内拱形托换梁装置的制作方法

本发明属于地下空间开发领域。用于从既有建筑基础底下适当位置水平挤入以达到将建筑物整体托换的一种内拱形托换梁装置。

背景技术：

在既有建筑底下实施免拆除地下空间开发,离不开托换技术。目前无论是主动或是被动的各种托换技术，均离不开先取土后设托换机构的做法。这种方法其施工风险和技术难度较大，使建筑结构容易产生变形甚至倾斜、坍塌的事故发生，且费用昂贵、工期偏长；一般施工前都要求住户迁出，这对既有建筑地下空间开发带来附加困难。这些因素已经成为制约我国城市中心区和既有小区规模性地下空间开发的技术瓶颈。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种先期不需开挖取土的内拱形托换梁装置，本发明的技术方案是：

一种内拱形托换梁装置，包括导管、空心梁、内拱、道轨、油缸和调节式油缸托架，所述的导管包括多段依次同轴对接的空心圆管或矩形管,所述的内拱安置在空心梁内，所述空心梁安装在已被挤入穿过建筑物基础且内部土体掏净的导管内，所述内拱与空心梁组成托换梁;所述道轨的导向架顶面制成适应空心梁置放的形状，所述的油缸安装在调节式油缸托架上，该油缸的活塞杆前端与套装在导管或空心梁外侧端面上的平衡框球形连接，前后紧邻的两空心圆管或矩形管对接口为斜面插入式对接，其中一空心圆管或矩形管的端部设置有外凸肩，相对应的另一空心圆管或矩形管的端部设置有与外凸肩配合的内凸肩，所述的内凸肩和外凸肩均设置有斜面以及与斜面形成夹角的正立面，该内凸肩和外凸肩对接后相互顶紧，其中在外凸肩和内凸肩的正立面上，以及外凸肩和内凸肩的斜面上均设置有密封槽，在每一密封槽内均安装有密封条。

所述的空心梁包括多段同轴设置，且依次连接的梁段，在每段梁段的端部设置有法兰，两个相邻梁段的法兰通过螺栓或铆钉连接在一起，多段梁段组合成水平穿越建筑物基础且两端搭载于地下连续墙顶部的空心梁,在所述空心梁内壁底部设置有一抗拉板，所述抗拉板通过铆钉或焊接与空心梁固接。

所述的空心圆管或矩形管分段水平挤入建筑物基础底下预定深度的土层中,直至多段空心圆管或矩形管组合成穿越建筑物基础的导管且整体长度大于被穿越的建筑物基础宽度时停止；空心梁的外截面与导管内截面同样制成相配合的圆形截面或矩形截面。

所述内拱包括拱肋、拱弦和梁墩，在空心梁内沿长向设置有多个拱肋，拱肋是由数段弧形状钢管依次焊接,在弧形钢管内浇筑无收缩混凝土填充密实后形成的;所述拱肋的顶部与空心梁的顶部相抵，每一拱肋的两下端与梁墩接触处形成拱脚，每一拱脚支撑在对应的梁墩内侧，并与梁墩焊接在一起；在每一拱肋的两个拱脚之间设置有拱弦，所述的拱弦为圆形钢管或钢索，拱弦两端穿过相应两拱脚后，在拱脚外侧面施加预应力进行对拉锁紧；所述梁墩固定在空心梁内下部的抗拉板上，拱弦安置在拱肋两端邻近梁墩顶部位置,所述梁墩与拱脚的抵触面为相吻合的弧面，以供拱肋两端拱脚的弧形外侧面紧贴梁墩内弧形侧面，梁墩与抗拉板采用铆钉或焊接进行固定，拱肋、梁墩与拱弦共同承担上部传替下来的荷载；梁墩与拱弦还承担拱肋传递的水平应力。

所述的道轨包括倒t形轨导、支座、导向架、纵连接轴、横连接轴和轨导底板，所述的倒t形轨导为两列，相互平行设置，且形成间距；在每一倒t形轨导上均安装有滚动运行的前导向轮和后导向轮，前导向轮和后导向轮内均安装有滚动轴承,在同一倒t形轨导上的前导向轮和后导向轮之间通过纵连接轴连接，所述的前导向轮和后导向轮通过轴销安装在滚动轴承上，轴销两端支撑在支座下部的两侧壁上，前导向轮和后导向轮通过滚动轴承在支座内滚动时阻力变小,在每个支座的上部安装有所述的导向架；其中一列倒t形轨导上的前导向轮的导向架与相对应的另一列倒t形轨导上的前导向轮的导向架之间通过横连接轴连接；其中一列倒t形轨导上的后导向轮的导向架与相对应的另一列倒t形轨导上的后导向轮的导向架之间也通过横连接轴连接，所述的倒t形轨导通过螺栓安装在轨导底板上。

