一种用于基坑支护施工的可调节伞状内支撑装置 【技术领域】
本发明一种用于基坑支护施工的可调节伞状内支撑装置，属市政工程施工设备领域，具体涉及基坑支护施工装置。
背景技术
目前，在市政管涵工程施工时，为了确保工程的质量和施工的安全，基坑支护多采用桩体加内支撑的支护方法，对于呈带状的市政管道基坑和箱涵基坑，一般采用钢板桩加内支撑的方式，其内支撑多采用一定直径的钢管，以3m-5m的间距间隔支护在基坑中。采用此种方式，基坑安全，但对于施工却很不方便。当基坑较深且内支撑间距较密时将严重影响内支撑标高以下的基坑土方的开挖。
如图1和图2所示，在某一基坑J中，三个内支撑Z-1、Z-2和Z-3平行设置，间距为B，在现场施工时，通常当基坑土方开挖到内支撑标高以下1.0米左右时即首先设置内支撑Z-1，内支撑Z-1对基坑土体的作用范围为B，内支撑1左右两侧分别为B/2，当土方开挖范围超过B/2时，需要及时设置内支撑Z-2、Z-3，这样才能保证基坑施工的安全。此时由于内支撑Z-2和内支撑Z-3的存在，致使内支撑Z-1以下原本就很难完全开挖的土方(见图中阴影部份所示)其开挖就更加困难了。并依此类推，随着内支撑数量的增多，将使施工难度更大，工程进度势必缓慢。
究其根源，如上所述主要是因基坑内间隔平行设置的固定结构内支撑妨碍了挖土机正常挖掘作业，增加了挖土工程难度，大大影响了基坑施工进度。为此，必须改变现行市政管道基坑和箱涵基坑支护施工中的内支撑设置方式及其结构。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于基坑支护施工的可调节伞状内支撑装置，尽可能避免内支撑构件对挖土机掘进的阻碍，从而提高基坑土方开挖速度和工程的施工进度。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明用于基坑支护施工的可调节伞状内支撑装置，包括支护系统和套筒式支护杆系，特点是套筒式支护杆系由两个金属套筒和活动支撑杆组成，两个金属套筒局部重叠套接，该局部重叠套接部份的对应连接孔经螺栓连接构成其中部可伸缩的腰域，中部腰域两侧套筒部份为端域，端域的周围表面轴向对称均匀分配为至少三面轴向滑道，轴向滑道由至少三条设有滑轨的滑槽组成，滑槽内轴向间隔设有定位孔和定位板；活动支撑杆由单节活动支撑杆和多节折叠活动支撑杆组成，多节折叠活动支撑杆的各节杆之间通过定位螺栓连接副连接，可控其伸展、回缩并定位，活动支撑杆一端的连接耳经可调节螺栓连接与滑轮连接，滑轮配合安装在滑轨中，从而使活动支撑杆与套筒端域的轴向滑道配合连接。
本发明设计，通过改变两个重叠套接的套筒连接孔的相对连接位置，使腰域相对外伸和内缩而调节套接腰域的长度，即通过调节内支撑装置的实际总长度，从而调整内支撑装置端域的两端头使其分别支顶至基坑墙面，以满足对不同宽度基坑的主体支护需求；同时，为保证安全挖掘施工的需要，通过端域周围各轴向滑道面滑槽中配置的活动支撑杆在各自滑槽内的轴向运动，并由滑槽内的定位孔和定位板定位，即可调整活动支撑杆在端域表面滑槽中相对于端域两端头的距离，继而可进一步通过调节连接活动支撑杆与滑轮的可调节螺栓连接副，再配套启用滑道中对应配置活动支撑杆：当松开可调节螺栓连接副螺帽时，一方面滑轮7可相对该螺栓为轴转动，故活动支撑杆可通过滑轮沿滑轨的滚动而在滑槽中作轴向移动，另一方面活动支撑杆的连接端可绕该螺栓为轴转动，故能使活动支撑杆的另一端偏离轴向滑槽而跷起，从而使活动支撑杆以该螺栓连接端为原点作径向外偏转动，呈斜向外伸状态；当紧固螺栓连接副螺帽时，活动支撑杆则不能相对于轴向滑槽作径向偏转运动，即被定位，但活动支撑杆仍可通过滑轮在滑槽中沿滑轨滑动，通过采用定位板和定位孔使之在滑槽内定位。
