁下端设置尖利部分形成刃脚，其作用是使沉井等结构在自重作用下便于切入土中，刃脚在工作时受力较为集中，必须有足够的强度，以免挠曲与受损。为了满足施工需求，对于不同的土质环境、施工条件可以对刃脚结构进行调整，比如采用带有钢刃尖的刃脚、带有踏面的刃脚等。
3.传统的刃脚结构设计多采用固定刃脚结构，下沉过程中由于掏土不同步，普遍存在刃脚底面沉降不均匀产生的倾斜、局部偏移等。而下沉管廊施工技术是管廊结构分段预制，分别下沉施工后再进行拼装的技术，对各个下沉段最终下沉位置和下沉姿态要求较高，以防止产生相邻管廊之间缝隙过大不满足施作防水要求，或缝隙过小在管廊下沉过程中产生阻碍等情况；同时，结构在下沉过程中需要进行掏土作业，固定刃脚对掏土作业产生遮挡，影响掏土效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种下沉管廊伸缩刃脚装置及施工方法，采用带有可调刃脚的单体布置在管廊底面上，连续下沉施工时根据需求调节刃脚状态以调整管廊姿态，实现管廊均匀沉降，并能够通过调节刃脚状态避让掏土作业，提高掏土作业效率。
5.本发明的第一目的是提供一种下沉管廊伸缩刃脚装置，采用以下方案：
6.包括用于安装在管廊底面的多个单体，所有单体分为间隔布置的两组，同组单体沿管廊底面棱线依次布置，单体包括依次连接的支架、伸缩件和刃脚，伸缩件带动刃脚相对于支架移动，以使刃脚支撑支架或避让掏土作业。
7.进一步地，所述刃脚远离支架的一端设有斜切面，同组单体的斜切面共面或平行，刃脚的斜切面位于靠近异组单体的一侧。
8.进一步地，同组相邻单体的刃脚贴合，并能够沿贴合面移动以调节刃脚与支架的相对位置。
9.进一步地，所述支架包括带有开口的腔体，伸缩件安装于腔体内，刃脚一端位于腔体内并连接伸缩件，另一端穿过腔体的开口后探出至腔体外。
10.进一步地，所述腔体的开口与刃脚之间设有封口条，封口条固定于刃脚，且封口条与刃脚滑动贴合。
11.进一步地，所述支架与刃脚之间连接有至少两个间隔布置、同步动作的伸缩件，且
所有伸缩件均连接至控制器。
12.进一步地，所述控制器连接有姿态传感器，姿态传感器用于获取管廊姿态数据并发送至控制器，控制器用于控制单体伸缩件动作。
13.本发明的第二目的是提供一种下沉管廊施工方法，利用如上所述的下沉管廊伸缩刃脚装置，包括以下步骤：
14.将单体分为两组并对应安装在管廊底面的两端，支架连接管廊、刃脚朝向土体；
15.伸缩件调整刃脚与支架相对位置，调整管廊姿态并使管廊均匀沉降；
16.伸缩件带动刃脚回缩形成避让位置，进行管廊下方的掏土作业。
17.进一步地，获取管廊姿态并调节刃脚状态，使管廊在下沉过程中保持竖直。
18.进一步地，沉降管廊下沉至设计标高后，分步拆除单体。
19.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
20.(1)针对目前固定刃脚结构无法满足连续下沉过程中的多种变化需求，采用带有可调刃脚的单体布置在管廊底面上，连续下沉施工时根据需求调节刃脚状态以调整管廊姿态，实现管廊均匀沉降，并能够通过调节刃脚状态避让掏土作业，提高掏土作业效率。
21.(2)设置姿态传感器，实时获取单体所配合的管廊姿态，从而判断管廊结构下沉过程中的姿态，并回传控制器，控制器对单体刃脚状态进行调节，从而调节下沉式管廊结构下沉姿态，使下沉式管廊结构在下沉过程中保持竖直姿态。
22.(3)通过调节刃脚对管廊姿态进行调节，可保证连续式管廊结构之间缝隙稳定，在交错施工时，可保证管廊结构不与相邻管廊结构碰撞，保证其顺利下沉；同时下沉作业完成后，保证结构定位准确，保证施工缝防水施作质量。
