专利名称：一种竖井或斜井混凝土和灌浆联合施工方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及水工建筑中的竖井，斜井进行混凝土衬砌和灌浆施工的方法及其设备，特别是一种连续的混凝土、灌浆联合施工方法及其该方法所采用的井壁爬升设备。
目前，各种竖井的混凝土施工，一般采用有爬杆液压千斤顶滑升模板施工方法，由于爬杆是受压构件，其稳定性限制了其承载力，因而需设置数量很多的爬杆，并对爬杆的加工及装配精度均要求很高，与爬杆相配套的提升机构亦相应增多，提升机构的增多占据了较多的钢筋绑扎和混凝土入仓的操作空间，施工不便。
斜井由于无法进行有爬杆滑升模板施工，故施工极为困难。斜井的衬砌方法通常采用如下几种1，钢管衬砌然后浇注混凝土方法(仅用于水工建筑物)，该方法工序复杂，因钢管制做、安装、混凝土浇注往往是多个单位分别作业，涉及施工单位多，协调困难。而且随着井径的增大，所需钢管的壁厚亦大幅度增加，如斜井井径9米，工作水头为500米时，钢管的壁厚需100mm以上，如此厚壁大口径的钢管无法加工及安装。因此凡需大直径钢管衬砌的斜井，只好将其分成多条，以减少其井径，从而使施工成本成倍增加，工期加长，同时也为工程的布置增加了难度。2，拖模施工方法，该方法工艺复杂，难度很大，需埋设高精度的导向轨道，同时要设置大功率的卷扬设备及与之相配套的固定装置。一般采用该方法，一次浇注段较长，往往达7-8米，而浇注混凝土的径向空间仅几十厘米，施工人员在这样的空间里进行钢筋绑扎、埋设予埋件、混凝土入仓及振捣，劳动强度大条件艰苦。由于模板长度大，混凝土入仓也非常困难。另外卷场设备的安全感差，如卷扬钢缆从卷筒一边换向另一边时，会发生跳动。牵引力的不均匀会引起脱轨。3，人工立模浇注，对于短小斜井来说，尽管工程量大，难度大，尚可以进行，但对长大的斜井几乎不能采用该方法。
对于水工建筑中的竖井和斜井在衬砌后还需进行灌浆处理。目前的做法均是采用卷扬机带动工作平台的方法，其工作条件很差，且由于上下联系不便，易发生误操作，影响安全和施工进度，还需附加稳定装置。
上述各种方法，在水工建筑物中均难实现混凝土浇注和灌浆的上下平行作业。
本发明的目的是提出一种地下水工建筑竖井和斜井的井壁混凝土、灌浆联合施工加固方法，及其用于该方法的井壁自撑爬升设备或称井壁爬升装置，以降低工程造价，缩短施工期。
本发明的目的是通过下述方法和装置实现的。
一种斜井、竖井的混凝土、灌浆联合加固施工方法，其步骤是(1)在地下开挖好的井底，按设计体型预浇一段混凝土，一般大于0.5-2米高。
(2)在浇好的井壁上安装井壁爬升装置。
(3)在爬升装置上安装工作平台，并按设计要求将模板安装在工作平台四周，模板与爬升装置之间的距离视混凝土的配合比设计而定，但不小于30cm。
(4)在模板形成的仓里绑扎钢筋，埋设予埋件，浇注混凝土并振捣密实。一次浇注高度以20-30cm为宜。
(5)振捣完成后，即启动爬升装置，带动模板向上至新的浇注段。
(6)重复(3)-(5)的步骤直至井顶完成混凝土浇注。
(7)当混凝土浇注有足够安全的高度，一般在30米以上，可将另一套井壁自撑爬升装置安装在井底。
(8)在井底的爬升装置上安装工作平台及造孔和灌浆设备。
(9)在井壁上造孔、灌浆。
(10)灌浆达到要求后，启动爬升装置至另一个需灌浆部位。
(11)重复(9)(10)步骤至灌浆完成。