此外，通过旋拧多节折叠支撑杆之间定位螺栓连接副，可使之伸展并定位，从而调整活动支撑杆至需要的伸展长度和斜伸方位，在内支撑装置端域各滑道面的滑槽，对应伸出不同长度的斜伸支撑杆，并伸达至端域的两端头所支顶的基坑墙面周围，对基坑墙面形成一定半径范围的多杆伞状支撑，从而增加了对基坑的支护强度。
本发明内支撑装置，设计创新，科学简捷，能在减少平行设置的内支撑密度的情况下，通过对基坑墙面形成一定半径范围的多杆伞状支撑，不仅增强对基坑土体的支护强度，并且有利于在基坑内掘进挖土，在确保安全施工的条件下，加快施工进度。有利于提升基坑的掘进挖土速度，提高施工效率，加快工程施工进度，并且本装置使用和维修方便，成本低，可重复使用。
【附图说明】
图1是现有基坑支护俯视示意图
图2是现有基坑支护剖面示意图
图3是本发明装置腰域重叠套接示意图
图4是本发明滑槽滑轨示意图
图5是本发明活动支撑杆与滑轮连接示意图
图6是图5活动支撑杆与滑轮连接的A-A向示意图
图7是本发明金属圆套筒端域四面滑道示意图
图8是本发明金属正四面体套筒端域四面滑道示意图
图9是本发明内支撑装置一圈伞状支撑示意图
图10是本发明内支撑装置两圈伞状支撑示意图
【具体实施方式】
现结合附图对本发明进一步说明是如何实施的：
例1两个正四面体金属套筒套接：
两个正四面体金属套筒1和套筒2局部重叠套接，套筒内腔有钢结构支架J，套筒1和套筒2的局部重叠套接部份对应开设有连接孔K，通过连接螺栓L将其连接，组成中部可伸缩的腰域Y，中部腰域Y两侧套筒部份为端域D，在正四边体套筒端域D地四个面即为端域D的四面轴向滑道3(如图8所示)，每面滑道3设有三个滑槽4，每道滑槽4内有轴向滑轨5、轴向间隔设有定位孔4-1和定位板4-2，每面滑道3的三个滑槽4内配置的活动支撑杆6分别是单节活动支撑杆61、二节折叠活动支撑杆62和三节折叠活动支撑杆63，二节、三节折叠活动支撑杆通过定位螺栓连接副8连接定位，每个活动支撑杆6一端的连接耳6R经调节螺栓连接副9与滑轮7连接，滑轮7在各自的滑槽4内与滑轨5配合，作轴向移动，通过调节连接活动支撑杆与滑轮的可调节螺栓连接副9的松开或紧固，配套启用滑道中对应配置活动支撑杆：当松开可调节螺栓连接副9的螺帽时，滑轮7可相对该螺栓为轴转动，故活动支撑杆6可通过滑轮7沿滑轨5的滚动而在滑槽4中作轴向移动，而活动支撑杆6的连接端可绕该螺栓为轴转动，故能使活动支撑杆6另一端偏离轴向滑槽4而跷起，从而活动支撑杆6以该螺栓连接端为原点作径向外偏转运动而呈斜向外伸状态；当紧固螺栓连接副9螺帽时，活动支撑杆则不能相对于轴向滑槽作径向偏转运动，即被定位；此时活动支撑杆6仍可通过滑轮7在滑槽4中沿滑轨5滑动，通过采用定位板4-2和定位孔4-1使之在滑槽4内定位。
本发明套筒式支护杆系与支护系统锁口梁或腰梁按现有技术连接。
