一种水平冻结管拔管装置的制作方法

1.本发明涉及冻结管拔管技术领域，具体地说是一种水平冻结管拔管装置。


背景技术：

2.市政地铁项目一般以标段计，按照招投标法及通行做法，一般一个单位中标不超过2个相邻标段，不同标段之间设有施工端头井结构，盾构吊装、下放、接收、始发均通过端头井进行。在含水砂层地区，因地质原因一般需要进行冻结，包括地面垂直孔冻结和在端头井处施工水平孔两种方式，水平冻结具有避免了侧帮冻结壁化冻的优点，可以在盾构施工范围内进行冻结管的施工及拔除工作。近年来发展了免拔管技术，用pvc管代替盾构范围内的无缝钢管冻结，但柔性材料易缠刀盘，也存在一定问题。目前常用的设计为水平冻结，采用无缝钢管材料。因此在盾构进洞、出洞时要根据时间节点进行拔管处理。
3.目前拔管方式一般如图1所示，需要说明的是，图1为简化图形，仅以地连墙结构表示，工程中一般厚度约为0.9m，省略混凝土结构层(在地连墙内侧、远离原始土层方向有钢混结构层，厚度为0.9m左右)。冻结管为带法兰盘的孔口管结构，图1中省略了法兰结构，为图示清楚，简化了冻结管分布情况，仅以布孔圈径(虚线)及孔位示意其他冻结管。图1中，定滑轮也可以手拉葫芦或电动葫芦代替，代替后可省略卷扬机，但需增加悬吊装置，脚手架也包含斜撑的方式。图1的拔管工作方式为：钢丝绳从卷扬机通过定滑轮连接至冻结管冻结器法兰盘，以卡扣固定后，通过卷扬机收紧钢丝绳，达到拔除冻结管的目的。这种拔管方式具有如下两大缺点：
4.(1)具有高风险性：不论是手拉葫芦、电葫芦还是定滑轮都是直接固定在脚手架上，而脚手架主要是为高空作业人员方便高空操作而搭建的平台，如果冻结壁中摩擦阻力过大，钢丝绳拉拔力会将脚手架拉向地连墙方向甚至是拉弯；而如采用卷扬机配合定滑轮施工，一旦“过卷”则容易将整个脚手架拉塌。因此，这种拔管方式使脚手架平台上的施工人员具有较高的人身风险。
5.2)在技术性方面：待拔除冻结管的位置分布一般呈环形，而脚手架空格为方形，在实际拔管时，无法保证每根冻结管均沿轴线对准附着于脚手架上的定滑轮或葫芦，因此拔管时会产生相当大的偏心距离。此时，拉拔力除抵抗冻结壁和地连墙产生的摩擦阻力外，还要克服偏心造成的弯矩，从而会增大拔管的难度。


技术实现要素：

6.为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种水平冻结管拔管装置，通过调整拔管时产生的偏心距降低拔管难度，同时可以摆脱脚手架支点，避免施工人员在拔管时可能发生的人身安全风险。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
8.一种水平冻结管拔管装置，包括钢丝绳、卷扬机、拔管器支架、第一定滑轮和第二定滑轮；所述拔管器支架的第一端抵顶在地连墙结构的立面上，所述第一定滑轮安装在所
述拔管器支架的第二端上；所述第二定滑轮安装在待拔除水平冻结管冻结器法兰盘上；所述钢丝绳的一端与位于所述地连墙结构上的待拔除水平冻结管冻结器法兰盘固定连接，所述钢丝绳的另一端依次绕过所述第一定滑轮和所述第二定滑轮并缠绕在所述卷扬机的卷筒上；当所述钢丝绳张紧拉拔所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘时，所述拔管器支架被压紧在所述地连墙结构的立面上。该装置通过设置拔管器支架代替传统拔管方式中的脚手架作为受力支点，有效避免施工人员拔管时可能产生的人身安全风险问题，同时，通过设置拔管器支架、第一定滑轮和第二定滑轮可以有效消除待拔除冻结管在拔除时因受力所产生的偏心距，从而使水平冻结管更易拔除。
9.上述水平冻结管拔管装置，所述拔管器支架包括第一支腿、第二支腿和横梁结构，所述第一支腿的第一端和所述第二支腿的第一端分别抵顶在所述地连墙结构的立面上，所述横梁结构的两端分别与所述第一支腿的第二端和所述第二支腿的第二端固定连接；所述第一定滑轮安装在所述横梁结构上。在实际操作中，可通过调整拔管器支架在地连墙结构立面上的抵顶位置调整上下方向上的偏心距，保证冻结管和两个支腿位于同一直线上。
10.上述水平冻结管拔管装置，所述横梁结构包括横梁本体和滑动支架，所述横梁结构通过所述横梁本体的两端分别与所述第一支腿的第二端和所述第二支腿的第二端固定连接；所述第一定滑轮固定安装在所述滑动支架上；所述滑动支架安装在所述横梁本体上，并且所述滑动支架在外力作用下可在所述横梁本体上滑动，以使得所述滑动支架临近或远离所述第一支腿与所述横梁本体的连接处，来调整待拔除水平冻结管左右方向上的偏心距。
