专利名称：一种用于深基坑开挖的运土装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种土木工程中输送被挖出材料的设备及方法，具体的说，是涉及一种适用于房屋建筑、地铁车站等深基坑的开挖运土装置及运土方法。
背景技术：
目前，房屋建筑、地铁车站等深基坑的运土方式主要是通过在基坑内修建内外相连的临时栈桥或运土通道。
其中，修建临时栈桥会加大水平支撑和竖向支撑的截面积，增加钢筋和混凝土的用量，致使工程成本增多；并且修建栈桥还需要增加临时立柱，会占用挖土施工机械的作业空间，降低挖土施工机械的工作效率，延长施工工期。另外，在基坑深度超过15m时，修建临时栈桥也不安全。
而对于修建运土通道来说，当基坑超过一定的深度后，如地铁车站等狭长的场地由于无法满足运土通道的放坡要求而不能使用。另外，基于工程造价的考虑，一般运土通道修建的较窄，而且坡面防滑难以达到要求，都给基坑土方外运造成了巨大的安全隐患。 发明内容
本发明要解决的是现有基坑的土方运输工程成本高、安全隐患大的技术问题，提供了一种用于深基坑开挖的运土装置及方法，能够使基坑，尤其是深基坑的土方运输安全可靠，同时又能节约工程造价，缩短基坑土方外运施工工期。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现
—种用于深基坑开挖的运土装置，在基坑顶部两侧的地面上分别对称安装有焊接固定在钢板底座上的支撑塔架，所述钢板底座底部焊接有钢桩并设置有土体加固区，所述支撑塔架顶端设置有连接支座，所述连接支座设置有限位槽；
两个所述支撑塔架之间连接有两根相互平行的钢丝绳，所述钢丝绳的两端分别固定于所述连接支座；
所述钢丝绳上安装有第一卷扬机，所述第一卷扬机设置有用于使两条所述钢丝绳穿过的滑道，所述第一卷扬机的卷绳末端通过挂钩吊接有运土箱；
每个所述支撑塔架外侧土体中设置有锚块，所述锚块与所述支撑塔架上的连接支座之间连接有斜拉索；
每个所述支撑塔架外侧地面上安装有第二卷扬机，所述第二卷扬机的卷绳穿过所述连接支座的限位槽，并固定连接于所述第一卷扬机。
所述支撑塔架为三角形支撑塔架、四脚支撑塔架或A字形支撑塔架。
所述支撑塔架的高度为2 3m。
所述钢桩的长度为5 8m。
所述土体加固区为水泥土加固区、粉煤灰加固区或矿渣加固区。
所述土体加固区的水平范围为每边大于所述钢板底座2 3m，所述土体加固区的深
所述钢丝绳的直径为24 36m。
所述锚块为钢筋混凝土锚块、钢板锚块或砌石锚块。
所述锚块的深度为2 3m，所述锚块与所述支撑塔架的中心距为5飞m。
一种利用上述用于深基坑开挖的运土装置的运土方法，包括如下步骤
(I)将基坑顶部两侧地面的土体加固，形成所述土体加固区，并预埋所述锚块；
(2)精确确定每根所述钢桩的准确位置，并将所述钢桩用压装机压在设计位置；
(3)将所述钢板底座与所述钢桩焊接牢固；
(4)将所述支撑塔架与所述钢板底座焊接牢固；
(5)将所述钢丝绳连接在两个所述支撑塔架之间，确保所述钢丝绳的两端与所述连接支座连接牢固；
(6)用所述斜拉索将所述锚块与所述支撑塔架上的连接支座连接牢固；
(7)将所述第一卷扬机安装在所述钢丝绳上，使所述钢丝绳穿过所述第一卷扬机的滑道，将所述第一卷扬机的卷绳末端通过挂钩与所述运土箱连接；
(8)将第二卷扬机安装在所述支撑塔架外侧，并将所述第二卷扬机的卷绳穿过所述连接支座的限位槽，并固定连接于所述第一卷扬机；
( 9 )所述第一卷扬机将所述运土箱降至基坑底部进行装土，所述运土箱装满土后， 所述第一卷扬机将所述运土箱起吊离开基坑底部；
