一种中小型断面竖井下井扒渣装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种中小型断面竖井下井扒渣装置，属于水利水电工程技术领域。该装置包括卷扬机提升系统、悬挑平台和扒渣设备；悬挑平台包括两根平行设置的轨道和位于轨道上方滑动平台，每根轨道均分为固定段和悬挑段，轨道的固定段采用砂浆锚杆固定在竖井顶部预留的岩坎基岩上；轨道的悬挑段伸至竖井井口的正上方，且悬挑段底部采用桁架进行支撑；滑动平台与两根平行设置的轨道滑动连接；卷扬机提升系统包括通过钢丝绳相连的卷扬机和吊点，所述的吊点设于两根平行轨道的悬挑段的正上方。本实用新型装置应用于中小型断面竖井施工，提高了开挖效率，降低了安全风险，缩短了施工工期，减小了施工成本，能产生较好的经济和社会效益。
【专利说明】
一种中小型断面竖井下井扒渣装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种中小型断面(开挖直径Φ 12m以内）竖井开挖下井扒渣装置。
【背景技术】
[0002] 水利水电工程施工中存在各种功能性或结构性竖井，例如通风竖井、排风竖井、闸 门井、调压井、引水竖井、出线竖井等，随着水利水电工程施工技术的成熟与发展，目前大多 数竖井的开挖一般先利用反井钻机自上而下钻取导孔（Φ 216mm)，然后自下而上进行反导 井（Φ 1.4m)的开挖，反导井施工结束后进行一次扩挖（Φ 3.4m)，最后自上而下进行二次扩 挖，二次扩挖产生的石渣通过一次扩挖形成的溜渣井落至下部集渣区后集中进行出渣。
[0003] 中小型断面竖井开挖一次扩挖反井法扩挖，直接利用反井钻机的导井溜渣，竖井 的二次扩挖是整个竖井开挖的关键，竖井二次扩挖的时间占竖井施工工期和工作量的70% 以上，而中小型断面竖井开挖往往采取人工扒渣的形式，效率较低，耗时过长，且安全隐患 突出，在工期比较紧张的情况下无法满足要求。因此如何克服现有技术的不足是目前水利 水电工程技术领域亟需解决的问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种中小型断面竖井下井扒 渣装置，本实用新型装置应用于中小型断面竖井施工，在很大程度上提高了开挖效率，降低 了安全风险，缩短了施工工期，减小了施工成本，加快了施工进度，能产生较好的经济和社 会效益。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0006] -种中小型断面竖井下井扒渣装置，包括卷扬机提升系统、悬挑平台和扒渣设备；
[0007] 所述的悬挑平台包括两根平行设置的轨道和位于轨道上方滑动平台，所述的每根 轨道均分为固定段和悬挑段，轨道的固定段采用砂浆锚杆固定在竖井顶部预留的岩坎基岩 上;轨道的悬挑段伸至竖井井口的正上方，且悬挑段底部采用桁架进行支撑；
[0008] 所述的滑动平台与两根平行设置的轨道滑动连接；
[0009] 所述的卷扬机提升系统包括通过钢丝绳相连的卷扬机和吊点，所述的吊点设于两 根平行轨道的悬挑段的正上方。
[0010] 进一步，优选的是，所述的吊点包括动滑轮和定滑轮，所述的定滑轮通过预埋在上 弯段顶壁的吊点锚杆固定设置，所述的动滑轮下部连接有吊钩，动滑轮和定滑轮通过钢丝 绳相连。
[0011] 进一步，优选的是，所述的桁架的一端与轨道的悬挑段底部固定连接，另一端与预 埋在轨道正下方的上弯段侧壁上的砂浆锚杆固定连接。
[0012] 进一步，优选的是，所述的两根轨道属于悬挑段的端部通过钢筋与井口顶部的系 统锚杆固定相连。
[0013] 进一步，优选的是，所述的两根轨道属于悬挑段上的端部处设有车挡。
[0014] 进一步，优选的是，所述的滑动平台与两根轨道通过滚动轴承滑动连接，滚动轴承 焊接在滑动平台底部。
[0015] 进一步，优选的是，所述的滑动平台的上表面上设有防滑装置。
[0016] 进一步，优选的是，所述的扒渣设备为徐工XE60挖掘机。
[0017] 本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：