一种用于实现上述方法的设备，即井壁爬升装置，其有一个刚性的与井径相应的上支撑体，上支撑体的周边均匀配置两个以上的上撑体楔块，楔块与上支撑体斜面配合，且可相互移动，下支撑体与上支撑体通过液压缸联接，并可相互移动。即，可将活塞固定在上支撑体上，将液压缸筒及其连固件作为下支撑体，或者反之将液压缸筒固定在上支撑体上，将活塞及其连固件作为下支撑体。下支撑体的靠混凝土壁一侧也是斜面，并配置下撑体楔块，楔块与下支撑体可相互移动。在上、下支撑体之间装主复位机构，使其相互移动后可恢复初始相对位置。上支撑体与上撑体楔块间装上复位机构，使楔块相对上支撑体移动后可复位，下支撑体与下撑体楔块间装下复位机构，功能亦然。
下支撑体靠下复位机构及液压缸的力将下撑体楔块紧压在混凝土壁上，并使下支撑体自撑不动，同时靠液压缸的力将上支撑体举起。上支撑体靠上复位机构及所述装置的重力将上撑体楔块压紧在混凝土壁上，使其自撑不动，靠主复位机构的力将下支撑体提起，完成一次爬升动作。
所述装置配备常规液压动力及操纵系统。并在上支撑体上固定模板系统，可用于混凝土浇注;固定平台及造孔灌浆设备可用于灌浆施工。
采用所述的方法及设备进行水工建筑工程斜井的混凝土加固施工，钢管衬砌已无必要，且井径已可不受限制，使工程布置趋于简化。与拖模加固方法相比，可省去拖模轨道、卷扬设备，使整个加固处理可成为流水作业，混凝土浇注与灌浆处理紧跟而行，各不干扰。用所述方法加固井壁、混凝土浇注仓高度仅20-30cm，钢筋绑扎及混凝土浇注、振捣均很容易。因设有与井径相同的工作平台，工作条件好，作业劳动强度低。作灌浆处理时，同样省去了卷扬设备及其配套的装置，工作平台大，稳定性好，可安装液压钻机等现代化造孔设备替代手风钻，减轻劳动强度，提高工效，易保证施工质量。对于竖井施工，可不采用有爬杆的滑模方法，操作空间大，施工方便。由此可见采用所述的方法和设备，不论在斜井或竖井的井壁加固施工中，均可大大简化施工布置，节约工程造价，缩短工期。
所述的井壁爬升装置，只需配置常规的液压操作系统即可实现其爬升的操作，其操作简单。由于所述装置是由带斜面的楔块支撑，因此，该装置无论是处于静止，还是在移动过程中，均完全自锁，且该装置自重加承载重量越大，其自锁稳定性越好，安全可靠。
值得指出的是，所述方法及设备，不仅限于水工建筑的井壁加固施工，也适用于矿井或地上的竖塔、斜塔的内壁加固施工。
另外所述装置不仅可以在井壁中自撑向上爬行进行相反的操作过程，还可向下回爬。
以下结合附图给出实施例，并对本发明作进一步描述。
图1，所述方法的斜井施工示意图。
图2，井壁爬升装置撑在竖井壁上俯视示意图。
图3，是图2的A-A剖视图。
图4，下支撑体为整体结构的井壁爬升装置剖视图。
图5，液压缸具复位功能的井壁爬升装置剖视图。
实施例一、图1示出爬升装置P自撑在预浇的混凝土壁13上，爬升装置上面安装工作平台及模板系统14，在混凝土仓内绑扎钢筋，设予理件，浇注混凝土，振捣后启动爬升装置P带动模板系统14爬升，当混凝土浇注平台上升至50米以上时，将另一套装有灌浆平台及钻孔灌浆设备的爬升装置自撑在井底，使混凝土浇注及灌浆上下平行作业。
图2、图3示出一种爬升装置的结构图，活塞1和上支架2固接构成上支撑体6，上支撑体6周边均布三个活塞1，活塞1上开油孔3与液压操纵系统连通，并在周边三处制成斜面，斜面处配有上撑体楔块8，楔块8与上支撑体6斜面配合，并有梯形槽9限位，可相互移动。上复位机构7是弹簧，撑在上支撑体6与楔块8之间。下支撑体12是三个分离的液压缸筒12，与活塞1相配，并可相对上支撑体6移动，活塞1上套在密封件4，下支撑体12外侧有斜面及下撑体楔块11，其配合关系与上支撑体相同，下复位机构10是弹簧，撑在下支撑体12与楔块11之间。主复位机构5也是弹簧，撑在上、下支撑体6、12之间，各楔块向混凝土壁13的侧面有凸出的纹路以增大摩擦力。
