一种可调拼装角度的竖井管片吊具及竖井管片拼装方法与流程

1.本发明涉及竖井施工技术领域，具体涉及一种可调拼装角度的竖井管片吊具及竖井管片拼装方法。


背景技术：

2.竖井施工是指向下竖直掘进、砌壁(形成井筒)和设备安装等作业的总称，老式井筒的深度浅、井径小、服务年限短，横断面多为矩形，常采用木井框支护；随着井深及井径的增加，地压成倍加大，木井框的支护难以胜任，井筒多采用石材、钢筋、混凝土砌成，这种方式需要等待混凝土凝固，耗时长，施工周期长，施工过程中影响井筒强度的因素多，质量管控难度大，长期困扰竖井施工。
3.为解决这一问题，工程人员将盾构施工中采用预制管片拼装成环形支护的方式应用到竖井施工中，形成了利用竖井管片纵向拼装竖井井筒的施工方式，这样一来，现场施工无需等待混凝土凝固，在工厂预制竖井管片时，可通过出厂检测剔除质量不合格的竖井管片，确保井筒质量，虽然解决了上述问题，但在实际施工时，由于竖井管片在重量及重心上存在差异(根据立井的深度，下部的管片内部置筋更多一些或者混凝土标号高一些，上部的管片内部置筋少一些或者混凝土标号低一些，上部和下部管片的重量不同，重心也不在同一个位置)，且管片呈弧形、自重较大(通常在2吨以上)，现有盾构施工中的管片吊具难以使竖井管片的拼装角度保持在大致垂直于水平面的状态，并使竖井管片的下端面及两侧面完全露出，难以适用，现有盾构施工中拼装方法对于轴线处于竖直状态的竖井井筒拼装而言，也并不适用，亟需一种专门用于竖井管片吊装的吊具及一种竖井管片的拼装方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种竖井管片吊具，该吊具能够适用于竖井管片的吊装，吊装的稳定性和安全性好，在吊装时，还能够根据需求调整管片的拼装角度；本发明还提供一种竖井管片拼装方法，采用该方法进行竖井管片拼装作业时，操作简单，对位难度小，能够适应不同类型、不同规格的管片拼装，拼装效率高，安全性好。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案中的产品是，拼装角度可调的竖井管片吊具，包括：
6.吊臂，所述吊臂具有沿待吊装管片径向方向水平延伸的第一支臂和沿该管片高度方向竖直延伸的第二支臂，所述第二支臂的上端部与所述第一支臂的端部垂直连接，使所述吊臂呈倒j形，所述第一支臂的侧面开设有沿厚度方向贯穿所述第一支臂的吊装孔；
7.吊装板，所述吊装板连接在所述第一支臂的下表面并位于所述吊装孔的一侧，所述吊装板的两端部沿所述管片的周向方向延伸并对称分布在所述第一支臂的两侧，所述吊装板上开设有多个竖直通孔，所述竖直通孔用于穿设连接所述吊装板和所述管片的第一连接螺栓，在吊装所述管片时，所述吊装板的下表面与所述管片的上端面相贴合并抵紧；
8.抵紧块，所述抵紧块连接在所述第二支臂的下端部，所述抵紧块上开设有多个水
平通孔，所述水平通孔沿所述管片的径向方向延伸，所述水平通孔用于穿设连接所述抵紧块和所述管片的第二连接螺栓，在吊装所述管片时，所述抵紧块朝向所述管片的侧面与所述管片的外壁面相贴合并抵紧；
9.配重组件，所述配重组件设置在所述第一支臂远离所述第二支臂的一侧，所述配重组件的重心位于所述第一支臂的轴线与所述管片的重心构成的虚拟平面上，所述配重组件包括连接杆、平衡块及配重砝码，所述连接杆沿平行于所述第一支臂轴线的方向延伸，所述连接杆的一端部与所述第一支臂相连接，另一端部与所述平衡块相连接，所述配重砝码可拆卸地连接在所述平衡块上。
10.优选地，所述吊装孔具有至少两个吊装位，这两个所述吊装位沿所述第一吊臂的延伸方向间隔设置。
11.优选地，所述吊装孔呈u形或w形。
12.优选地，所述吊装板包括与所述第一支臂相连接的吊装钢板，以及连接在所述吊装钢板下表面的聚氨酯衬板，在吊装所述管片时，所述聚氨酯衬板的下表面与所述管片的上端面相贴合并抵紧。
13.优选地，所述抵紧块包括与所述第二支臂相连接的抵紧钢板，以及连接在所述抵紧钢板上的聚氨酯衬块，在吊装所述管片时，所述聚氨酯衬块朝向所述管片的表面与所述管片的外壁面相贴合并抵紧。