( 10)通过所述第二卷扬机曳引所述第一卷扬机，使所述运土箱随所述第一卷扬机移动到所述基坑边；
(11)所述第一卷扬机将所述运土箱起吊到所述支撑塔架附近，基坑外的运土车辆再将土运走。
本发明的有益效果是
本发明可以方便地将基坑中的土运送到基坑外，再通过运送车辆运走，避免了修建临时栈桥或运土通道，也就避免了大量修建临时立柱和加大水平支护结构截面，能够显著节约工程成本和缩短工程施工周期，重载车辆也不需要在基坑临时修建的结构上行驶， 减小运土车辆对水平和竖向支撑的影响，运输稳定，安全可靠，提高了基坑的整体稳定性。
附图是本发明所提供的运土装置的结构示意图。
图中1，第二卷扬机；2，钢筋混凝土锚块；3，第二滑轮；4，钢板底座；5，第一滑轮; 6，第一卷扬机；7，钢丝绳；8，三角形支撑塔架；9，连接支座；10，斜拉索；11，水泥土加固区； 12，钢粧；13，运土箱；14，基坑。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下
如附图所示，本发明公开了一种用于深基坑开挖的运土装置，主要由第一卷扬机 6、第二卷扬机I、钢丝绳7、三角形支撑塔架8、钢筋混凝土锚块2、斜拉索10、钢板底座4、钢桩12、水泥土加固区11以及运土箱13构成。
两台三角形支撑塔架8分别对称地安装于基坑14顶部两侧的地面上，三角形支撑塔架8架的高度为2 3m，三角形支撑塔架8中钢管与地面的夹角为45°飞0°。三角形支撑塔架8也可以改为采用四脚支撑塔架或A字形支撑塔架，但必须满足强度和变形的要求。 三角形支撑塔架8的顶端设置有连接支座9，连接支座9的顶部固定连接有第二滑轮3。
三角形支撑塔架8通过焊接的方式与其底部的钢板底座4固定牢固，钢板底座4 的规格为4000 X 4000 X 30mm。钢板底座4底部又与安装在土体中的钢桩12焊接牢固，钢桩 12的作用是防止三角形支撑塔架8向基坑14内侧移。钢桩12的长度范围在5 8m，可以由工字钢、槽钢或组合钢板制成，其尺寸和型号根据承台上部载荷确定。
钢板底座4底部的土体在一定区域范围内通过水泥进行加固，以增强三角形支撑塔架8的整体稳定性。水泥土加固区11中水泥与土体的质量比例为1:2，加固的水平范围为水平方向每边超过钢板底座4的长度为2 3m,加固深度为3 4m。水泥土加固区11的范围和大小可以根据地层的物理力学性质进行计算，而水泥也可以用粉煤灰和矿渣代替。
每个三角形支撑塔架8外侧在远离基坑14方向的土体中设置有钢筋混凝土锚块 2，钢筋混凝土锚块2的尺寸为4000 X 3000 X 100mm,深度为2 3m。钢筋混凝土锚块2的位置应在两个三角形支撑塔架8中心连线的延长线上，其与三角形支撑塔架8的中心距为5飞m。 钢筋混凝土锚块2与三角形支撑塔架8之间通过细钢丝绳制成的斜拉索10连接，斜拉索10 的端部与三角形支撑塔架8的连接支座9固定牢固。其中，钢筋混凝土锚块2的材料也可以由钢板或砌石等替代，其作用是防止三角形支撑塔架8向基坑14内倾覆。
在两个三角形支撑塔架8之间连接有两根相互平行的钢丝绳7，钢丝绳7的两端分别与两侧三角形支撑塔架8的连接支座9固定牢固。为了保证受力，钢丝绳7应选用较粗型号的钢丝绳，其直径范围是2Γ36πι。两根钢丝绳7上安装有第一卷扬机6，第一卷扬机6 设置有两条滑道，分别用于将一根钢丝绳7从中穿过，从而使第一卷扬机6能够在钢丝绳7 上平衡、顺利、稳定的运行。
第一卷扬机6的卷绳末端设置有硬质挂钩，挂钩挂在运土箱13的拉绳结上，从而能够将运土箱13稳定吊装。第一卷扬机6顶部固定连接有第一滑轮5。第一卷扬机6主要用于控制运土箱13的上下位置。