所述的前导向轮和后导向轮的外侧面均设有单边凸缘，所述的单边凸缘的内侧面与倒t形轨导的外侧面吻合。

所述的调节式油缸托架为包括多根立柱、横梁、横向调整装置和竖向调整装置，多根立柱之间的间隔均匀，相邻两立柱之间设有多根横梁，各横梁间沿竖直方向间隔均匀，在所述的横梁上设置有防止油缸卧置时滚动的油缸固定座，所述的油缸固定座包括上弧形瓣以及与上弧形瓣对接的下弧形瓣，上弧形瓣与下弧形瓣通过螺栓对接，组成容纳油缸的通孔，通过拧紧螺栓，缩小上弧形瓣和下弧形瓣组合的通孔内径，将油缸锁紧在油缸固定座内无法转动，所述的立柱上设置有竖向调整装置，所述横梁上设置有横向调整装置，所述横向调整装置包括设置在下弧形瓣底的部滑动座，该滑动座滑动的安装在横梁上的凸形槽内，在所述下弧形瓣一侧的横梁内侧壁上还设置有调节螺杆安装座，该调节螺杆安装座上设置有u形槽；对于处于最外侧的油缸固定座的安装方式为：调节螺杆的一端安装在最外侧的油缸固定座上，另一端沿水平方向进入与该调节螺杆对应的调节螺杆安装座的u形槽内，并旋入u形槽内的调节螺母中，当正反旋转调节螺母或调整螺杆的外端矩形头时，由于螺母被u形槽的壁抵住移位受限，只允许调节螺杆沿调节螺母形成直线运动进而拉动最外侧的油缸固定座作相应移位，从而达到调整位于最外侧油缸固定座上的油缸的相应位置；对于处于中部的相邻两油缸固定座的安装方式为：将调节螺杆两端连接在相邻的两油缸固定座上，调节螺杆的中部穿过与该调节螺杆对应的调节螺杆安装座的u形槽内，并旋入u形槽内的调节螺母中，通过正反旋转调节螺母，进而带动相邻两侧油缸固定座相对或相向而行，达到调整油缸间距的目的。

每一所述的立柱均包括多段单元立柱，多段单元立柱依次安装，整体沿竖直方向设置，所述竖向调整装置包括位于下段单元立柱的上部内壁焊接有30-500mm长的内套，位于上段单元立柱的下部焊接有与内套螺纹相吻合的螺杆，螺杆为中空钢管制成，螺杆的下段拧入下段单元立柱的内套中，通过人工旋转螺杆上部的手柄，螺杆与焊接在下段单元立柱内部的内套形成螺纹斜面运动，由于螺杆和内套都分别固定在下段单元立柱和上段单元立柱上，进而转化成上段单元立柱沿竖向移位运动,达到适应竖向尺寸的调整需要；最下段单元立柱底部设有支座,支座顶端与立柱底部为球面接触。

本发明的优点是：本发明的内拱形托换梁装置，属于先期不取土的从离建筑一定距离的外围适当位置利用静压地下连续墙作反力，水平挤入多根内拱形托换梁装置，将既有建筑实施整体托换，然后再进入既有建筑物底下开挖土体,施工地下空间。这样可有效避免在既有建筑托换过程中开挖带来的土体损失所造成的上部建筑的移位，可维持在住户不搬迁且安全有保障的前提下实施既有建筑地下空间的规模性开发应用。