11.上述水平冻结管拔管装置，所述横梁本体为工字钢轨道，所述滑动支架为轨道定滑轮支架，所述轨道定滑轮支架为槽钢结构；所述第一定滑轮固定安装在所述槽钢结构的槽底背面，所述槽钢结构的两个槽壁内侧分别安装有限制所述槽钢结构沿垂直于滑动方向运动的限位机构。
12.上述水平冻结管拔管装置，所述限位机构包括第一固定轴、轨道轮、限位轮和第二固定轴，所述第一固定轴的第一端固定安装在槽壁内侧面上，所述轨道轮安装在所述第一固定轴上，所述第二固定轴固定安装在所述第一固定轴第二端上，所述限位轮安装在所述第二固定轴上；所述工字钢轨道的其中一个翼板位于所述轨道轮与所述槽钢结构的槽底之间，所述限位轮与所述工字钢轨道的腹板板面间隙配合，以保证轨道轮在沿轨道滑动时不会左右晃动。
13.上述水平冻结管拔管装置，所述第一固定轴的轴线和所述第二固定轴的轴线相互垂直。
14.上述水平冻结管拔管装置，所述水平冻结管拔管装置还包括第三定滑轮，所述第三定滑轮固定安装在所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的所述地连墙结构的立面上，或者所述第三定滑轮固定安装在与所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的地连墙结构相对的地连墙结构的立面上(即安装在所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的地连墙结构对面的地连墙结构的立面上)；所述钢丝绳的一端与所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘固定连接，所述钢丝绳的另一端依次绕过所述第一定滑轮、所述第二定滑轮和第三定滑轮并缠绕在所述卷扬机的卷筒上。优选所述第三定滑轮固定安装在与待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的地连墙结构对面或相对的地连墙结构的立面上，即临近所述卷扬
机的地连墙结构的立面上。如果所述第三定滑轮固定安装在所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的所述地连墙结构的立面上，由于所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘在地连墙结构的立面上呈环形分布，此种情况下仅仅安装一个所述第三定滑轮可能会不足以适应针对所有所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘的拔除。若所述第三定滑轮固定安装在对面或相对的地连墙结构的立面上，钢丝绳自第二定滑轮引出之后至所述第三定滑轮的距离比较大，钢丝绳只需要调整很小的角度即可适应所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘在地连墙结构立面上相对位置的变化，因而只需要在对面或相对的地连墙结构的立面上安装一个所述第三定滑轮即可。
15.上述水平冻结管拔管装置，所述拔管器支架上还安装有第四定滑轮；所述钢丝绳的一端与所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘固定连接，所述钢丝绳的另一端依次绕过所述第一定滑轮、所述第二定滑轮、第四定滑轮和第三定滑轮并缠绕在所述卷扬机的卷筒上。
16.第三定滑轮和第四定滑轮均可以起到导向固定的作用，通过设置第三定滑轮和第四定滑轮可以实现将待拔除水平冻结管冻结器法兰盘与拔管器支架通过钢丝绳和第三定滑轮以及第四定滑轮的导向作用固定在特定位置上，以使得在拔除水平冻结管时，在水平冻结管上产生的偏心距最小，更易拔除水平冻结管。