当液压缸15内注入压力液体，缸筒12有向下运动的趋势，缸筒12对楔块11有一向混凝土壁方向的分力，缸筒12内的液体压力越大，楔块11对混凝土壁13的正压力越大，摩擦力也越大，楔块11阻止缸筒12即下支撑体不能向下移动，缸筒内的压力液体对活塞1，即对上支撑体6产生向上的推力，由于上撑体楔块8不能阻止上支撑体6向上运动，上支撑体6相对撑在混凝土壁13上的下支撑体12向上移动。同时上复位机构7带动楔块8一同向上移动，并将楔块8在上支撑体6与混凝土13之间楔紧。然后放出缸筒12内的压力液体，上支撑体6的重力对上撑体楔块8亦有推向混凝土壁的正压力，使其不能向下移动，并阻止整个装置向下移动，主复位机构5和下复位机构10推动下支撑体12和下撑体楔块11向上移动复位，而完成一个爬升运动过程。
实施例二、图4示出了另一种爬升装置的结构，上支撑体6为一整体的刚性材料，其中部固定一活塞1，其周边有四处斜面且均布，斜面处配置上撑体楔块8，楔块8与上支撑体6之间有一复位装置7，其是液压缸。下支撑体12亦为整体刚性材料，其中部有液压缸筒与活塞1相配合，其周边亦有四处斜面并配置下撑体楔块11，下支撑体12与楔块11之间有下复位机构10，上、下支撑体间装主复位机构5，复位机构10、5均是液压缸。其余与实施例一相同。
实施例三、图5示出了所述装置的又一种结构，其活塞1两端均可充入压力液体，当液压缸15下腔注入压力液体，下支撑体12撑住井壁，举升上支撑体6，当上支撑体6撑住井壁，液压缸15上腔注入压力液体，使下支撑体12上升，此种结构的液压缸15兼有主复位机构5的功能。在上、下支撑体间置导柱16，限制两支撑体6、12的相互转动和行程。其余与实施例二相同。
权利要求
1.一种斜井、竖井的混凝土，灌浆联合加固施工方法，其特征在于(1)在开挖好的井底，预浇注大于0.5-2米高的混凝土衬砌；(2)在浇注好的井壁上安装井壁爬升装置；(3)在爬升装置上安装工作平台，平作平台周边安装模板，模板与爬升装置之间的距离大于30cm；(4)在混凝土仓内绑扎钢筋，埋设予埋件，浇注混凝土，振捣，一次浇注高度为20-30cm；(5)振捣完成后，启动爬升装置，带动模板向上至新的浇注段；(6)重复(3)-(5)步骤至井顶；(7)当混凝土浇注达30米以上，将另一套井壁爬升装置安装在井底；(8)在爬升装置上安装工作平台及造孔的灌浆设备；(9)在井壁上造孔，灌浆；(10)灌浆达到要求后，启动爬升装置至另一需灌浆部位。(11)重复(9)、(10)步骤至灌浆完成。
2.一种用于实现权利要求1所述方法的设备，即井壁爬升装置，其特征在于，有一个刚性的与井径相应的上支撑体6，上支撑体6的周边均匀配置两个以上的上撑体楔块8，楔块8与上支撑体6斜面配合，且可相互移动，下支撑体12与上支撑体6通过液压缸15联接，并可相互移动，下支撑体12的靠井壁一侧也是斜面，斜面处配置下撑体楔块11，并可相互移动，上、下支撑体6、12之间装主复位机构5，上支撑体6与上撑体楔块8间装上复位机构7，下支撑体12与下撑体楔块11间装下复位机构10。
3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，下支撑体12是两个以上分体的，或是整体的。
全文摘要
一种竖井或斜井的混凝土和灌浆联合施工方法及采用的井壁爬升设备，该设备有上支撑体和下支撑体，支撑体的外侧呈斜面，并配置楔块，靠液压缸力和设备重力，可将楔块紧压在混凝土壁上，上、下支撑体交替支撑在井壁上，使其沿井壁向上爬升。要所述设备上安装混凝土浇注平台，浇注混凝土后即向上爬升，在混凝土浇注平台下，平行安放另一台所述设备并在其上安装灌浆工作平台，可实现混凝土浇注和灌浆的上下平行作业，降低成本、工期。
文档编号E21D5/12GK1063528SQ9110054
公开日1992年8月12日 申请日期1991年1月25日 优先权日1991年1月25日
发明者李鹏程 申请人:李鹏程