一种路面塌陷的支撑装置 |
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| 申请号 | CN202311678444.6 | 申请日 | 2023-12-08 | 公开(公告)号 | CN117418436A | 公开(公告)日 | 2024-01-19 |
| 申请人 | 南昌轨道交通集团有限公司; 中铁四局集团有限公司; 华东交通大学; | 发明人 | 詹涛; 陈广巧; 陈登开; 罗文俊; 王发星; 薛勇; 单生彪; 何瑜钦; 张晗秋; 王宜峰; 高强; 赵辉; 朱碧堂; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种路面塌陷的 支撑 装置，属于支护机械领域，用于对塌陷坑的坑壁进行支撑，便于修复工作。路面塌陷时，往往同时伴随着管线的损坏，贸然进入塌陷坑存在安全隐患，且常规修复手段会导致路面长期中断。本装置包括顶板、中心承台、周侧承台、第一支撑件和支撑板组。周侧承台分布于中心承台周向，周侧承台包括侧撑板、顶撑板和第二支撑件，侧撑板竖直设置，顶撑板转动连接于侧撑板的顶部，第二支撑件连接在侧撑板和顶撑板之间，中心承台的底面悬空且与周侧承台之间通过第一支撑件连接。使用时，顶板盖住塌陷坑，顶板的 载荷 作用于顶撑板和中心承台，再作用于坑壁。本装置既能保证作业人员安全，还能方便车辆行人通行，减少交通阻断。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种路面塌陷的支撑装置，用于对塌陷坑(9)的坑壁进行支撑，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种路面塌陷的支撑装置技术领域[0001] 本发明属于支护机械领域，特别是涉及一种路面塌陷的支撑装置。 背景技术[0002] 城市路面塌陷是指因人类工程活动扰动或岩溶作用而形成的发生在城市交通道路及其附近的地面塌陷或沉陷现象。随着城市地下空间的开发、人类工程活动强度增大、极端降雨事件的频繁出现以及以往铺设的地下管线达到设计寿命或破损，城市路面塌陷问题日益频繁。 [0003] 城市路面塌陷以单点式塌陷为主，塌陷群少见。塌陷坑形态以圆形、椭圆形、不规则形为主，剖面形态以坛状、漏斗状为主，陷坑截面宽度一般0.6～15m。城市路面塌陷根据诱发因素可分为四类：管道型塌陷、地下工程施工型塌陷、岩溶型塌陷、防空洞型塌陷。其中，又以管道型塌陷、地下工程施工型塌陷最为常见。 [0004] 相关技术中，在进行塌陷抢修时，需要将路段进行封闭，对塌陷区进行清理，揭开破碎的沥青路面，彻底暴露出空洞，以便对空洞塌陷部位进行处理，防止二次掉落。由于路面下铺设有水管线、热力管线、雨污水管线等，路面塌陷往往伴随着管道拉裂、破损，管道内的水等在塌陷坑汇集等情况，如果不迅速进行修复，既会影响周边居民的日常生活，还可能导致塌陷区因浸泡而进一步扩大。但是塌陷坑还未进行加固，贸然进入坑内修复管线具有一定的危险性。而且，城市路面车流量、人流量密集，塌陷修复的周期较长，会严重影响周边居民的出行，为日常工作和生活带来不便。 发明内容[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种路面塌陷的支撑装置，用于解决现有技术中路面塌陷时，往往伴随着管线损坏，且管线修复的优先级较高，但是塌陷区加固前贸然进入修复管线，存在极大的安全性的问题。 [0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种路面塌陷的支撑装置，用于对塌陷坑的坑壁进行支撑，包括： [0007] 顶板、中心承台、周侧承台、第一支撑件和支撑板组； [0008] 至少两个所述周侧承台均匀分布于所述中心承台周向，所述周侧承台包括侧撑板、顶撑板和第二支撑件，所述侧撑板竖直设置，所述顶撑板的一端转动连接于所述侧撑板的顶部，所述第二支撑件连接在所述侧撑板和顶撑板之间； [0009] 所述中心承台的顶面与所述顶撑板的顶面平齐，所述中心承台的底面悬空，所述中心承台与每一个所述周侧承台之间均通过一个所述第一支撑件连接，且两端均为转动连接； [0010] 所述顶板固定设置在所述中心承台和周侧承台的顶部，所述顶板盖住所述塌陷坑； [0011] 所述支撑板组安装于所述周侧承台的外侧并对所述塌陷坑的坑壁起支撑作用。 [0012] 可选的，所述中心承台包括连接环、下连接座、上连接座和中心座； [0013] 所述连接环为环形，且带有缺口，所述下连接座和上连接座也为环形，所述上连接座的上端设有第一环形台阶，所述下连接座和第一环形台阶均设置有夹持台阶且相互匹配，所述夹持台阶上设有夹持孔； [0014] 所述第一支撑件的尾端外侧为第一弧形面，所述上连接座本体和第一环形台阶连接处设有第二弧形面，所述第一支撑件的尾端安装于所述连接环上，并可沿所述连接环的轴线转动和滑动，所述连接环装入所述夹持孔后，所述第一弧形面与第二弧形面接触； [0015] 所述中心座的上端设置有第二环形台阶，所述第一环形台阶的顶面与所述第二环形台阶的底面接触限位。 [0016] 可选的，所述顶板的底部设有减振结构。 [0017] 可选的，所述减振结构包括减振箱体、横向骨架、纵向骨架和填充料； [0018] 所述减振箱体上部敞口，底部与所述中心承台和周侧承台固定连接； [0019] 多根所述横向骨架间隔固定在所述减振箱体中，所述横向骨架的厚度小于所述减振箱体的深度； [0020] 多根所述纵向骨架间隔固定在所述顶板的底部，所述纵向骨架的方向与所述横向骨架的方向垂直，所述纵向骨架中，最外侧的两根所述纵向骨架外边沿与所述减振箱体的侧壁内侧面对齐，所述顶板与所述减振箱体通过所述纵向骨架的限位配合； [0021] 所述减振箱体中填充有能够减振吸能的填充料，初始状态时，所述顶板的底面高于所述减振箱体的顶面。 [0022] 可选的，所述填充料为橡胶颗粒和沙粒的混合物。 [0023] 可选的，所述支撑板组和塌陷坑的坑壁之间设置有气囊。 [0024] 可选的，所述支撑板组包括主板件和连接板件； [0025] 所述主板件内侧连接于所述侧撑板，所述主板件外侧支撑所述塌陷坑的坑壁； [0026] 所述连接板件连接在两个所述主板件之间。 [0027] 可选的，所述连接板件上设置有孔洞。 [0028] 可选的，所述顶板的两端均设置有橡胶垫。 [0029] 可选的，所述第一支撑件和第二支撑件为液压缸和/或气压缸。 [0030] 如上所述，本发明的一种路面塌陷的支撑装置，至少具有以下有益效果： [0031] 能够应该用于铺设有管线的路面塌陷坑，快速恢复塌陷路面的通行，提高塌陷区管线抢修的效率，增加路面下管线修复作业的安全性。具体来说，本装置包括顶板、中心承台、周侧承台、第一支撑件和支撑板组。周侧承台分布于中心承台周向，周侧承台包括侧撑板、顶撑板和第二支撑件，侧撑板竖直设置，顶撑板转动连接于侧撑板的顶部，第二支撑件连接在侧撑板和顶撑板之间。中心承台和顶撑板的顶面平齐，中心承台的底面悬空，中心承台与每一个周侧承台之间均通过第一支撑件连接。使用时，顶板固定设置在中心承台和周侧承台的顶部，且盖住塌陷坑，顶板的载荷作用于顶撑板和中心承台，再通过两个支撑件作用于侧撑板，支撑板组安装于侧撑板的外侧并对塌陷坑的坑壁起支撑作用，中心承台的底面悬空，无需借助地面进行支撑，而是由装置顶部的载荷侧向支撑坑壁，既能适用于坑内有复杂管线底部不便支撑的情况，还能提高支撑的稳定性，保证作业人员安全，顶板还能方便车辆行人通行，不影响道路交通。附图说明 [0032] 图1显示为本发明立体示意图。 [0033] 图2显示为本发明不含顶板并安装于塌陷坑示意图。 [0034] 图3显示为本发明中心承台和周侧承台连接关系示意图。 [0035] 图4显示为本发明安装于塌陷坑后路面示意图。 [0036] 图5显示为本发明不含顶板的立体示意图。 [0037] 图6显示为本发明减振结构示意图。 [0038] 图7显示为本发明中心承台示意图。 [0039] 图8显示为本发明中心承台剖面示意图。 [0040] 其中：顶板1、中心承台2、连接环20、下连接座21、上连接座22、第一环形台阶221、第二弧形面222、夹持台阶23、中心座24、第二环形台阶241、周侧承台3、侧撑板30、顶撑板31、第二支撑件32、第一支撑件4、第一弧形面40、支撑板组5、主板件50、连接板件51、孔洞 511、减振结构6、减振箱体60、横向骨架61、纵向骨架62、塌陷坑9。 