每个三角形支撑塔架8外侧在远离基坑14方向的地面上安装有第二卷扬机1，第二卷扬机I的卷绳末端与第一卷扬机6连接，具体可以是缠绕在第一滑轮5上并打结固定， 或者绕过第一滑轮5并拉回到第二卷扬机I位置，第一滑轮5主要起到对第二卷扬机I的卷绳末端固定和限位的作用。第二卷扬机I的卷绳还需放置在三角形支撑塔架8顶部第二滑轮3的沟槽中；此时第二滑轮3的沟槽作为连接支座9的限位槽，以防止第二卷扬机I的卷绳左右晃动。第二卷扬机I能够曳引第一卷扬机6沿钢丝绳7移动，从而使运土箱13由基坑14中部移动到基坑14边缘位置，也就是控制运土箱13的水平位置。从受力的角度讲， 连接后第二卷扬机I的卷绳的水平投影以与钢丝绳7的延长线重合为佳。
利用上述用于深基坑开挖的运土装置的运土方法，其具体步骤如下
用水泥土搅拌机将基坑14顶部两侧地面的土体加固，水泥与土体的质量比例为 1:2 ;同时每个三角形支撑塔架8外侧预埋一个钢筋混凝土锚块2。
用经纬仪精确确定每根钢桩12的准确位置，检查钢桩12，确保钢桩12的垂直度，6确保钢桩12没有被锈蚀之后，将钢桩12用压装机压在设计位置。
将钢板底座4与钢桩12焊接牢固，再将三角形支撑塔架8的底部与钢板底座4焊接牢固。
将钢丝绳7连接在两个三角形支撑塔架8之间，确保钢丝绳7的两端分别与两边的连接支座9连接牢固。
用斜拉索10将钢筋混凝土锚块2与三角形支撑塔架8连接，其中斜拉索10连接于三角形支撑塔架8的一端是与连接支座9固定牢固。
将第一卷扬机6安装在钢丝绳7上，使钢丝绳7穿过第一卷扬机6的滑道。运土箱 13顶部的四个角上分别钻一小孔，小孔中穿四个钢丝绳，四个钢丝绳交在一起打结，然后将第一卷扬机6的卷绳末端通过硬质挂钩钩在在运土箱13的拉绳结上。
将两个第二卷扬机I分别安装在两个三角形支撑塔架8外侧，然后将第二卷扬机 I的卷绳穿过三角形支撑塔架8顶部第二滑轮3的沟槽中，并最终固定连接于第一卷扬机6 顶部的第一滑轮5上。
运土装置连接安装完毕，开始运土操作。通过第一卷扬机6将运土箱13降至基坑 14底部，进行装土。运土箱13中装满土后，通过第一卷扬机6将运土箱13起吊，离开基坑 14底部并上升到一定高度。
通过第二卷扬机I曳引第一卷扬机6，使第一卷扬机6在钢丝绳7上平稳地由基坑 14中部向基坑14边缘滑动，运土箱13也就随第一卷扬机I 一并移动到基坑14边。
最后，开动第一卷扬机6，将运土箱13起吊到三角形支撑塔架8附近位置，运土车辆只需停在基坑14外就可以把土运走。
运土结束后，可以将将运土装置按照从上到下的顺序拆除。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，在基坑顶部两侧的地面上分别对称安装有焊接固定在钢板底座上的支撑塔架，所述钢板底座底部焊接有钢桩并设置有土体加固区，所述支撑塔架顶端设置有连接支座，所述连接支座设置有限位槽； 两个所述支撑塔架之间连接有两根相互平行的钢丝绳，所述钢丝绳的两端分别固定于所述连接支座； 所述钢丝绳上安装有第一卷扬机，所述第一卷扬机设置有用于使两条所述钢丝绳穿过的滑道，所述第一卷扬机的卷绳末端通过挂钩吊接有运土箱； 每个所述支撑塔架外侧土体中设置有锚块，所述锚块与所述支撑塔架上的连接支座之间连接有斜拉索； 每个所述支撑塔架外侧地面上安装有第二卷扬机，所述第二卷扬机的卷绳穿过所述连接支座的限位槽，并固定连接于所述第一卷扬机。
2.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述支撑塔架为三角形支撑塔架、四脚支撑塔架或A字形支撑塔架。
3.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述支撑塔架的高度为2 3m。