23.(4)相较于传统的固定式刃脚，单体的可调节刃脚能够根据需求伸长或缩短，同时还能够对伸出量进行控制，从而改变刃脚与外部土体的接触状态，达到姿态的调整；在掏土作业时，能够缩短刃脚形成掏土工作位置，避让掏土作业设备，提高掏土作业效率，在拆除单体时，通过分步拆除单体，依次施作下方支撑结构，形成单体的循环重复使用。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1为本发明实施例1或2中下沉管廊伸缩刃脚装置的结构示意图；
26.图2为本发明实施例1或2中单体的结构示意图；
27.图3为本发明实施例1或2中单体的刃脚回缩时的结构示意图。
28.图中，1、刃脚，2、支架，3、伸缩件，4、封口条，5、连接管，6、结构混凝土，7、姿态传感器。
具体实施方式
29.实施例1
30.本发明的一个典型实施例中，如图1-图3所示，给出一种下沉管廊伸缩刃脚装置。
31.如图1所示的下沉管廊伸缩刃脚装置，用于辅助现有管廊的下沉式结构施工，能够安装在管廊底面上，在管廊的重力或其他辅助推力作用下切入土中。在本实施例中指出的
管廊为下沉式管廊的结构混凝土6，整体呈箱式结构。如图1所示，下沉管廊伸缩刃脚装置包括多个单体，单体分组设置，并布置在管廊底面上，即下沉管廊伸缩刃脚装置安装在结构混凝土6的纵向侧墙底部。
32.具体的，对应结构混凝土6的状态，将所有单体分为间隔布置的两组，一组单体沿结构混凝土6底面一侧的棱线依次布置，另一组单体沿结构混凝土6底面另一侧的棱线依次布置，对应的两条棱线平行间隔布置，形成管廊下沉施工过程中的刃脚1结构。
33.如图1所示，在本实施例中，结构混凝土6一侧的纵向侧墙底部安装有5个单体，另一侧的纵向侧墙底部安装有5个单体，横向临时封堵钢板下方不设置单体；可以理解的是，单体数目根据结构混凝土6的尺寸来进行选择，在单体安装后，单体在结构混凝土6纵向侧墙延伸方向全覆盖，从而形成连续的刃脚1。同时，对于其他不同纵向长度的结构混凝土6，可以选择其他数目的单体进行安装，可以理解的是，为了适应常规结构混凝土的长度，单体数目可以选择四个以上，也可以调整单体的尺寸规格，使其能够满足结构混凝土6纵向上的全覆盖。
34.如图2、图3所示，单体包括依次连接的支架2、伸缩件3和刃脚1，支架2连接结构混凝土6，伸缩件3带动刃脚1相对于支架2移动，以使刃脚1支撑支架2或避让掏土作业。刃脚1能够切入土体并在稳定后通过支架2支撑结构混凝土6，在部分刃脚1收缩时，相较于其他未收缩刃脚1位置形成掏土作业区域。
35.具体的，支架2包括带有开口的腔体，伸缩件3安装于腔体内，刃脚1一端位于腔体内并连接伸缩件3，另一端穿过腔体的开口后探出至腔体外；支架2为外围钢板结构，能够包覆伸缩件3和部分刃脚1，对伸缩件3进行保护并对刃脚1进行支撑。
36.腔体的开口与刃脚1之间设有封口条4，封口条4固定于刃脚1，且封口条4与刃脚1滑动贴合；可以理解的是，也可以将封口条4固定于支架2的腔体开口处，通过封口条4隔离腔体内空间，避免外部杂质进入腔体内影响伸缩件3和刃脚1动作。
37.在本实施例中，支架2与刃脚1之间连接有至少两个同步动作的伸缩件3，且所有伸缩件3均连接至控制器，通过控制器控制伸缩件3的伸缩动作，从而控制刃脚1的动作。
38.同时，本实施例中的伸缩件3可以选用油缸、气缸、电缸等伸缩元件，为了满足刃脚1切入土体时以及调整姿态时的出力需求，选用油缸作为伸缩件3，油缸通过连接管5接入外部的液压源，获取液压动力。可以理解的是，刃脚1采用钢制刃脚1，以满足切入土体的刚度需求。
39.具体的，钢制刃脚1能够在油缸作用下相对于支架2伸缩，支架2应具有足够的刚度限制刃脚1仅可上下移动，封口条4安装在刃脚1上，密封性良好，防止土进入支架2内部。
40.如图1所示，控制器连接有姿态传感器7，姿态传感器7用于获取管廊姿态数据并发送至控制器，控制器用于控制单体伸缩件3动作。
41.本实施例中，姿态传感器7设置于结构混凝土6顶部，相邻结构顶部应放置基准点。作为伸缩件3的油缸由油缸控制系统的连接管5连接至控制器，同时姿态传感器7也通过电缆连接至控制器，共同形成油缸自动控制系统，从而分析姿态传感器7数据实现控制油缸伸缩，达到改变刃脚1伸缩状态调节结构混凝土6姿态的目的。