具体实施方式[0042] 请参阅图1至图8。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。 [0043] 以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。 [0044] 本实施例请参阅图1‑5，本发明提供的一种路面塌陷的支撑装置实施例，用于对塌陷坑9的坑壁进行支撑，包括顶板1、中心承台2、周侧承台3、第一支撑件4和支撑板组5。至少两个周侧承台3均匀分布于中心承台2周向，周侧承台3包括侧撑板30、顶撑板31和第二支撑件32，侧撑板30竖直设置，顶撑板31的一端转动连接于侧撑板30的顶部，第二支撑件32连接在侧撑板30和顶撑板31之间。初始组装时，可以让中心承台2的顶面略高于顶撑板31的顶面，当顶板1装入后，在压力作用下，中心承台2的顶面与顶撑板31的顶面平齐，这样可以确保顶部载荷更多的作用于中心承台2并转换为侧向的支撑力。中心承台2的底面悬空，中心承台2与每一个周侧承台3之间均通过一个第一支撑件4连接，且两端均为转动连接。顶板1固定设置在中心承台2和周侧承台3的顶部，顶板1盖住塌陷坑9。支撑板组5安装于周侧承台3的外侧并对塌陷坑9的坑壁起支撑作用。 [0045] 上述实施例中，中心承台2悬空设置于多个周侧承台3的中心的顶部，多个第一支撑件4相应连接在周侧承台3和中心承台2之间，形成相互间的作用力。为了确保中心承台2的稳定性，周侧承台3至少要为两个，当为两个时，需要互相成180°的角度设置，当周侧承台3的数量更多时，周侧承台3相互之间可按照相等的角度差设置，使得中心承台2的稳定性也相应增加。上述实施例的原理是，当路面出现塌陷坑9时，先对坑内、坑壁、坑口边沿进行简单处理，坑内露出待抢修的地下设施，如线缆、管道等，对坑边沿破碎不稳定的部位进行破坏清理，然后将本装置的主体部分，包括支撑板组5、中心承台2、周侧承台3和第一支撑件4放入坑中并进行组装。组装时，让支撑板组5的外边沿与坑壁接触，可参阅图2的状态，如果塌陷坑9的坑壁较为规整，可以由支撑板组5直接与坑壁接触，形成支撑；如果塌陷坑9的坑壁不规整，可以先进行清理，或者在支撑板组5和塌陷坑9的坑壁之间使用填充物，例如气囊或者石块等，从而将支撑力从支撑板组5传递到坑壁，形成支撑。装置的主体部分安装完成后，用顶板1盖住塌陷坑9，可以将顶板1与中心承台2和周侧承台3固定在一起，顶板1的四周与路面接触并被路面支撑，顶板1的内部区域被中心承台2和周侧承台3支撑，顶板1上可以通过车辆和行人，顶板1的自重以及作用于顶板1的载荷将侧向传递给支撑板组5，支撑板组 5对坑壁起支撑作用，防止坑壁进一步塌陷。具体实施时，为方便作业人员操作，顶板1也可以只遮住部分塌陷坑9，例如流出靠近人行道一侧的部分坑口，并对坑口进行维护，从而便于作业人员进出，在保证塌陷修复作业需要的同时，降低对交通的影响。 [0046] 本实施例的有益效果是：第一，可以快速恢复交通。现有技术中心，一旦遇到路面塌陷的问题，往往整个道路将被封闭施工，持续时间可能长达数月之久。而本实施例中，一旦装置部署完成，顶板1很快就能让交通恢复，作业人员可以对下部的线缆、管道进行维修。综合来说，只在装置部署以及装置拆卸路面恢复的短暂时间内需要中断交通；第二，塌陷修复效率更高，修复作业更安全。现有技术中，一般需要先修复塌陷下的管路线缆等，然后再修复路面，在进入坑内进行管路线缆修复前，必须对坑体进行处理，识别并清除塌陷坑边缘不稳定部位，然后进行初步的加固处理，整个过程周期较长。而本实施例的装置在装入塌陷坑后，既可以实现对坑壁加固，利用顶部如通行车辆和顶板1的自重作为侧向支撑力，防止坑壁进一步塌陷，提高了修复效率的同时，也保证了安全性。另外，中心承台2悬空设置也使得本装置的适应性大幅度提高，相关技术中，城市路面塌陷根据诱发因素可分为四类：管道型塌陷、地下工程施工型塌陷、岩溶型塌陷、防空洞型塌陷。其中，又以管道型塌陷、地下工程施工型塌陷最为常见。