14.优选地，所述平衡块上开设有定位槽，所述定位槽的截面呈上底长下底短的等腰梯形，所述定位槽的底壁连接有向上延伸的螺杆，所述配重砝码穿设在所述螺杆上并通过碟形螺母锁紧。
15.进一步优选地，所述配重砝码有多块，位于最下方的所述配重砝码嵌设在所述定位槽内。
16.优选地，所述连接杆可轴向移动地连接在所述第一支臂上，在所述连接杆轴向移动时，能够调整所述配重组件重心的位置，改变所述管片在径向方向上的倾斜角度。
17.为达到上述目的，本发明采用的技术方案中的方法是，竖井管片拼装方法，采用上述任意一种拼装角度可调的竖井管片吊具进行拼装，所述竖井管片拼装方法包括以下步骤：
18.s1.连接管片，将所述第一连接螺栓穿过所述竖直通孔并拧紧在所述管片上端面的第一螺纹孔内，使所述吊装板的下表面与所述管片上端面相贴合并抵紧，再将所述第二锁紧螺栓穿过所述水平通孔并拧紧在所述管片外壁面的第二螺纹孔内，使所述抵紧块朝向所述管片的侧面与所述管片外壁面相贴合并抵紧；
19.s2.起吊管片，将吊环插入或挂入所述吊装孔，吊起所述吊臂，使所述管片的下端面离地，离地间隙保持在1至3厘米；
20.s3.调整管片倾角，目测所述管片在径向方向上的倾斜程度，并对应拆装所述配重砝码，将所述管片调整至垂直于水平面；
21.s4.转运管片，通过所述吊环带动所述吊臂移动，将所述管片转运至待拼装区域的上方，再降下所述管片，直至所述管片的下端面距所述待拼装区域上定位销的高度为1至3厘米；
22.s5.拆装所述配重砝码，使所述管片在径向方向上向外或向内倾斜设定角度，以便
观察所述定位销上端部的锥形面及所述管片下端面定位销孔的孔口部；
23.s6.缓慢降下所述管片，直至所述锥形面的一部分或全部进入所述孔口部；
24.s7.拆装所述配重砝码，将所述管片调整至垂直于水平面，再降下所述管片，使所述定位销插入所述定位销孔，直至所述管片的下端面贴合在所述待拼装区域的下级管片的上端面上，完成所述管片的拼装。
25.优选地，步骤s4中的设定角度不超过
±5°
，步骤s6中缓慢降下所述管片的速度不超过1cm/min。
26.由于上述技术方案运用，本发明提供的拼装角度可调的竖井管片吊具与现有技术相比具有下列优点：
27.1.在吊装管片时，能够通过锁紧连接螺栓，使吊装板和抵紧块分别贴合抵紧管片的上端面和外壁面，确保管片与吊具的相对位置保持锁定，吊装稳定性更好。
28.2.通过使吊装板沿管片的周向方向延伸并对称分布在第一支臂的两侧，使配重组件的重心及第二支臂的轴线位于第一支臂的轴线与管片的重心构成的虚拟平面上，在吊装管片时，能够避免管片在周向方向上出现倾斜，吊装安全性更好。
29.3.由于配重砝码可拆卸地连接在平衡块上，既能够在吊运过程中通过拆卸配重砝码改变配重组件重心的位置，将管片调整至垂直于水平面的状态，确保吊运安全性，又能够在对位过程中通过拆卸配重砝码改变配重组件重心的位置，调整管片在径向方向上的倾斜角度(拼装角度)，利用管片沿径向方向向外或向内的倾斜来监测定位销的对位，确保拼装效果及拼装效率。
30.由于上述技术方案运用，本发明提供的竖井管片拼装方法与现有技术相比具有下列优点：
31.操作简单，对位难度小，能够适应不同类型、不同规格的管片拼装，拼装效率高，安全性好。
附图说明
32.图1是本发明中拼装角度可调的竖井管片吊具吊装管片进行拼装时的立体示意图。
33.图2是图1中a处的局部放大示意图。
34.图3、图4是图2中拼装角度可调的竖井管片吊具的立体示意图。
35.图5是图3的主视示意图。
36.图6是图5的左视示意图。
37.图7是图5的仰视示意图。