具体为：

1、与同等条件下的传统式托换梁对比，其承载力大幅提高。

2、因拱形托换梁弯矩小，被托换的上部建筑变形量极少,有利于安全。

3、置入托换梁时先期不需要开挖土体，具有安全可靠、施工便捷、节省资源的明显优势。有望作为既有建筑以及城市建筑密集区域的地下空间开发托换首选装置之一；

4、调节式油缸支架虽然简单，但可以最大化的满足不同间距尺寸的空心梁和导管需求，可重复利用，节约资源。

附图说明

图1是本发明托换梁的剖视图。

图2是图1第一种实施例的剖视图（b-b）。

图3是图1第二种实施例的剖视图（b’-b’）。

图4是本发明的轨导俯视图。

图5是图4的c-c剖视图。

图6是图5的a-a剖视图。

图7是图4的右视图。

图8是矩形平衡框正面图。

图9是图8的d-d剖视图。

图10是圆形平衡框截面图。

图11是图10右视图。

图12是本发明导管的内凸肩和外凸肩剖视图。

图13是调节式油缸托架的主视图。

图14是图13的侧视图。

图15是图14的p处放大图。

图16是图13的俯视图（顺时针旋转了90度）。

图17是u形槽的放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

参见图1至图17，本发明涉及一种内拱形托换梁装置，包括导管1、空心梁5、内拱、道轨15、油缸和调节式油缸托架，所述的导管1包括多段依次同轴对接的空心圆管或矩形管,所述的内拱安置在空心梁内，所述空心梁5安装在已被挤入穿过建筑物基础且内部土体掏净的导管1内，所述内拱与空心梁5组成托换梁;所述道轨15的导向架20顶面制成适应空心梁5置放的形状，所述的油缸安装在调节式油缸托架上，该油缸的活塞杆前端与套装在导管或空心梁外侧端面上的平衡框球形连接，前后紧邻两空心圆管或矩形管对接口为斜面插入式对接，其中一空心圆管或矩形管的端部设置有外凸肩2，相对应的另一空心圆管或矩形管的端部设置有与外凸肩2配合的内凸肩3，所述的内凸肩3和外凸肩2均设置有斜面以及与斜面形成夹角的正立面，该内凸肩和外凸肩对接后相互顶紧，其中在外凸肩2和内凸肩3的正立面上，以及外凸肩和内凸肩的斜面上均设置有密封槽4，在每一密封槽4内均安装有密封条。

所述的空心梁包括多段同轴设置，且依次连接的梁段6，在每段梁段6的端部设置有法兰7，两个相邻梁段6的法兰7通过螺栓或铆钉连接在一起，多段梁段6组合成水平穿越建筑物基础且两端搭载于地下连续墙顶部的空心梁,在所述空心梁内壁底部设置有一抗拉板8，所述抗拉板8通过铆钉或焊接与空心梁固接，以增加空心梁5抗弯曲变形强度。

所述的空心圆管或矩形管分段水平挤入建筑物基础底下预定深度的土层中,直至多段空心圆管或矩形管组合成穿越建筑物基础的导管且整体长度大于被穿越的建筑物基础宽度时停止；空心梁的外截面与导管内截面同样制成相配合的圆形截面或矩形截面。

如图2、图10和图11所示，所述导管为多段空心圆管对接而成，所述梁段6的截面与空心圆管适配，也呈圆形设置，梁段6端部的法兰为圆形法兰，抗拉板8的底部设置有与梁段内径吻合的弧形底板11，所述的梁段6、抗拉板8与弧形底板11之间通过螺栓固定连接；此时的平衡框为圆形平衡框，平衡框36与导管1接触处设置有嵌入式台肩37，其尺寸与被嵌入的相应导管1四壁厚度相吻合，导管1壁端面可顺利嵌入内台肩37。

如图8和图9所示，所述导管为多段矩形管对接而成，所述梁段6的截面与矩形管适配，梁段6端部的法兰为矩形法兰，此时的平衡框为矩形平衡框。

所述内拱包括拱肋12、拱弦13和梁墩10，在空心梁内沿长向设置有多个拱肋12，拱肋12是由数段弧形状钢管依次焊接,在弧形钢管内浇筑无收缩混凝土填充密实后形成的;所述拱肋12的顶部与空心梁5的顶部相抵，每一拱肋12的两下端与梁墩10接触处形成拱脚14，每一拱脚14支撑在对应的梁墩10内侧，并与梁墩10焊接在一起；在每一拱肋的两个拱脚14之间设置有拱弦13，所述的拱弦13为圆形钢管或钢索，拱弦13两端穿过相应两拱脚14后，在拱脚14外侧面施加预应力进行对拉锁紧；所述梁墩10固定在空心梁5内下部的抗拉板8上，拱弦13安置在拱肋两端邻近梁墩10顶部位置,所述梁墩10与拱脚14的抵触面为相吻合的弧面，以供拱肋12两端拱脚14的弧形外侧面紧贴梁墩10内弧形侧面，梁墩10与抗拉板8采用铆钉或焊接进行固定，拱肋12、梁墩10与拱弦13共同承担上部传替下来的荷载；梁墩10与拱弦13还承担拱肋传递的水平应力。