17.第四定滑轮除了起到导向作用之外，还可以起到调整钢丝绳走向或角度以确保拔除时确保拔管器支架稳固的作用。例如：由于所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的地连墙结构立面上环形分布，在这个地连墙结构立面上仅仅安装一个所述第三定滑轮的情况下，无法确保钢丝绳自所述第二定滑轮引出之后能够不产生较大偏心距的情况绕过所述第三定滑轮，因而设置第四定滑轮可以在钢丝绳自所述第二定滑轮引出之后先绕过第四定滑轮之后再绕过第三定滑轮，这样可以确保拔罐器支架的稳固性更好。此外，所述第三定滑轮安装在与所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的地连墙结构相对的地连墙结构上时(即安装在待拔除水平冻结管冻结器法兰盘所在的地连墙结构对面的地连墙结构的立面上)，钢丝绳自第二定滑轮引出之后至所述第三定滑轮的距离比较大，钢丝绳只需要调整很小的角度即可适应所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘在地连墙结构立面上相对位置的变化，此时也可以不用设置所述第四定滑轮。
18.上述水平冻结管拔管装置，所述第一支腿和所述第二支腿均为直径φ63.5
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76mm、长度为4m的无缝钢管。
19.上述水平冻结管拔管装置，所述钢丝绳和所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘的固定连接处与所述第二定滑轮的安装处关于水平冻结管的轴心对称，可以保证拔管器支架垂直于地连墙结构的立面。
20.本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
21.(1)本发明通过在水平冻结管拔管装置中设置拔管器支架代替传统拔管方式中的脚手架作为受力支点，有效避免了施工人员拔管时可能产生的因脚手架变形、坍塌引发的人身安全风险问题；另外，通过设置拔管器支架、第一定滑轮和第二定滑轮可以有效消除待拔除冻结管在拔除时因受力所产生的偏心距，从而使水平冻结管更易拔除。
22.(2)本发明的水平冻结管拔管装置以直径为φ63.5
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76mm、长度为4m的无缝钢管作为拔管器支架的第一支腿和第二支腿，在实际拔管操作过程中，可以通过调整拔管器支架的第一支腿和第二支腿在地连墙结构立面上的抵顶位置来调整上下方向上的偏心距；通过
将第一定滑轮固定安装在滑动支架上，并将滑动支架安装在横梁结构的横梁本体上，使滑动支架在外力作用下可在横梁本体上滑动，从而使得滑动支架临近或远离第一支腿与横梁本体的连接处，由此即可调整待拔除水平冻结管左右方向上的偏心距。
23.(3)本发明的水平冻结管拔管装置上还设置有轨道定滑轮支架，轨道定滑轮支架为槽钢结构，槽钢结构的两个槽壁内侧分别安装有限制槽钢结构沿垂直于滑动方向运动的限位机构，可以保证轨道轮在沿轨道滑动时不会左右晃动。另外，本发明水平冻结拔管装置上还可以设置第三定滑轮和第四定滑轮，这两种定滑轮起到导向固定的作用，通过设置第三定滑轮和第四定滑轮可以实现将待拔除水平冻结管与拔管器支架通过钢丝绳和第三定滑轮以及第四定滑轮的导向作用固定在特定位置上，以使得在拔除水平冻结管时，在水平冻结管上产生的偏心距最小，更易拔除水平冻结管。
24.(4)本发明的水平冻结管拔管装置在实际操作中，钢丝绳和所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘的固定连接处与所述第二定滑轮的安装处关于水平冻结管的轴心对称，可以有效保证拔管器支架垂直于地连墙结构的立面。
附图说明
25.图1现有技术的水平冻结管拔管示意图；
26.图2本发明水平冻结管拔管器工作原理示意图；
27.图3本发明水平冻结管拔管器工作原理示意图；
28.图4本发明水平冻结管拔管器横梁结构主视图；
29.图5本发明拔管器支架上第一定滑轮和第四定滑轮安装位置示意图。
30.图中附图标记表示为：1
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地连墙结构；2
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待拔除水平冻结管冻结器法兰盘；3
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拔管器支架；4
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钢丝绳；5
