一种深基坑施加钢支撑预应力的调控装置的制作方法

本发明属于深基坑支护领域，具体涉及到深基坑钢支撑支护的预应力施加的新型调整装置。

背景技术：

近年来，随着我国各大城市高层建筑、超高层建筑和市政工程的快速发展，地下空间开发规模日益增大，相应的深基坑工程数量也越来越多，因此，深基坑的设计与施工技术成为了技术热点问题。与此同时，随着工程对深基坑的要求越来越高，导致施工过程中不断地出现各种问题。深基坑工程中常规的钢支撑如图1所示，钢支撑包括固定端、活络端及钢管，活络端头类似于“抽屉”结构，由活动端头及活动端容纳钢管27两部分组成；活动端头由活络端板24、伸缩杆17、加劲肋板I25、加劲肋板II26等部分拼装焊接成。该钢支撑对深基坑起到横向支撑作用，使用时用千斤顶把容纳钢管27顶开，露出两根伸缩杆17，在施加预应力时，首先需在两根伸缩杆17之间的伸缩杆导向槽内加装矩形垫块23以及下部楔铁31，最后楔进上部楔铁30，防止伸缩杆17缩回至容纳钢管27中。由于传统的操作没有对下部楔铁31添加限位装置，在施工过程中存在当用大锤击打上部楔铁30时，由于应力作用，会发生下部楔铁31与上部楔铁30一起向下位移的问题，容易造成施工过程的不稳定性；而且无法实现楔铁(包括上部楔铁30和下部楔铁31)与伸缩杆17之间相对位置的微调，难以将两者相对位置调节到最佳，因而难以获得最优的加压效率。中国专利CN204803896U公开了一种调整装置，通过在下部楔铁31上自上至下设置三个椭圆孔，并利用插入椭圆孔的限位锁及调整螺栓进行固定，从而防止下部楔铁向下位移，并通过插入三个不同的椭圆孔实现下部楔铁位置的调节。然而该技术存在以下问题：一、需要对下部楔铁进行单独设计制造，不具有普适性；二、不能完全实现楔铁与伸缩杆之间相对位置的精密微调，受限于椭圆孔的设置位置；三、单靠一个螺栓只进行一侧固定，稳定性有待考证。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种深基坑施加钢支撑预应力的调控装置，其通用性及普适性良好，且可实现楔铁与伸缩杆之间相对位置的精密微调。

一种深基坑施加钢支撑预应力的调控装置，包括传动部分和支撑部分；

所述传动部分包括手轮、连杆、底部锥齿轮I、传动锥齿轮I、传动杆、传动锥齿轮II、底部锥齿轮II、螺杆、升降螺母和金属套筒，所述连杆的两端分别连接手轮和底部锥齿轮I，底部锥齿轮I与传动锥齿轮I啮合，底部锥齿轮II与传动锥齿轮II啮合，传动锥齿轮I与传动锥齿轮II分别固定在传动杆的两端，底部锥齿轮II固定连接螺杆，螺杆与升降螺母螺纹连接，升降螺母外周固定金属套筒；

所述支撑部分包括包被在传动部分外的金属外壳，以及分别通过铰接件I和铰接件II铰接在金属外壳上的支架I和支架II，所述支架I和支架II对称设置；支架I靠近铰接件I的一端设置与支架I垂直的支撑板I，支架I的另一端设置螺纹，并与椭圆支撑块I螺纹连接；支架II靠近铰接件II的一端设置与支架II垂直的支撑板II，支架II的另一端设置螺纹，并与椭圆支撑块II螺纹连接；

所述金属套筒的筒壁上沿轴向设置至少一条滑槽，固定在金属外壳上的销钉可沿滑槽滑动。

进一步地，所述连杆包括连杆I和连杆II，连杆I和连杆II可拆卸地连接，采用两节更便于安装。

进一步地，手轮可以拆卸，以便于整个装置的安装。

进一步地，所述螺杆与升降螺母采用自锁螺纹副。

进一步地，所述底部锥齿轮I和底部锥齿轮II的下方分别设置止推轴承I和止推轴承II，分别用于在保证底部锥齿轮I和底部锥齿轮II正常转动的情况下，限制二者的轴向运动。

本发明利用圆锥齿轮传动原理，同轴转动的两个圆锥齿轮组成核心构件，其中一个齿轮与上端带有手轮的圆锥齿轮组成一个局部传动体系；另一个齿轮与螺杆、螺母和圆锥齿轮组成一个局部的“类螺旋千斤顶”传动体系。整个传动体系，通过手轮的转动带动螺杆旋转，推动升降螺母上的金属套筒，从而使下部楔铁上升或下降。

相比于现有技术，本发明结合机械原理对钢支撑的预应力施加过程中的楔铁支撑进行调整，操作方法简单，适用性强，可广泛适用于不同型号的钢支撑结构，且本装置可重复利用。本发明的调控装置可以有效防止下部楔铁随上部楔铁下移，保障施工过程的稳定性。且本装置可实现楔铁与伸缩杆之间相对位置的精确微调，以便找到最佳结合点，从而使加压更有效，显著提高钢支撑活络端的加压工作效率。

