一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法 |
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| 申请号 | CN202410112914.0 | 申请日 | 2024-01-26 | 公开(公告)号 | CN117846102A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 中铁十四局集团第三工程有限公司; 中铁十四局集团有限公司; | 发明人 | 车志新; 李超; 潘龙; 王广松; 章晋旺; 毕士波; 董军超; 杨超; 蒋浪; 徐冠兰; 张常轩; 江峰清; 郭之起; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法，包括以下步骤：S1：对坎儿井暗渠加固段的淤积物进行清理；S2：采用 支撑 机构对卵形涵进行支撑，之后对暗渠采用卵形涵进行加固，卵形涵由半椭圆段和半圆段内切而成；S3：将涵壁与原坎儿井井壁之间的空隙，用与周边 地层 一致的 砂土 或砂砾石填充密实，接头处在卵形涵外部包裹一层 土工膜 ；S4：针对道路、设施压占坎儿井竖井的形式不同，对所需加固的竖井采用针对性的加固方式。本装置通过设置的卵形涵可以最大限度的与坎儿井暗渠密贴，可以最大限度的减少对其文物本体和原始建筑 风 貌的破坏，卵形涵抗压性能好，便于下井检查、清淤，减少 水 量渗漏损失，且经济，有效降低施工成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法技术领域[0001] 本发明涉及道路施工技术领域，具体涉及一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法。 背景技术[0002] 坎儿井，原为地下水道之意，早在《史记》中便有记载，时称“井渠”，是人工开发利用地下水的一种很古老的水平式集水构筑物，作为利用地面坡度引用地下水的一种独具特色的地下水利工程。坎儿井水除了农业灌溉和生活饮用外，还浇灌着大量的绿洲植被，对绿洲的生态起到至关重要的作用，发挥着极大的社会效益和经济效益。 [0003] 在既有、普遍因素的破坏下，坎儿井已出现局部坍塌、结构失稳等破坏，基础设施建设附加因素将加剧这种破坏继续升级，如果不采用保护措施，最终导致坎儿坍塌堵塞、断水废弃。在进行公路建设时，存在公路与坎儿井交叉的情况，此时道路位于坎儿井暗渠上方，并穿插部分竖井，给坎儿井造成了一定的破坏，但两者的位置关系决定了这种互交不可避免。因此如何对出现局部坍塌、结构失稳等破坏的坎儿井进行加固成为亟需解决的重要问题。 发明内容[0004] 为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法。 [0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： [0006] 本发明提出了一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法，包括以下步骤： [0007] S1：对坎儿井暗渠加固段的淤积物进行清理，并将淤积物运输至竖井口，提升机将淤泥物提升至地面，运至竖井附近弃渣处； [0008] S2：采用支撑机构对卵形涵进行支撑，之后对暗渠采用卵形涵进行加固，卵形涵由半椭圆段和半圆段内切而成，其中半圆段的直径和半椭圆段短轴的长度相等； [0010] S4：针对道路、设施压占坎儿井竖井的形式不同，对所需加固的竖井采用针对性的加固方式。 [0011] 优选的，道路、设施压占的竖井加固方法包括： [0013] S12：竖井回填，竖井整体采用与周边地层一致的砂土或砂砾石回填、压实； [0014] S13：井口封堵，至少回填至路基底部下.m处，现浇方形钢筋混凝土井盖封堵； [0015] S14：坎儿井竖井加固至路基底部后，按公路设计标准同路基一起施工。 [0016] 优选的，路基、附属设施外侧范围受影响的竖井加工方法包括： [0017] S21：暗渠与竖井交界部加固，采用浆砌片石护壁； [0018] S22：井壁加固，路基、附属设施外侧范围受影响的竖井，从地面往下‑m采用预制钢筋混凝土套管加固，套管与井壁密贴，套管安装于钢筋混凝土梁上，井壁采用套管加固后，四周采用与周边地层一致的砂土或砂砾石回填、压实； [0019] S23：井口加固，竖井口采用预留检查孔的钢筋混凝土方形盖板封堵，主盖板中央预留圆形检查孔，预留检查孔上设圆形钢筋混凝土预制井盖，并设置若干个通气孔。 [0020] 优选的，支撑机构包括设置在卵形涵内侧的支架，所述支架连接有若干对撑杆，每对撑杆包括有对称设置的两个撑杆，所述撑杆连接有固定套，所述固定套滑动连接有滑杆，所述滑杆一端穿出固定套后连接有与卵形涵内壁相贴合的弧形头。 [0021] 优选的，所述滑杆固定连接有大活塞，所述大活塞和所述固定套内壁滑动接触，所述大活塞和所述固定套之间形成进气空间；所述固定套还开设有有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口均与所述进气空间相连通。 [0022] 优选的，所述大活塞还固定连接有水平方向设置的棘杆，还包括有与棘杆相适配的棘爪，所述滑杆通过第一弹簧和所述固定套相连。 [0023] 优选的，所述固定套滑动连接有滑套，所述滑套通过第二弹簧和所述固定套相连，所述棘爪和所述滑套滑动连接，所述棘爪通过第三弹簧和所述滑套相连。 [0024] 优选的，所述固定套开设有滑孔，所述滑孔内滑动连接有小活塞，所述小活塞下方的空间与所述进气空间相连通，所述小活塞上端固定连接有推杆。 [0025] 优选的，所述固定套转动连接有杠杆，所述杠杆一端位于所述滑套上方，所述杠杆另一端位于所述推杆上方。 [0026] 优选的，初始状态下，在第二弹簧的作用下，棘爪最下端高于棘杆的最上端，当弧形头向靠近卵形涵内壁的方向移动时，此时第一弹簧发生形变，棘爪对棘杆起到阻挡的作用。 [0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0028] 1.本申请通过设置的卵形涵，卵形涵由半椭圆段和半圆段内切而成，其中半圆段的直径和半椭圆段短轴的长度相等，可以最大限度的与坎儿井暗渠密贴，可以最大限度的减少对其文物本体和原始建筑风貌的破坏，卵形涵抗压性能好，便于下井检查、清淤，减少水量渗漏损失，且经济，有效降低施工成本，且可对道路、设施压占的坎儿井及两侧50m范围的暗渠、竖井进行保护加固，整体安装方便且快捷，在公路施工和运营期间，可有效保护坎儿井安全稳定，正常使用。 [0029] 2.本申请通过设置的支撑机构，通过打气的方式，可向进气空间内输送气体，可驱动弧形头和卵形涵内壁相贴合，通过反复打气的方式，可使夹持力缓慢增大，可更好的使弧形头和卵形涵内部相贴合，提高夹持效果，同时又可防止夹持力一次增加过大，而造成卵形涵损坏的现象出现，同时当有气体进入时，棘爪和棘杆处于配合状态，可实现对滑杆的锁止作用，当放气时，此时气压平衡，棘爪和棘杆脱离配合，弹簧可带动滑杆复位，可实现自动解除夹持，便于支撑机构的取放，从而利于新一轮夹持工作的进行。附图说明 [0030] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： [0031] 图1是本发明中暗渠加固段示意图； [0032] 图2是本发明中道路、设施占压竖井回填示意图； [0033] 图3是本发明中竖井回填封堵断面图； [0034] 图4是本发明中暗渠、竖井交界部加固断面图； [0035] 图5是本发明中暗渠、竖井交界部加固俯视图； [0036] 图6是本发明中井壁加固断面图； [0037] 图7是本发明中井口加固盖板示意图； [0038] 图8是本发明中卵形涵配筋图配筋示意图； [0039] 图9是本发明中卵形涵整体主视图； [0040] 图10是本发明中卵形涵支撑状态示意图； [0041] 图11是图10中固定套部分结构剖视图； [0042] 图12是图11中A部分结构放大图； [0043] 图13是坎儿井剖面图； [0044] 图14是坎儿井俯视图。 [0045] 附图标记说明: [0046] 1卵形涵；2半圆段；3半椭圆段；4支架；5固定套；6撑杆；7固定板；8滑杆；9弧形头；10第一弹簧；11进气口；12密封套；13棘杆；14棘爪；15杠杆；16出气口；17小活塞；18滑套；19第二弹簧；20转轴；21大活塞。 