4.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述钢桩的长度为5 8m。
5.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述土体加固区为水泥土加固区、粉煤灰加固区或矿渣加固区。
6.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述土体加固区的水平范围为每边大于所述钢板底座2 3m，所述土体加固区的深度为3 4m。
7.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述钢丝绳的直径为24 36m。
8.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述锚块为钢筋混凝土锚块、钢板锚块或砌石锚块。
9.根据权利要求I所述的一种用于深基坑开挖的运土装置，其特征在于，所述锚块的深度为2 3m，所述锚块与所述支撑塔架的中心距为5飞m。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述用于深基坑开挖的运土装置的运土方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)将基坑顶部两侧地面的土体加固，形成所述土体加固区，并预埋所述锚块； (2)精确确定每根所述钢桩的准确位置，并将所述钢桩用压装机压在设计位置； (3)将所述钢板底座与所述钢桩焊接牢固； (4)将所述支撑塔架与所述钢板底座焊接牢固； (5)将所述钢丝绳连接在两个所述支撑塔架之间，确保所述钢丝绳的两端与所述连接支座连接牢固； (6)用所述斜拉索将所述锚块与所述支撑塔架上的连接支座连接牢固； (7)将所述第一卷扬机安装在所述钢丝绳上，使所述钢丝绳穿过所述第一卷扬机的滑道，将所述第一卷扬机的卷绳末端通过挂钩与所述运土箱连接； (8)将第二卷扬机安装在所述支撑塔架外侧，并将所述第二卷扬机的卷绳穿过所述连接支座的限位槽，并固定连接于所述第一卷扬机； (9 )所述第一卷扬机将所述运土箱降至基坑底部进行装土，所述运土箱装满土后，所述第一卷扬机将所述运土箱起吊离开基坑底部； (10)通过所述第二卷扬机曳引所述第一卷扬机，使所述运土箱随所述第一卷扬机移动到所述基坑边； (11)所述第一卷扬机将所述运土箱起吊到所述支撑塔架附近，基坑外的运土车辆再将土运走。·
全文摘要
本发明公开了一种用于深基坑开挖的运土装置及方法，在基坑顶部两侧的地面上分别安装支撑塔架，两个支撑塔架之间连接钢丝绳，钢丝绳上安装第一卷扬机，第一卷扬机的卷绳末端通过挂钩吊接有运土箱；每个支撑塔架外侧地面上安装第二卷扬机，第二卷扬机的卷绳穿过支撑塔架，并固定连接于第一卷扬机。第一卷扬机将运土箱放在基坑底部进行装土，运土箱装满土后，第一卷扬机将运土箱起吊，然后通过地面的第二卷扬机将运土箱拉到支撑塔架附近，运土车辆只需停在基坑外就可以把土运走。本发明能够使基坑，尤其是深基坑的土方运输安全可靠，同时又能节约工程造价，缩短基坑土方外运施工工期。
文档编号E02D17/02GK102926388SQ20121039027
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者柴艳飞, 王存贵, 张云富, 陆海英, 黄克起, 方杰, 高璞, 朱芳, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:中国建筑第六工程局有限公司