基坑施工时，首先根据基坑挖掘的宽度，调节本发明的内支撑装置中部的可伸缩的腰域Y，松开螺栓L，调整套筒1和套筒2的重叠部份的长度，使本发明内支撑装置端域两端头之间的总长度与基坑宽度相当，然后将此第一个本发明内支撑装置BZ-1支撑在已挖掘段基坑相对的两个土体面之间，使此内支撑装置端域的两端头垂直支顶在基坑的两土体墙面，形成对对基坑土体墙面的主体支护，随着基坑挖掘的进展，在保证安全施工的前提下，可不急于设置与第一个内支撑装置BZ-1平行的内支撑装置BZ-2，而是相应启用本内支撑装置端域D表面的四面轴向滑道滑槽内的活动支撑杆6，通过活动支撑杆6一端的滑轮7均可使之活动支撑杆6在其滑槽4内移动：松开活动支撑杆6与滑轮7的可调节连接螺栓9，活动支撑杆6通过滑轮7沿滑轨5的滚动而相对滑槽作轴向移动，紧固可调节螺栓9时，活动支撑杆6可通过滑轮7沿滑轨5滑动而相对滑槽4作轴向移动，并可按需要以定位板4-2将其调整定位在滑槽4的定位孔4-1中，从而即调整了该活动支撑杆在端域表面滑槽中相对于端域两端头的距离，继而可再进一步相应启用滑道中对应配置的活动支撑杆6的斜向外伸，首先可启动单节活动支撑杆61斜向外伸：松开可调节螺栓连接副9的螺帽，通过活动支撑杆连接耳6R绕可调节螺栓连接副9轴转动，使活动支撑杆61绕该螺栓相对于轴向滑槽4作径向偏转移动，按需要伸达至端域的两端头所支顶的基坑土体面周围，再通过紧固可调节螺栓连接副9的螺帽，即使活动支撑杆61定位在需要的径向偏转方位，对基坑土体面形成一定半径范围的由四个活动支撑杆61组成的一圈斜伸支撑杆伞状支撑(见图9)，由此对基坑土体的支护作用范围增大至W1，明显大于现有技术内支撑的支护作用范围B；
随着施工进行，当开挖范围至可支护的范围W1/2之外时，即可同理启动二节活动支撑杆62的斜向伸出，并旋拧螺栓连接副8，展开伸长并转动使其斜向外伸并调整定位至需要的长度和斜伸方位，使伸达至端域的两端头所支顶的基坑墙面周围，在上述四个活动支撑杆61组成的第一圈斜伸支撑杆外围，形成由四个活动支撑杆62组成的第二圈斜伸支撑杆(见图10)，从而对基坑土体起到更大范围的伞状支撑支护作用，使对基坑土体的支护作用范达至W2，而W2明显大于W1。
随着施工进行，同理，可启动三节活动支撑杆63的斜向伸出，依次形成由可四个活动支撑杆61、四个活动支撑杆62和四个活动支撑杆63构成的三圈斜伸伞状内支撑杆支护。
以上描述充分说明了本发明可调节伞状支撑装置取代了现有技术内支撑的平行设置方式和固定方式，无疑，在两个相邻的可调节伞状支撑装置的对应斜伸活动支撑杆61、对应斜伸活动支撑杆62或63之间，形成了相对开阔K的挖掘场地，避开了挖土机的挖掘操作曲线，因此在保证安全施工的前提下，有利于提高挖掘速度，加快施工进度。
随着施工顺利进展至后期回填土方，待基坑土方回填到一定高度后，可以松开滑槽4之定位孔4-1中的定位板4-2、活动支撑杆中的定位螺栓连接副8的螺帽、可调节螺栓连接副9，使之全都折叠、归位至滑槽4中，然后再回缩腰域Y，并实施相应维护保养，以备下期工程使用。
例2两个圆筒形金属套筒套接：
以圆筒体金属套筒为例，如图7所示，可以将端域部份的圆周表面轴向对称均匀分成四面轴向滑道，在每面滑道中设有三个滑槽，其余实施方式均与上述例1相同。