38.其中：10.吊臂；11.第一支臂；111.吊装孔；112.吊装位；12.第二支臂；20.吊装板；21.竖直通孔；22.第一连接螺栓；23.吊装钢板；24.聚氨酯衬板；30.抵紧块；31.水平通孔；32.第二连接螺栓；33.抵紧钢板；34.聚氨酯衬块；40.配重组件；41.连接杆；42.平衡块；421.定位槽；422.螺杆；423.碟形螺母；43.配重砝码；51.管片；52.待拼装区域；53.定位销；54.下级管片；55.吊环；56.钢丝绳。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
40.如图1至7所示，本发明提供的拼装角度可调的竖井管片吊具，包括：吊臂10、吊装板20、抵紧块30、配重组件40，其中，吊臂10具有沿待吊装管片51径向方向水平延伸的第一支臂11和沿该管片51高度方向竖直延伸的第二支臂12，第二支臂12的上端部与第一支臂11的端部垂直连接，使吊臂10呈倒j形，为增加强度，吊臂10为箱体式结构，第一支臂11的侧面开设有沿厚度方向贯穿第一支臂11的吊装孔111，吊装孔111用于安装吊环55；吊装板20连接在第一支臂11的下表面并位于吊装孔111的一侧，吊装板20的两端部沿管片51的周向方向延伸并对称分布在第一支臂11的两侧，吊装板20上开设有两个竖直通孔21，这两个竖直通孔21对称分布在第一支臂11的两侧，竖直通孔21用于穿设连接吊装板20和管片51的第一连接螺栓22，在吊装管片51时，吊装板20的下表面与管片51的上端面相贴合并抵紧；抵紧块30连接在第二支臂12的下端部，抵紧块30上开设有两个水平通孔31，这两个水平通孔31对称分布在第二支臂12的两侧，水平通孔31沿管片51的径向方向延伸，水平通孔31用于穿设连接抵紧块30和管片51的第二连接螺栓32，在吊装管片51时，抵紧块30朝向管片51的侧面与管片51的外壁面相贴合并抵紧；配重组件40设置在第一支臂11远离第二支臂12的一侧，配重组件40的重心及第二支臂12的轴线均位于第一支臂11的轴线与管片51的重心构成的虚拟平面上，配重组件40包括连接杆41、平衡块42及配重砝码43，连接杆41沿平行于第一支臂11轴线的方向延伸，连接杆41的一端部与第一支臂11相连接，另一端部与平衡块42相连接，配重砝码43可拆卸地连接在平衡块42上。
41.这样设置的好处在于：
42.1.在吊装管片时，能够通过锁紧连接螺栓，使吊装板和抵紧块分别贴合抵紧管片的上端面和外壁面，确保管片与吊具的相对位置保持锁定，吊装稳定性更好。
43.2.通过使吊装板沿管片的周向方向延伸并对称分布在第一支臂的两侧，使配重组件的重心及第二支臂的轴线位于第一支臂的轴线与管片的重心构成的虚拟平面上，在吊装管片时，能够避免管片在周向方向上出现倾斜，吊装安全性更好。
44.3.由于配重砝码可拆卸地连接在平衡块上，既能够在吊运过程中通过拆卸配重砝码改变配重组件重心的位置，将管片调整至垂直于水平面的状态，确保吊运安全性，又能够在对位过程中通过拆卸配重砝码改变配重组件重心的位置，调整管片在径向方向上的倾斜角度(拼装角度)，利用管片沿径向方向向外或向内的倾斜来监测定位销的对位，确保拼装效果及拼装效率。
45.为进一步提升该吊具对不同重量管片的匹配性，扩大适用范围，在本实施例中，吊装孔11呈u形，吊装孔111具有两个吊装位112，这两个吊装位112沿第一吊臂11的延伸方向间隔设置，吊环55设置在不同的吊装位112时，该吊具的受力点会在第一吊臂11的延伸方向上发生变化，从而改变配重组件40、管片51距受力点的距离，实现以同一配重组件40来适应不同重量的管片51的技术效果，从而适应不同类型或规格的管片51。
46.进一步地，平衡块42上开设有定位槽421，定位槽421的截面呈上底长下底短的等腰梯形，定位槽421的底壁连接有向上延伸的螺杆422，配重砝码43呈片状，配重砝码43穿设在螺杆422上并通过碟形螺母423锁紧，配重砝码43有多块，位于最下方的配重砝码43嵌设
在定位槽421内，这样设置的好处在于，能够更加方便地拆装配重砝码43。
47.进一步地，连接杆41可轴向移动地连接在第一支臂11上，在连接杆41轴向移动时，也能够调整配重组件40重心的位置，改变管片51在径向方向上的倾斜角度，当然，第一支臂11上必然设有锁紧连接杆41的锁紧机构，以避免管片51倾斜后连接杆41出现自发移动，锁紧机构可采用顶丝等现有技术实现，在此不再赘述。