从统计数据来看，绝大多数路面塌陷是由于排水管道或给水管道缺陷引起的，所占比例约为70％。其成因是管道破损渗漏，导致路下的回填土沿管道回填处进行潜蚀形成空洞并沉降，路面随之塌陷。也就是说，绝大多数塌陷位置下面都为管道，且塌陷区域一般以管道缺陷所在位置为中心，塌陷部位底部存在水土流失、土质不稳定的情况，这就导致常规的支撑方式难以实施，因为第一，塌陷坑底部为管道难以设置支撑点位，支撑力作用于管道上显然不合理；第二，即便有支撑位置，底面的土质本身存在流失的情况，抗沉降能力差，也不能作为支撑面。本实施例中，中心承台2悬空设置，使得底部可供管道正常穿过，操作人员能够对管道实施修复工作，提高了本装置的适用性；其二，第一支撑件4将顶部载荷转换为侧向载荷实现了对塌陷坑侧壁的支撑，相比于从低面支撑的稳定性更好，实施更方便，当塌陷坑较深时，也可以对塌陷坑的洞口部位进行支撑。 [0047] 本实施例请参阅图7和图8，中心承台2包括连接环20、下连接座21、上连接座22和中心座24。连接环20为环形，且带有缺口，下连接座21和上连接座22也为环形，上连接座22的上端设有第一环形台阶221，下连接座21和第一环形台阶221均设置有夹持台阶23且相互匹配，夹持台阶23上设有夹持孔。第一支撑件4的尾端外侧为第一弧形面40，上连接座22本体和第一环形台阶221连接处设有第二弧形面222，第一支撑件4的尾端安装于连接环20上，并可沿连接环20的轴线转动和滑动，连接环20装入夹持孔后，第一弧形面40与第二弧形面222接触。中心座24的上端设置有第二环形台阶241，中心座24的本体插入连接座后，第一环形台阶221的顶面与第二环形台阶241的底面接触限位。 [0048] 上述实施例中，下连接座21和上连接座22为分体的两个件，连接环20设有缺口，第一支撑件4的尾端可从缺口装入连接环20，并可以沿着连接环20轴线滑动以调节角度位置，然后下连接座21和上连接座22夹住连接环20，从而相互之间连接成一个整体。多个第一支撑件4从四周不同的方向支撑住中心承台2，使其可以保持稳定悬空的状态，当中心承台2受到下压载荷时，则能相应的将载荷传导到四周，形成对塌陷坑侧壁的支撑力。中心座24可以预先安装于顶板1的底部，当支撑装置本体在坑内安装完成后，通过将顶板1从上往下放入，并通过中心座24和环形连接座内孔的配合，可以很好的实现安装定位工作，在后续拆卸时也相应较为便捷，从而简化实施过程，具体实施时，中心座24和环形连接座之间可以使用圆柱形配合结构，也可以使用棱柱形配合结构。当使用棱柱形配合结构时，一旦中心座24插入环形连接座内后，在顶板1及顶板1上部通行车辆的重力作用下，中心座24的转动和滑动自由度全部被限制，与中心座24固定连接的顶板1也相应失去这些自由度，当其上部有车辆通过形成动态载荷时，顶板1也不会出现移动的情况，整体上更稳定。第一弧形面40与第二弧形面222接触，当载荷作用于上连接座22时，相互之间的作用力可以直接从接触面传递，顶板1及其上部车辆的重力载荷直接从第二弧形面222传递到第一支撑件4，而无需全部由连接环20传递，可以降低对连接环20的强度要求，避免连接环20发生变形，进而可以提高连接环20的圆环精度，方便第一支撑件4的滑动，防止卡死，既能保证安装调试和拆卸过程的操作便捷性，又能提升整个支撑体系的可靠性和安全性，提升整个装置的工作载荷范围。 [0049] 本实施例请参阅图1和图6，顶板1的底部设有减振结构6。减振结构6包括减振箱体60、横向骨架61、纵向骨架62和填充料。减振箱体60上部敞口，底部与中心承台2和周侧承台 3固定连接。多根横向骨架61间隔固定在减振箱体60中，横向骨架61的厚度小于减振箱体60的深度。多根纵向骨架62间隔固定在顶板1的底部，纵向骨架62的方向与横向骨架61的方向垂直，纵向骨架62中，最外侧的两根纵向骨架62外边沿与减振箱体60的侧壁内侧面对齐，顶板1与减振箱体60通过纵向骨架62的限位配合，并可沿着减振箱体60的壁面进行少量的滑动。减振箱体60中填充有能够减振吸能的填充料，初始状态时，顶板1的底面高于减振箱体 60的顶面。