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第一定滑轮；6
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工字钢轨道；7
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第二定滑轮；8
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卷扬机；9
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轨道定滑轮支架；10
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第一固定轴；11
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轨道轮；12
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限位轮；13
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第二固定轴；14
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第三定滑轮；15
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第四定滑轮。
具体实施方式
31.图2和图3分别为本发明所列举其中两种水平冻结管拔管器的工作原理示意图，图4为本发明水平冻结管拔管器横梁结构主视图，图5为本发明拔管器支架上第一定滑轮和第四定滑轮安装位置示意图。
32.实施例1
33.如图2和图5所示，本实施例水平冻结管拔管装置包括钢丝绳4、卷扬机8、拔管器支架3、第一定滑轮5、第二定滑轮7、第三定滑轮14和第四定滑轮15；拔管器支架3的第一端抵顶在地连墙结构1的立面上，第一定滑轮5固定安装在拔管器支架3的第二端上；第二定滑轮7固定安装在待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2上；第三定滑轮14固定安装在待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2所在的地连墙结构1的立面上；第四定滑轮15固定安装在拔管器支架3上；钢丝绳4的一端端头为钢钩结构，通过勾住冻结管的孔口管法兰盘与待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2固定连接，钢丝绳4的另一端依次绕过第一定滑轮5、第二定滑轮7、第四定滑轮15和第三定滑轮14并缠绕在卷扬机8的卷筒上；钢丝绳4和待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2的固定连接处与第二定滑轮7的固定安装处关于水平冻结管的轴心对称，可以保证拔管
器支架在钢丝绳拉紧时可以垂直于地连墙结构的立面。当钢丝绳4张紧拉拔待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2时，拔管器支架3被压紧在地连墙结构1的立面上并且与地连墙结构1的立面垂直。本实施例通过设置拔管器支架代替传统拔管方式中的脚手架作为受力支点，有效避免施工人员在拔管时可能产生的因脚手架变形、坍塌引发的人身安全风险，同时，通过设置拔管器支架、第一定滑轮和第二定滑轮可以有效消除待拔除冻结管在拔除时因受拉拔力而产生的偏心距，从而使水平冻结管更易拔除。第三定滑轮和第四定滑轮起到导向固定的作用，本实施例通过设置第三定滑轮和第四定滑轮可以实现将待拔除水平冻结管与拔管器支架通过钢丝绳和第三定滑轮以及第四定滑轮的导向作用固定在特定位置上，以使得在拔除水平冻结管时，在水平冻结管上产生的偏心距最小，更易拔除水平冻结管。
34.在本实施例中，拔管器支架3包括第一支腿、第二支腿和横梁结构，第一支腿的第一端和第二支腿的第一端分别抵顶在地连墙结构1的立面上，横梁结构的两端分别与第一支腿的第二端和第二支腿的第二端固定连接；第一定滑轮5安装在横梁结构上。第一支腿和第二支腿均为直径为76mm、长度4m的无缝钢管。在实际操作过程中，可通过调整拔管器支架在地连墙结构立面上的抵顶位置调整上下方向上的偏心距，保证冻结管和两个支腿位于同一直线上。