42.对于单体的刃脚1，刃脚1远离支架2的一端设有斜切面，同组单体的斜切面共面或平行，刃脚1的斜切面位于靠近异组单体的一侧，满足结构混凝土6沉降时切入土体的需求；
同时，同组相邻单体的刃脚1贴合并能够沿贴合面移动以调节刃脚与支架的相对位置，使相邻的刃脚1能够紧密贴合，形成连续的刃脚1，提高切入土体的效果。
43.通过调节刃脚1对管廊姿态进行调节，可保证连续式管廊结构之间缝隙稳定，在交错施工时，可保证管廊结构不与相邻管廊结构碰撞，保证其顺利下沉；同时下沉作业完成后，保证结构定位准确，保证施工缝防水施作质量。
44.需要指出的是，在本实施例中，伸缩件可以根据土质环境、施工条件进行调节，使得刃脚1相对于支架2探出不同的长度，形成不同纵向高度的单体作为结构混凝土的刃脚1，适应不同土质环境、施工条件的需求。
45.下沉式管廊施工前，组装支架2、伸缩件3和刃脚1，并将支架2通过螺栓等方式刚接于结构混凝土6下方，以图1中姿态为例，钢制刃脚1连接于伸缩件3的底端，每段结构混凝土6下安装两组单体，每组包括五个单体，同组的单体均相互独立；支架2将伸缩件3完全包裹，并在钢制刃脚1上设置封口条4，防止土进入外围钢板内部。
46.姿态传感器7可实时测量结构混凝土6倾斜状态，并通过在相邻结构混凝土6设置基准点的方式实时测量水平位移，通过控制器可独立控制各个伸缩件3伸缩。
47.姿态传感器7通过电缆实时回传结构混凝土6姿态数据，通过控制器控制各个伸缩件3伸缩，控制下沉式管廊结构姿态。
48.相较于传统的固定式刃脚1，单体的可调节刃脚1能够根据需求伸长或缩短，同时还能够对伸出量进行控制，从而改变刃脚1与外部土体的接触状态，达到姿态的调整；在掏土作业时，能够缩短刃脚1形成掏土工作位置，避让掏土作业设备，提高掏土作业效率，在拆除单体时，可以间隔拆除单体，然后进行分步操作，依次施作下方钢筋混凝土结构，形成单体的循环重复使用。
49.实施例2
50.本发明的另一典型实施方式中，如图1-图3所示，给出一种下沉管廊施工方法。
51.利用如实施例1中的下沉管廊伸缩刃脚装置，并采用以下步骤：
52.将单体分为两组并对应安装在管廊底面的两端，支架2连接管5廊、刃脚1朝向土体；
53.伸缩件3调整刃脚1与支架2相对位置，调整管廊姿态并使管廊均匀沉降；获取管廊姿态并调节刃脚1状态，使管廊在下沉过程中保持竖直；
54.伸缩件3带动刃脚1回缩形成避让位置，进行管廊下方的掏土作业；
55.沉降管廊下沉至设计标高后，分步拆除单体。
56.同时，在施工过程中，还需要对下沉式结构混凝土6进行倾斜修正，包括以下步骤：
57.当姿态感应器测得下沉式结构混凝土6发生横向倾斜时，通过控制器控制倾斜方向一侧伸缩件3全部缩短，另一侧伸缩件3全部伸长，保持结构混凝土6结构墙体顶端水平。
58.当姿态感应器7测得下沉式结构混凝土6发生纵向倾斜时，通过控制器控制同一侧结构混凝土6下方钢制刃脚1缩短不同长度，修正纵向倾斜。
59.伸缩件3的动作相互独立，横向倾斜修正和纵向倾斜修正可同时实施。
60.在结构混凝土6一个阶段沉降完成后，掏土作业时，在本实施例中，控制器控制伸缩件3收缩，从而带动一个或多个单体的刃脚1抬起，方便掏土作业，掏土作业结束后恢复刃脚1位置，依次分别抬起其他刃脚1。
61.对于拆除单体的过程，如图1中所示，将其所示单体从左到右依次分别编号为1、2、
……
5，下沉式管廊主体结构混凝土6下沉至设计标高后，抬起第2、4节刃脚1，并拆除第2、4节单体，同时撤出单体对应的刃脚1、伸缩件3及支架2，施作下方底板钢筋混凝土，待钢筋混凝土养护完成后，由混凝土承担主体结构自重，抬起第1、3、5节单体并拆除，同时撤出单体对应的刃脚1、伸缩件3及支架2，施作下方钢筋混凝土，完成下沉作业。
62.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。