当顶板1上有通行车辆时，顶板1会对填充料产生压缩，填充料变形吸能，降低由顶板1传递到下部支撑结构的载荷。尤其是车辆在进入顶板1和离开顶板1的过程中，可能会对顶板1产生较大的瞬时冲击载荷，通过设置减振结构6，可以有效过滤掉这种瞬时冲击载荷，仅保留相对稳定的重力载荷，一方面可以保证支撑结构的稳定性，保障底部作业人员的安全；另一方面，减振结构6吸收冲击也可以减小振动、降低噪音，降低对周边行人和作业人员的影响。还可以在顶板1的两端均设置弹性垫，比如橡胶垫，降低车辆驶入和驶离时，顶板 1与底面之间产生的振动和噪音，在弹性垫和减振结构6的共同作用下，顶板1与路面和支撑装置本体之间几乎没有硬性接触，产生的噪音相对较小，对周边行人和居民的影响小，尤其对塌陷坑内作业人员的影响较小。具体在本实施例中，减振结构6采用纵横交错的骨架来提升力传导的平稳性，骨架一般采用木方料，安装、拆卸和运输都比较方便，骨架可以保证局部强度充足，同时在减振箱体60中铺设填充料，通过填充料的弹性和流动性，可以充分吸收冲击载荷，将冲击载荷截留在减振结构6，并由填充料的形变和流动性吸收，避免起传入下部结构。也可以使用弹簧等弹性件作为减振结构，但是该种实施方式较为复杂，弹簧的安装、固定都存在不便，且难以形成面接触，只能是点接触。本实施例中，填充料可以是橡胶颗粒和沙粒的混合物，兼具流动性和弹性的特点，而且可以确保顶板1和减振箱体60之间为连续的吸能结构，稳定的重力载荷可以很好的传递到下部成为支撑力，而对冲击载荷的过滤能力强，不会传递到下部，装置整体的可靠性高、安全性好。 [0050] 本实施例请参阅图1和图2，支撑板组5包括主板件50和连接板件51。主板件50内侧连接于侧撑板30，主板件50外侧支撑塌陷坑9的坑壁。连接板件51连接在两个主板件50之间。虽然在图1和图2中，主板件50和连接板件51都采用了带有弧度的板面，但是在实际场景中，塌陷区的形状是各种各样的，根据统计，塌陷坑形态以圆形、椭圆形、不规则形为主，剖面形态以坛状、漏斗状为主。因此在实际实施时，支撑板组5需要根据塌陷坑的形状进行设置，大多数情况下，为了方便存放、运输等，支撑板组5的单元板都为平面板。本实施例里，支撑板组5包括主板件50和连接板件51两种。主板件50连接在侧撑板30上，具有较强的支撑力，而连接板件51连接在两个主板件50之间，连接板件51可以使用可塑性较好或者形状可变的材料，在具体实施时，主板件50主要起支撑的作用，受力较大，而连接板件51则主要起挡土的作用，受力较小，在某些场景中，甚至可以不设置连接板件51，仅由主板件50进行支撑，这取决于塌陷坑的壁面实际情况。主板件50的数量、间距、角度可以根据塌陷坑的情况进行设置，还要考虑坑中电缆管、热力管、水管的走向，让这些管道从主板件50之间的间隙穿过。当确有必要设置连接板件51时，可以在连接板件51上设置孔洞511供管线穿过；当然，也可以使用高度小于塌陷坑深度的支撑板组5，支撑板组5的底部略高于塌陷坑中管线的顶部，从而确保支撑板组5不会应为管线而无法实施。 [0051] 本实施例中，第一支撑件4和第二支撑件32为液压缸和/或气压缸，且两端均为转动连接。可参阅图3和图5，通过将支撑件的两端设置为转动连接，且支撑件为气压或者液压缸，可以增加本装置的适应性。具体来说，在装置安装固定以前，可以通过调节第一支撑件4的伸缩量来控制主板件50的展开程度，从而在不更换部件的前提下实现对多种截面的塌陷坑的适应能力；在装置安装固定以后，也可以通过调节第一支撑件4的伸缩量来控制支撑力，从而适应各种不同的支撑场景。另外，每一根第一支撑件4都是可以独立控制的，意味着每一个主板件50的展开程度也是可以不同的，在主板件50之间，则可以根据场景按需设置或不设置连接板件51，从而实现对多种形状塌陷坑的适应能力。 [0052] 综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点，具有高度产业利用价值。 [0053] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。 |
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