附图说明

图1深基坑工程中常规的钢支撑的结构示意图；

图2本发明调控装置的结构示意图(其中17-伸缩杆为钢支撑中的结构)；

图3为图2的俯视图；

图4本发明调控装置传动部分的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6本发明调控装置的使用状态示意图(为了便于说明，19-支架II等结构未示出)；

图7为图6的俯视图；

图8本发明调控装置金属套筒的结构示意图；

图1-8中：1-手轮；2-连杆I；3-连杆II；4-底部锥齿轮I；5-传动锥齿轮I；6-传动杆；7-传动锥齿轮II；8-金属套筒；9-升降螺母；10-螺杆；11-底部锥齿轮II；12-止推轴承I；13-止推轴承II；14-椭圆支撑块I；15-支架I；16-铰接件I；17-伸缩杆；18-椭圆支撑块II；19-支架II；20-铰接件II；21-金属外壳；22-矩形垫块限位棒；23-矩形垫块；24-活络端板；25-加劲肋板I；26-加劲肋板II；27-容纳钢管；28-加劲肋板III；29-法兰；30-上部楔铁；31-下部楔铁；32-支撑板I；33-支撑板II；34-滑槽、35-销钉。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明。

如图1-8所示的深基坑施加钢支撑预应力的调控装置，包括传动部分和支撑部分；

如图4所示，传动部分包括手轮1、连杆、底部锥齿轮I4、传动锥齿轮I5、传动杆6、传动锥齿轮II7、底部锥齿轮II11、螺杆10、升降螺母9和金属套筒8。连杆由连杆I2和连杆II3可拆卸地连接而成，连杆的两端分别连接手轮1和底部锥齿轮I4，底部锥齿轮I4与传动锥齿轮I5啮合，底部锥齿轮II11与传动锥齿轮II7啮合，传动锥齿轮I5与传动锥齿轮II7分别固定在传动杆6的两端，底部锥齿轮II11固定连接螺杆10，螺杆10与升降螺母9采用自锁螺纹副螺纹连接，升降螺母9外周固定金属套筒8。底部锥齿轮I4和底部锥齿轮II11的下方分别设置止推轴承I12和止推轴承II13，分别用于限制底部锥齿轮I4和底部锥齿轮II11的轴向运动。

如图2所示，支撑部分包括包被在传动部分外的金属外壳21，以及分别通过铰接件I16和铰接件II20铰接在金属外壳21上的支架I15和支架II19，所述支架I15和支架II19对称设置，支架I15靠近铰接件I16的一端设置与支架I15垂直的支撑板I32，支架I15的另一端设置螺纹，并与椭圆支撑块I14螺纹连接；支架II19靠近铰接件II20的一端设置与支架II19垂直的支撑板II33，支架II19的另一端设置螺纹，并与椭圆支撑块II18螺纹连接。

如图2、8所示，金属套筒8的筒壁上沿轴向设置两条滑槽34，固定在金属外壳21上的销钉35可沿滑槽34滑动。销钉35用于限制金属套筒8的转动，使其只能上下滑动，从而组成升降螺母9的防转动机构。

上述调控装置在应用于图1所示的钢支撑时，需在安装下部楔铁31之后、安装上部楔铁30之前，将本调控装置固定在钢支撑的伸缩杆17上。将支架I15和支架II19分别安装在两根伸缩杆17上，两根伸缩杆17分别位于支撑板I32和椭圆支撑块I14、支撑板II33和椭圆支撑块II18之间，如图2、3所示。调整装置的位置使金属套筒8正对下部楔铁31，如图6所示，由于椭圆支撑块I14和椭圆支撑块II18分别与支架I15和支架II19螺纹连接，因此可以旋转调节椭圆支撑块I14和椭圆支撑块II18，使两根伸缩杆17可以被稳定地夹住。

调控装置安装完毕后，转动手轮1，依次带动底部锥齿轮I4、传动锥齿轮I5、传动锥齿轮II7、底部锥齿轮II11转动，使升降螺母9上下移动，从而带动固定在上面的金属套筒8移动，使其上升或下降到合适的位置。由于螺纹的自锁作用，此时的金属套筒8相当于一个限位装置，便可达到控制下部楔铁31位置的目的。这样在击打上部楔铁30时，下部楔铁31便不会随上部楔铁30一起向下发生位移了。该装置利用了螺纹的自锁作用，无需制动装置，即可实现在击打上部楔铁30时防止下部楔铁31随上部楔铁30一起向下移动的效果。

本装置采用锥齿轮传动，由于螺纹的螺距(默认为导程)一般很小，即螺纹旋转一周前进的距离很短，因此可以实现楔铁(包括上部楔铁30和下部楔铁31)与伸缩杆17之间相对位置的微调。螺杆10带动金属套筒8上下移动，被金属套筒8托举的下部楔铁31也可上下移动，方便施工，提高工作效率。