具体实施方式[0047] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0048] 如图1‑图14所示，本实施例提出了一种利用卵形涵的坎儿井加固保护方法，包括以下步骤： [0049] S1：对坎儿井暗渠加固段的淤积物进行清理，并将淤积物运输至竖井口，提升机将淤泥物提升至地面，运至竖井附近弃渣处，清淤深度20‑40cm； [0050] S2：采用支撑机构对卵形涵1进行支撑，之后对暗渠采用卵形涵1进行加固，卵形涵1由半椭圆段3和半圆段2内切而成，其中半圆段2的直径和半椭圆段3短轴的长度相等； [0051] 具体而言，卵形涵1设计高1.76m，壁厚0.08m，每段长0.3m。卵形涵1内轮廓尺寸由长、短半轴分别为1.25m和0.35m的半个椭圆和半径为0.35m的半圆内切而成。 [0052] S3：卵形涵1安装过程中，每安装完成一段，将涵壁与原坎儿井井壁之间的空隙，用与周边地层一致的砂土或砂砾石填充密实，压实度不小于0.85，为防止卵形涵1接头处渗漏，接头处在卵形涵外部包裹一层厚0.3mm的土工膜，宽度0.3m； [0053] S4：针对道路、设施压占坎儿井竖井的形式不同，对所需加固的竖井采用针对性的加固方式。 [0054] 道路、设施压占的竖井加固方法包括： [0055] S11：井底封堵，暗渠采用卵形涵1加固后，卵形涵外壁30‑50cm处砌筑浆砌片石挡墙，高度超出卵形涵顶面5‑10cm，安装预制钢筋混凝土盖板封堵； [0056] S12：竖井回填，竖井整体采用与周边地层一致的砂土或砂砾石回填、压实，压实度不下于0.85； [0057] S13：井口封堵，至少回填至路基底部下0.4m处，现浇边长4m，厚度40cm的方形钢筋混凝土井盖封堵； [0058] S14：坎儿井竖井加固至路基底部后，按公路设计标准同路基一起施工。 [0059] 路基、附属设施外侧范围受影响的竖井加工方法包括： [0060] S21：暗渠与竖井交界部加固，暗渠与竖井交界部位属于应力集中地段，容易产生坍塌，暗渠不安装卵形涵，采用浆砌片石护壁； [0061] S22：井壁加固，路基、附属设施外50m范围受影响的竖井，从地面往下6‑10m采用预制钢筋混凝土套管加固，套管与井壁密贴，套管安装于钢筋混凝土梁上，井壁采用套管加固后，四周采用与周边地层一致的砂土或砂砾石回填、压实，压实度不下于0.85； [0062] 套管直径最小1m，可根据竖井实际尺寸增大，以密贴井壁为标准，壁厚0.1m，长度0.3m、0.5m、1m、2m、3m，根据实际情况组合安装。套管安装于钢筋混凝土梁上，钢筋混凝土梁间距不大于3m，并有有效、稳定的着力点。 [0063] S23：井口加固，竖井口采用预留检查孔的钢筋混凝土方形盖板封堵，主盖板中央预留圆形检查孔，预留检查孔上设圆形钢筋混凝土预制井盖，并设置若干个通气孔。 [0064] 方形主盖板边长最小2m，可根据现场实际情况加长，保证每侧30cm位于持力层，厚度0.08m。主盖板中央预留圆形检查孔，孔径0.8m。预留检查孔上设圆形钢筋混凝土预制井盖，可方便开启或关闭井口，附盖板直径0.9m，厚度0.08m，并设置2个直径30mm的通气孔。 [0065] 支撑机构包括设置在卵形涵1内侧的支架4，支架4连接有若干对撑杆6，每对撑杆6包括有对称设置的两个撑杆6，撑杆6连接有固定套5，固定套5滑动连接有滑杆8，滑杆8一端穿出固定套5后连接有与卵形涵1内壁相贴合的弧形头9。 [0066] 撑杆6共设置有三个，其中一个撑杆6竖直方向设置，撑杆6的底端和支架4固定连接，另外两个撑杆6对称设置在支架4的两侧，两个撑杆6之间固定连接，两个撑杆6中间连接部分和支架4固定连接。 [0067] 滑杆8固定连接有大活塞21，大活塞21和固定套5内壁滑动接触，大活塞21和固定套5之间形成进气空间；固定套5还开设有有进气口11和出气口16，进气口11和出气口16均与进气空间相连通。 [0068] 位于两侧的滑杆8形成的进气空间相连通，因此当通过进气口11向内进气时，位于两侧的滑杆8同时向外移动，此时可便于更好的与卵形涵1的内壁相贴合，通过设置反复打气的方式，打的气越多，则夹持力越强，可根据实际需要选择进气量。 [0069] 由于该夹持力的缓慢增大的，通过缓慢增加该夹持力，可观察弧形头9和卵形涵1的内壁贴合程度和压紧程度，可有效防止夹持力过大而对卵形涵1造成破坏，有效防止当采用油缸夹持时，油缸夹持力过大，而产生对卵形涵1的损坏，另外为了更好的保护卵形涵1，弧形头9还可连接有橡胶垫。 [0070] 大活塞21还固定连接有水平方向设置的棘杆13，还包括有与棘杆13相适配的棘爪14，滑杆8通过第一弹簧10和固定套5相连。固定套5内还固定连接有固定板7，固定板7和固定套5之间留有供气体通过的间隙，第一弹簧10套设在滑杆8上，第一弹簧10一端和固定板7相连，第一弹簧10另一端和滑杆8相连。 [0071] 初始状态下，在第一弹簧10的作用下，此时弧形头9与固定套5之间的距离最短，当弧形头9向远离固定套5的方向移动时，此时第一弹簧10伸长，第一弹簧10用于滑杆8移动后的复位工作。 [0072] 固定套5滑动连接有滑套18，滑套18仅可进行竖直方向滑动，滑套18通过第二弹簧19和固定套5相连，棘爪14和滑套18滑动连接，棘爪14通过第三弹簧和滑套18相连。 [0073] 第二弹簧19套设在滑套18上，第二弹簧19上端和滑套18相连，第二弹簧19下端和固定套5相连，第二弹簧19用于滑套18的复位工作。 [0074] 第三弹簧位于滑套18内，第三弹簧上端和滑套18相连，第三弹簧下端和棘爪14相连，第三弹簧的弹力小于第二弹簧19，因此当棘爪14和棘杆13处于配合状态时，棘杆13带动棘爪14移动时，首先第三弹簧发生形变。 [0075] 固定套15开设有滑孔，滑孔内滑动连接有小活塞17，小活塞17下方的空间与进气空间相连通，小活塞17上端固定连接有推杆，当进气空间内充满有气体时，气体会推动小活塞17向上运动，进而可推动推杆向上运动。 [0076] 固定套5转动连接有杠杆15，杠杆15一端位于滑套18上方，杠杆15另一端位于推杆上方。杠杆15分别与滑套18和推杆处于接触的状态，当推杆向上运动时，可推动杠杆15转动，杠杆15可带动滑套18向下运动，从而可使棘爪14和棘杆13处于配合状态。 [0077] 固定套5转动连接有转轴20，转轴20和杠杆15固定连接，转轴20设置在靠近小活塞17的一端，通过该种设置可以实现，当小活塞17向上运动较小的距离时，可带动滑套18向下运动较多的距离，从而便于棘爪14和棘杆13进行配合。 [0078] 初始状态下，在第二弹簧19和第三弹簧的作用下，棘爪14最下端高于棘杆13的最上端，因此此时棘爪14不会对棘杆13的运动进行限位。 [0079] 当弧形头9向靠近卵形涵1内壁的方向移动时，此时第一弹簧10发生形变，棘爪14对棘杆13起到阻挡的作用，可实现限位，随着气体的增多，小活塞17会继续向上运动，因此会带动滑套18继续向下运动，此时会使第三弹簧进一步压缩。 [0080] 因此气压越大，滑套18向下运动的距离也就越多，而此时棘爪14也就越靠下，此时第三弹簧也就压缩的越多，因此可使棘爪14和棘杆13始终处于配合状态，防止脱离，另外固定套5还固定连接有限位块，该限位块用于对滑套18的运动进行限位，防止滑套18运动过多的距离，使滑套18仅可规定的量程内运动。 [0082] 支撑机构的支撑方法，包括以下步骤： [0083] S1:首先对位于上方的固定套5，通过打气管或者其他打气结构，通过进气口11向进气空间内打气，随着气体的不断充入，带动大活塞21运动，使弧形头9向靠近卵形涵1内壁的方向移动，最终使弧形头9和卵形涵1内壁相接触； [0084] S2：随着大活塞21的运动，在气压的作用下，带动小活塞17向上运动，小活塞17带动杠杆15转动，杠杆15带动滑套18向下运动，滑套18带动棘爪14向下运动，使棘爪14和棘杆13处于配合状态，棘爪14对棘杆13的运动起到限位的作用，此时第一弹簧10发生形变； [0085] S3：当卵形涵1安装完成后，通过打开出气口16，使进气空间放气，随着气体的排出，小活塞17向下运动，在第二弹簧19的作用下，带动滑套18复位，滑套18带动棘爪14向上运动，使棘爪14移动到棘杆13的上方，此时棘爪14不再对棘杆13进行限位，在第一弹簧10的作用下，带动滑杆8复位，使弧形头9不再对卵形涵1进行夹持。 |
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