35.如图4所示，横梁结构包括横梁本体和滑动支架，横梁结构通过横梁本体的两端分别与第一支腿的第二端和第二支腿的第二端固定连接；第一定滑轮5固定安装在滑动支架上；滑动支架安装在横梁本体上，并且滑动支架在外力作用下可在横梁本体上滑动，以使得滑动支架临近或远离第一支腿与横梁本体的连接处，来调整待拔除水平冻结管左右方向上的偏心距。横梁本体为工字钢轨道6，滑动支架为轨道定滑轮支架9，轨道定滑轮支架为槽钢结构；第一定滑轮5固定安装在槽钢结构的槽底背面，槽钢结构的两个槽壁内侧分别安装有限制槽钢结构沿垂直于滑动方向运动的限位机构。限位机构包括第一固定轴10、轨道轮11、限位轮12和第二固定轴13，第一固定轴10的第一端固定安装在槽壁内侧面上，轨道轮11安装在第一固定轴10上，第一固定轴10的轴线和第二固定轴13的轴线相互垂直；第二固定轴13固定安装在第一固定轴10第二端上，限位轮12安装在第二固定轴13上；工字钢轨道6的其中一个翼板位于轨道轮11与槽钢结构的槽底之间，限位轮12与工字钢轨道6的腹板板面间隙配合，以保证轨道轮在沿轨道滑动时不会左右晃动。
36.工作原理：在将待拔除冻结管拔除时，先将拔管器支架的第一支腿和第二支腿的第一端抵顶在待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2所在的地连墙结构1的立面上，且第一支腿和第二支腿在地连墙结构1立面上的抵顶位置关于待拔除水平冻结管与地连墙结构1的固定连接处呈轴心对称分布。然后将钢丝绳带有钢钩结构的一端勾在冻结管的孔口管法兰盘上，从而使钢丝绳一端端头与待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2固定连接，接着将钢丝绳4的另一端依次绕过第一定滑轮5、第二定滑轮7、第四定滑轮15和第三定滑轮14并缠绕在卷扬机8的卷筒上，且钢丝绳4和待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2的固定连接处与第二定滑轮7的固定安装处关于水平冻结管的轴心对称。通过卷扬机拉紧钢丝绳，使拔管器支架与地连墙结构1的立面垂直，在钢丝绳的拉动作用下，滑动支架在横梁本体上滑动，带动第一定滑轮5到可以使待拔除水平冻结管所受到偏心距达到最小的位置，继续通过卷扬机增大钢丝绳上的拉拔力，即可将待拔除水平冻结管拔除。
37.在本实施例中，横梁结构可用钢管制作也可使用成品轨道调整，轨道轮11和限位
轮12为pvc材质或钢材质，其目的是调整待拔除水平冻结管左右方向的偏心距；且在实际现场使用时，拔管器支架3、钢丝绳4、第一定滑轮5、第四定滑轮15和横梁结构的共同重力有限，基本不影响拔管器支架上下方面的偏心距，或仅有在可接受范围内的微弱影响；在本实施例中，第三定滑轮14也可以固定安装在临近卷扬机8的地连墙结构1的立面上(如图3所示)，第三定滑轮14的位置仅需要避开脚手架和不影响施工即可，没有过高要求。本发明的要点在于调整待拔除水平冻结管受到拉拔力时的偏心距以及摆脱以脚手架为支点，本实施例的水平冻结管拔管装置在使用过程中可以使受力点完全与脚手架和工作平台脱离，避免脚手架施工平台因受力导致的变形、坍塌。
38.实施例2
39.如图3和图4所示，本实施例与实施例1的区别在于：第三定滑轮14是安装在与待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2所在的地连墙结构1相对的地连墙结构的立面上(即安装在待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2所在的地连墙结构1对面的地连墙结构的立面上)，拔管器支架3上只安装有第一定滑轮5而没有安装第四定滑轮15。钢丝绳4自第二定滑轮7引出之后至所述第三定滑轮14的距离比较大，钢丝绳4只需要调整很小的角度即可适应所述待拔除水平冻结管冻结器法兰盘2在地连墙结构1立面上相对位置的变化，因此不用设置所述第四定滑轮15。相对实施例1，本实施例的结构更加简单，需要安装设置的定滑轮个数最少，同样能够起到很好的水平冻结管拔除作用。
40.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。