所述的道轨包括倒t形轨导16、支座19、导向架20、纵连接轴21、横连接轴22和轨导底板23，所述的倒t形轨导16为两列，相互平行设置，且形成间距；在每一倒t形轨导16上均安装有滚动运行的前导向轮和后导向轮17，前导向轮和后导向轮17内均安装有滚动轴承,在同一倒t形轨导16上的前导向轮和后导向轮之间通过纵连接轴21连接，所述的前导向轮和后导向轮通过轴销安装在滚动轴承上，轴销50两端支撑在支座19下部的两侧壁上，前导向轮和后导向轮通过滚动轴承在支座19内滚动时阻力变小,在每个支座19的上部安装有所述的导向架20；其中一列倒t形轨导16上的前导向轮的导向架与相对应的另一列倒t形轨导上的前导向轮的导向架之间通过横连接轴21连接；其中一列倒t形轨导上的后导向轮的导向架与相对应的另一列倒t形轨导上的后导向轮的导向架之间也通过横连接轴21连接，所述的倒t形轨导16通过螺栓安装在轨导底板23上。

所述的前导向轮和后导向轮的外侧面均设有单边凸缘18，所述的单边凸缘18的内侧面与倒t形轨导16的外侧面吻合，其嵌入深度以不易脱轨为适宜。

所述的调节式油缸托架为包括多根立柱、横梁61、横向调整装置和竖向调整装置，多根立柱之间的间隔均匀，相邻两立柱之间设有多根横梁61，各横梁61间沿竖直方向间隔均匀，在所述的横梁61上设置有防止油缸卧置时滚动的油缸固定座，所述的油缸固定座包括上弧形瓣53以及与上弧形瓣53对接的下弧形瓣54，上弧形瓣53与下弧形瓣54通过螺栓对接，组成容纳油缸的通孔，通过拧紧螺栓，缩小上弧形瓣53和下弧形瓣54组合的通孔内径，将油缸锁紧在油缸固定座内无法转动，所述的立柱上设置有竖向调整装置，所述横梁上设置有横向调整装置，所述横向调整装置包括设置在下弧形瓣54的底部滑动座40，该滑动座40滑动的安装在横梁61上的凸形槽39内，在所述下弧形瓣54的一侧的横梁内侧壁上还设置有调节螺杆安装座55，该调节螺杆安装座55上设置有u形槽59；对于处于最外侧的油缸固定座的安装方式为：调节螺杆37的一端安装在最外侧的油缸固定座上，另一端沿水平方向进入与该调节螺杆对应的调节螺杆安装座的u形槽59内，并旋入u形槽内的调节螺母48中，当正反旋转调节螺母或调整螺杆的外端矩形头时，由于螺母被u形槽的壁抵住移位受限，只允许调节螺杆沿调节螺母形成直线运动进而拉动最外侧的油缸固定座作相应移位，从而达到调整位于最外侧油缸固定座上的油缸的相应位置；对于处于中部的相邻两油缸固定座的安装方式为：将调节螺杆37两端连接在相邻的两油缸固定座上，调节螺杆37的中部穿过与该调节螺杆对应的调节螺杆安装座的u形槽59内，并旋入u形槽内的调节螺母48中，通过正反旋转调节螺母，进而带动相邻两侧油缸固定座相对或相向而行，达到调整油缸间距的目的。

每一所述的立柱均包括多段单元立柱57，多段单元立柱依次安装，整体沿竖直方向设置，所述竖向调整装置包括位于下段单元立柱57的上部内壁焊接有30-500mm长的内套58，位于上段单元立柱的下部焊接有与内套螺纹相吻合的螺杆，螺杆为中空钢管制成，螺杆的下段拧入下段单元立柱的内套中，通过人工旋转螺杆上部的手柄49，螺杆与焊接在下段单元立柱内部的内套形成螺纹斜面运动，由于螺杆和内套都分别固定在下段单元立柱和上段单元立柱上，进而转化成上段单元立柱沿竖向移位运动,达到适应竖向尺寸的调整需要；最下段单元立柱底部设有支座52,支座顶端与立柱底部为球面接触。