48.为避免损坏管片51的上端面及外壁面，在本实施例中，吊装板20包括与第一支臂11相连接的吊装钢板23，以及连接在吊装钢板23下表面的聚氨酯衬板24，在吊装管片51时，聚氨酯衬板24的下表面与管片51的上端面相贴合并抵紧；抵紧块30包括与第二支臂12相连接的抵紧钢板33，以及连接在抵紧钢板33上的聚氨酯衬块34，在吊装管片51时，聚氨酯衬块34朝向管片51的表面与管片51的外壁面相贴合并抵紧，同时，聚氨酯衬板24和聚氨酯衬块34还具有耐磨性好，使用寿命长的优点，能够大幅延长该吊具的使用寿命。
49.本发明还提供一种竖井管片拼装方法，采用上述拼装角度可调的竖井管片吊具进行拼装，该竖井管片拼装方法包括以下步骤：
50.s1.连接管片，将第一连接螺栓穿过竖直通孔并拧紧在管片上端面的第一螺纹孔内，使吊装板的下表面与管片上端面相贴合并抵紧，再将第二锁紧螺栓穿过水平通孔并拧紧在管片外壁面的第二螺纹孔内，使抵紧块朝向管片的侧面与管片外壁面相贴合并抵紧；
51.s2.起吊管片，将吊环插入或挂入吊装孔，吊起吊臂，使管片的下端面离地，离地间隙保持在1至3厘米；
52.s3.调整管片倾角，目测管片在径向方向上的倾斜程度，并对应拆装配重砝码或调整连接杆的位置或改变吊环的吊装位，将管片调整至垂直于水平面；
53.s4.转运管片，通过吊环带动吊臂移动，将管片转运至待拼装区域的上方，再降下管片，直至管片的下端面距待拼装区域上定位销的高度为1至3厘米；
54.s5.拆装配重砝码或调整连接杆的位置或改变吊环的吊装位，使管片在径向方向上向外或向内倾斜设定角度，以便从侧向目视观察定位销上端部的锥形面及管片下端面定位销孔的孔口部；
55.s6.缓慢降下管片，直至锥形面的一部分或全部进入孔口部；
56.s7.拆装配重砝码，将管片调整至垂直于水平面，再降下管片，使定位销插入定位销孔，直至管片的下端面贴合在待拼装区域的下级管片的上端面上，完成管片的拼装。
57.采用该方法进行管片的拼装作业，操作简单，对位难度小，能够适应不同类型、不同规格的管片拼装，拼装效率高，安全性好。
58.优选地，步骤s4中的设定角度不超过
±5°
，避免因角度过大对吊装安全性造成影响，步骤s6中缓慢降下管片的速度不超过1cm/min。
59.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种拼装角度可调的竖井管片吊具，其特征在于，包括：吊臂，所述吊臂具有沿待吊装管片径向方向水平延伸的第一支臂和沿该管片高度方向竖直延伸的第二支臂，所述第二支臂的上端部与所述第一支臂的端部垂直连接，使所述吊臂呈倒j形，所述第一支臂的侧面开设有沿厚度方向贯穿所述第一支臂的吊装孔；吊装板，所述吊装板连接在所述第一支臂的下表面并位于所述吊装孔的一侧，所述吊装板的两端部沿所述管片的周向方向延伸并对称分布在所述第一支臂的两侧，所述吊装板上开设有多个竖直通孔，所述竖直通孔用于穿设连接所述吊装板和所述管片的第一连接螺栓，在吊装所述管片时，所述吊装板的下表面与所述管片的上端面相贴合并抵紧；抵紧块，所述抵紧块连接在所述第二支臂的下端部，所述抵紧块上开设有多个水平通孔，所述水平通孔沿所述管片的径向方向延伸，所述水平通孔用于穿设连接所述抵紧块和所述管片的第二连接螺栓，在吊装所述管片时，所述抵紧块朝向所述管片的侧面与所述管片的外壁面相贴合并抵紧；配重组件，所述配重组件设置在所述第一支臂远离所述第二支臂的一侧，所述配重组件的重心位于所述第一支臂的轴线与所述管片的重心构成的虚拟平面上，所述配重组件包括连接杆、平衡块及配重砝码，所述连接杆沿平行于所述第一支臂轴线的方向延伸，所述连接杆的一端部与所述第一支臂相连接，另一端部与所述平衡块相连接，所述配重砝码可拆卸地连接在所述平衡块上。2.根据权利要求1所述的拼装角度可调的竖井管片吊具，其特征在于：所述吊装孔具有至少两个吊装位，这两个所述吊装位沿所述第一吊臂的延伸方向间隔设置。