[0018] 1、本实用新型装置将竖井扒渣方式由以往的人工扒渣方式改成为设备扒渣方式， 克服了效率低下，耗时过长，安全隐患突出等问题，通过本实用新型装置可以缩短施工工 期，降低人工劳动强度，降低安全隐患，节约了施工成本。
[0019] 2、本实用新型专利属于水利水电工程技术领域基础变革的范畴，将极大的推动水 利水电工程中小型断面竖井施工在工艺、效率方面的进步，在国内外隧洞开挖支护文献中 也未见相关报道。
[0020] 3、本实用新型目前还未见在水电工程施工中应用，其旨在降低施工人员的劳动强 度，缩短工期，提高效率。
[0021 ] 4、本专利申请符合中国电力建设股份公司关于《中国电力建设股份有限公司科技 进步管理办法》文件精神。
[0022] 5、本实用新型装置新颖，在中小型型断面的竖井开挖施工中应用价值较高。
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型的中小型断面竖井下井扒渣装置的整体布置图；
[0024] 图2为本实用新型的悬挑平台的整体布置示意图；
[0025]图3为图2中悬挑平台的俯视图；
[0026] 图4是图3的A-A剖面图；
[0027] 图5是本实用新型吊点的结构示意图；
[0028] 图6是本实用新型扒渣设备在滑动平台上滑动在轨道固定段的示意图；
[0029] 图7是本实用新型扒渣设备滑动到轨道悬挑段兵采用吊点准备吊起的示意图；
[0030] 图8是本实用新型扒渣设备采用吊点吊起的示意图；
[0031 ]图9是本实用新型机渣设备米用吊点吊起下井的不意图；
[0032]图10是本实用新型扒渣设备吊起至井下的示意图；
[0033]其中，1、卷扬机;2、C25砂浆锚杆;3、钢丝绳;4、桁架;5、定滑轮;6、吊点锚杆;7、固 定块;8、动滑轮;9、扒渣设备；10、滑动平台；11、系统锚杆；12、引水上平段；13、施工支洞； 14、上弯段技术超挖；15、上弯段；16、二次扩挖;17、溜渣井；18、竖井段;19、悬挑段;20、固定 段;21、吊点；22、悬挑平台；23、轨道;24、基岩;25、防滑装置;26、吊钩;27、导轨;28、滚动轴 承;401、基础预埋件;402、C28砂浆锚杆;403、第一斜撑;404、第二斜撑;405、车挡；101、滑动 梁；102、横担。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[0035] 本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定 本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技 术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料、设备或仪器未注明生产厂商者，均为可以通 过购买获得的常规产品。
[0036]如图1~10所示，一种中小型断面竖井下井扒渣装置，包括卷扬机提升系统、悬挑平 台22和扒渣设备9;
[0037]所述的悬挑平台22包括两根平行设置的轨道23和位于轨道上方滑动平台10,所述 的每根轨道23均分为固定段20和悬挑段19,轨道23的固定段20采用C28砂浆锚杆402固定在 竖井顶部预留的岩坎基岩24上；
[0038] 通常，基岩24会用混凝土找平，同时，会预埋基础预埋件401和C28砂浆锚杆402。
[0039]轨道23的悬挑段19伸至竖井井口的正上方，且悬挑段19底部采用桁架4进行支撑；
[0040] 所述的滑动平台10与两根平行设置的轨道23滑动连接；
[0041] 所述的卷扬机提升系统包括通过钢丝绳3相连的卷扬机1和吊点21，所述的吊点21 设于两根平行轨道23的悬挑段19的正上方。
[0042] 所述的吊点21包括动滑轮8和定滑轮5，动滑轮8和定滑轮5的个数没有限制，可根 据具体的实际情况进行布置。本实用新型实施例的吊点21布置图如图5所示，固定块7用于 固定钢丝绳3的另一端，钢丝绳3依次通过动滑轮8、定滑轮5与卷扬机1相连。
[0043] 所述的定滑轮5通过预埋在上弯段顶壁的吊点锚杆6固定设置，所述的动滑轮8下 部连接有吊钩26。
[0044]所述的桁架4的一端与轨道23的悬挑段19底部固定连接，另一端与预埋在轨道23 正下方的上弯段15侧壁上的C28砂浆锚杆402固定连接。