3.根据权利要求1所述的可调拼装角度的竖井管片吊具，其特征在于：所述吊装孔呈u形或w形。4.根据权利要求1所述的拼装角度可调的竖井管片吊具，其特征在于：所述吊装板包括与所述第一支臂相连接的吊装钢板，以及连接在所述吊装钢板下表面的聚氨酯衬板，在吊装所述管片时，所述聚氨酯衬板的下表面与所述管片的上端面相贴合并抵紧。5.根据权利要求1所述的拼装角度可调的竖井管片吊具，其特征在于：所述抵紧块包括与所述第二支臂相连接的抵紧钢板，以及连接在所述抵紧钢板上的聚氨酯衬块，在吊装所述管片时，所述聚氨酯衬块朝向所述管片的表面与所述管片的外壁面相贴合并抵紧。6.根据权利要求1所述的拼装角度可调的竖井管片吊具，其特征在于：所述平衡块上开设有定位槽，所述定位槽的截面呈上底长下底短的等腰梯形，所述定位槽的底壁连接有向上延伸的螺杆，所述配重砝码穿设在所述螺杆上并通过碟形螺母锁紧。7.根据权利要求6所述的拼装角度可调的竖井管片吊具，其特征在于：所述配重砝码有多块，位于最下方的所述配重砝码嵌设在所述定位槽内。8.根据权利要求1所述的拼装角度可调的竖井管片吊具，其特征在于：所述连接杆可轴向移动地连接在所述第一支臂上，在所述连接杆轴向移动时，能够调整所述配重组件重心的位置，改变所述管片在径向方向上的倾斜角度。9.一种竖井管片拼装方法，采用权利要求1至8中任意一项所述的拼装角度可调的竖井管片吊具进行拼装，所述竖井管片拼装方法包括以下步骤：s1.连接管片，将所述第一连接螺栓穿过所述竖直通孔并拧紧在所述管片上端面的第一螺纹孔内，使所述吊装板的下表面与所述管片上端面相贴合并抵紧，再将所述第二锁紧
螺栓穿过所述水平通孔并拧紧在所述管片外壁面的第二螺纹孔内，使所述抵紧块朝向所述管片的侧面与所述管片外壁面相贴合并抵紧；s2.起吊管片，将吊环插入或挂入所述吊装孔，吊起所述吊臂，使所述管片的下端面离地，离地间隙保持在1至3厘米；s3.调整管片倾角，目测所述管片在径向方向上的倾斜程度，并对应拆装所述配重砝码，将所述管片调整至垂直于水平面；s4.转运管片，通过所述吊环带动所述吊臂移动，将所述管片转运至待拼装区域的上方，再降下所述管片，直至所述管片的下端面距所述待拼装区域上定位销的高度为1至3厘米；s5.拆装所述配重砝码，使所述管片在径向方向上向外或向内倾斜设定角度，以便观察所述定位销上端部的锥形面及所述管片下端面定位销孔的孔口部；s6.缓慢降下所述管片，直至所述锥形面的一部分或全部进入所述孔口部；s7.拆装所述配重砝码，将所述管片调整至垂直于水平面，再降下所述管片，使所述定位销插入所述定位销孔，直至所述管片的下端面贴合在所述待拼装区域的下级管片的上端面上，完成所述管片的拼装。10.根据权利要求9所述的竖井管片拼装方法，其特征在于：步骤s4中的设定角度不超过
±5°
，步骤s6中缓慢降下所述管片的速度不超过1cm/min。

技术总结
本发明提供的拼装角度可调的竖井管片吊具，包括吊臂、吊装板、抵紧块、配重组件，吊臂的第一支臂上设有吊装孔，吊装板位于吊装孔一侧，其两端部沿管片的周向方向延伸并对称分布在第一支臂两侧，配重组件的重心位于第一支臂的轴线与管片的重心构成的虚拟平面上，配重组件包括平衡块、连接平衡块和第一支臂的连接杆、可拆卸地连接在平衡块上的配重砝码，在吊装管片时，能够露出管片的下端面及两侧面，避免管片在周向方向上出现倾斜，吊装的稳定性及安全性好，通过拆装配重砝码，在吊装时，还能够根据需求调整管片的拼装角度；本发明提供的竖井管片拼装方法，操作简单，对位难度小，能够适应不同类型、不同规格的管片拼装，拼装效率高，安全性好。安全性好。安全性好。


技术研发人员：任俊杰 史志淳 任鹏举 张新 沈益敏 罗得彬 丁晓辉 王逸梵 吴玉刚 董一红 金红明 周舟 韩波 刘唐旭
受保护的技术使用者：中交天和机械设备制造有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/25