[0045] 所述的两根轨道23属于悬挑段19的端部通过钢筋与井口顶部的系统锚杆11固定 相连。
[0046] 所述的两根轨道23属于悬挑段19上的端部处设有车挡405。
[0047] 所述的滑动平台10与两根轨道23通过滚动轴承28滑动连接，滚动轴承28焊接在滑 动平台10底部。
[0048]所述的滑动平台10的上表面上设有防滑装置25。
[0049]所述的扒渣设备9为徐工XE60挖掘机。
[0050] 本实用新型实施例装置的具体设置及相关参数如下：
[0051] 1、卷扬机提升系统的设置
[0052] 1)吊点的设置
[0053]在竖井顶部上弯段施工时需设置吊点21，作为设备扒渣下井的重要设施，吊点由 两组吊点锚杆6、一个10t天轮(定滑轮5)和一个10t动滑轮8构成，每组吊点锚杆6由3根预埋 的C25砂浆锚杆组成，C25砂浆锚杆的L=4.5m，预埋的C25砂浆锚杆外露部分长度为0.5m、间 距0.3m，且成等边三角形布置，两组吊点锚杆6的间距为0.5m。
[0054]所述的定滑轮5通过预埋在上弯段15顶壁的吊点锚杆6固定设置，所述的动滑轮8 下部连接有吊钩26。
[0055] 2)卷扬机的选择
[0056] 卷扬机1选择JM5卷扬机，其主要技术参数如表1所示。卷扬机1底部采用预埋的C25 砂浆锚杆2固定。
[0057] 表 1
[0058]
[0059] 3)钢丝绳的选择
[0060] 选择的钢丝绳3的具体参数如表2所示。
[0061]
[0062]本实用新型卷扬机1通过钢丝绳3与吊点21相连。采用卷扬机1起吊扒渣设备9的时 候，挂在扒渣设备9上的用于起吊的钢丝绳3的参数也如表2所示。
[0063] 2、扒渣设备的选择
[0064]根据卷扬机的起吊荷载，钢丝绳的承载能力，吊点的起吊重量，通过实际考察最终 选用徐工XE60挖掘机，其主要参数如表3所示。
[0065] 表3扒渣设备参数表
[0066]
[0067] 3、悬挑平台的制作与安装
[0068]如图3和图4所示，悬挑平台22主要由两根平行设置的轨道23和位于轨道上方滑动 平台10组成，轨道23长9m，两根轨道23的中间净空尺寸2.6m;滑动平台10尺寸长X宽为3.5 X2.8m。图3还公开画出了吊点21在悬挑平台22的投影位置，以便于理解。
[0069]轨道23分固定段20和悬挑段19两部分，轨道23采用[28a槽钢制作，每侧两根，同侧 的两根[28a槽钢的顶部和底部军用10mm厚的钢板焊接，使得两根[28a槽钢形成一体。
[0070] 轨道23的固定段20采用C28砂浆锚杆402固定在竖井顶部预留的岩坎基岩24上，每 根轨道23底部的两侧均采用5根C28(L=4.5m，外露20cm)砂浆锚杆进行焊接固定。
[0071] 轨道23的悬挑段19伸至竖井井口的正上方，且悬挑段19底部采用桁架4进行支撑； 桁架4包括第一斜撑403和第二斜撑404;其中，第一斜撑403采用I20b工字钢制成，第二斜撑 404采用Z63角钢焊制成，第一斜撑403靠基岩24端部采取打设两根C28砂浆锚杆402(L= 4.5m，外露20cm)的方式进行焊接固定，C28砂浆锚杆402打设倾角和第一斜撑403布置倾角 一致，倾角角度为45°。即桁架4的一端与轨道23的悬挑段19底部固定连接，另一端与预埋在 轨道23正下方的上弯段15侧壁上的C28砂浆锚杆402固定连接。
[0072]吊点21设于两根平行轨道23的悬挑段19的正上方，吊点21距离轨道23的悬挑段19 的距离至少为7.5m。
[0073]另外，为保证轨道23的悬挑段19的受力稳定性，在每根轨道23属于悬挑段23的端 部的两侧各连接两根C28钢筋，C28钢筋另一端连接井口顶部系统锚杆11，并使钢筋处于紧 绷受力状态，除此之外，每根轨道23属于悬挑段19上的端部上焊接一根长50cm的I20b工字 钢作为车挡405;
[0074] 滑动平台10包括滑动梁101和横担102,滑动梁101有两根，均采用I20b工字钢制 成;横担102有7根，采用116工字钢制成;滑动梁101与轨道23呈水平布置;滑动梁101与横担 102相互垂直；在横担102上焊接防滑装置25,可防止置于滑动平台10上方的扒渣设备9滑 动。
[0075]防滑装置25为多根C22螺纹钢制成，相邻两根C22螺纹钢的距离优选为15cm，但不 限于此。C22螺纹钢与滑动梁101呈水平设置。本实用新型附图仅为结构示意图，距离不是优 选距离。
[0076]为了减少滑动平台10与轨道23之间的摩擦力，在两侧滑动梁101各焊接三组6308 的滚动轴承28 3对，分别焊接在滑动梁101前、中、后部位。
[0077]本实用新型的轨道23不仅限于采用[28a槽钢制作，还可以在上述已经焊接成一体 的两根[28a槽钢的上部焊接一根Z110X 10角钢作为导轨27,以避免滚动轴承28的滑移。 [0078]竖井扒渣设备下井装置的施工方法如图6-图10所示，具体如下：
[0079] 竖井在二次扩挖时，在竖井上口预留岩坎边缘安装一个悬挑平台，悬挑平台轨道 的固定段采用砂浆锚杆固定在边缘预留基岩上，轨道悬挑段伸至井口顶部吊点下方，并在 底部采用型钢桁架进行支撑，桁架的另一端采用打设砂浆锚杆进行固定。
[0080] 使用时，挖掘机自行至滑动平台上，然后利用人力（装载机)缓慢移动滑动部分至 吊点下方，利用吊点将挖掘机起吊，滑动平台退回至轨道的固定段上，最后利用卷扬机、钢 丝绳和吊点将挖掘机下吊至开挖工作面;挖掘机扒渣完成后，利用吊点将其起吊至悬挑平 台上方，将滑动平台移动至挖掘机下方，然后将挖掘机缓慢下吊至滑动平台上，最后将滑动 平台拉回至轨道的固定段上。至此，一个循环作业完成。
[0081] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1. 一种中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，包括卷扬机提升系统、悬挑平台和 扒渣设备； 所述的悬挑平台包括两根平行设置的轨道和位于轨道上方滑动平台；每根轨道均分为 固定段和悬挑段，轨道的固定段采用砂浆锚杆固定在竖井顶部预留的岩坎基岩上;轨道的 悬挑段伸至竖井井口的正上方，且悬挑段底部采用桁架进行支撑； 所述的滑动平台与两根平行设置的轨道滑动连接； 所述的卷扬机提升系统包括通过钢丝绳相连的卷扬机和吊点，所述的吊点设于两根平 行轨道的悬挑段的正上方。2. 根据权利要求1所述的中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，所述的吊点包括 动滑轮和定滑轮，所述的定滑轮通过预埋在上弯段顶壁的吊点锚杆固定设置，所述的动滑 轮下部连接有吊钩，动滑轮和定滑轮通过钢丝绳相连。3. 根据权利要求1所述的中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，所述的桁架的一 端与轨道的悬挑段底部固定连接，另一端与预埋在轨道正下方的上弯段侧壁上的砂浆锚杆 固定连接。4. 根据权利要求1所述的中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，所述的两根轨道 属于悬挑段的端部通过钢筋与井口顶部的系统锚杆固定相连。5. 根据权利要求1所述的中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，所述的两根轨道 属于悬挑段上的端部处设有车挡。6. 根据权利要求1所述的中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，所述的滑动平台 与两根轨道通过滚动轴承滑动连接，滚动轴承焊接在滑动平台底部。7. 根据权利要求1所述的中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，所述的滑动平台 的上表面上设有防滑装置。8. 根据权利要求1所述的中小型断面竖井下井扒渣装置，其特征在于，所述的扒渣设备 为徐工XE60挖掘机。
【文档编号】E21D7/00GK205477626SQ201620216187
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】姚巍, 张永岗, 杨育礼, 孙智刚, 何玉虎, 周维, 赵智勇
【申请人】中国水利水电第十四工程局有限公司