1.本发明涉及支护结构，尤其是一种箱式沟槽支护结构及支护方法。
背景技术：
2.市政管道敷设，一般进行开挖施工。为了避免沟槽塌陷，保证施工顺利进行和人员的安全，需要采用支护结构对沟槽的侧壁土进行支护。对于管道敷设深度低于3m的情形，目前常见施工工法为“先开挖后横列板支护”，具体是先使用挖掘机开挖至设计深度和宽度，然后工人下沟槽采用传统横列板进行支护。传统横列板支护结构通常包括钢竖楞+撑杆组成的受力组件，以及挡土板组件。挡土板紧贴两边土体，起到挡土作用；钢坚楞紧贴挡土板，保证挡土板稳定，内撑固定于对应的两根竖楞，保证两边受力传递抵销。
3.传统施工工法缺点是：（1）先开挖对于部分土质松软或不稳定的土层，无法成槽，在开挖过程中容易坍塌，造成事故。（2）传统横列板中钢竖楞和撑杆为单根杆件，需要工人下沟槽逐根进行安装和拆除，不但施工速度慢、施工质量难以保证。（3）工人安装传统横列板时，由于沟槽的支护体系未形成，沟槽处于不稳定状态，对工人的生命安全造成极大危险。（4）传统横列板支护结构在不使用时，无法有序的对构件堆叠放置，构件堆放较为杂乱。再次使用时，必须重新安装，施工效率低。
4.因此，根据上述分析，迫切需要改进现有施工工法，能实现沟槽边开挖边支护、支护结构能快速安装拆卸的要求，才能解决上述问题。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是提供一种箱式沟槽支护结构及支护方法，满足边开挖边支护、支护结构快速安装拆卸的目的，改进传统横列板，将两组受力体系通过杆件连接在一起，组成箱式支护结构。使支护结构随着沟槽开挖加深，自动下沉对槽壁进行支护。既能适合各种土层，又提高施工速度，避免工人下沟槽施工，保证施工安全。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种箱式沟槽支护结构，包括水平撑杆，水平撑杆左右螺纹连接有伸缩螺杆，每个伸缩螺杆与支撑座铰接，支撑座滑动设置在滑槽中并锁紧，左右的滑槽分别安装在一个受力板上，两受力板对沟槽土体形成支挡。
7.所述受力板包括挡土板，挡土板左右插入封头竖楞中并铆接固定，挡土板上下分别通过顶部封板、底部靴刀封边，顶部封板、底部靴刀均与封头竖楞焊接固定。
8.所述底部靴刀下端为尖端。
9.所述挡土板的正反端面设有固定条，固定条中间段与挡土板铆接固定，固定条两端与顶部封板、底部靴刀焊接固定。
10.所述挡土板的正反端面设有水平条、竖直条，水平条两端与封头竖楞及固定条焊接固定，竖直条与顶部封板、底部靴刀焊接固定。
11.所述滑槽上沿长度方向开有多个固定孔，固定插销穿过固定孔、支撑座后对支撑
座上下限位。
12.所述水平撑杆为四组，四组水平撑杆两两阵列布置。
13.所述支撑座上铰接处的孔为调节孔，调节孔为椭圆孔，中间直段长度5mm～7 mm，固定插销连接支撑座与伸缩螺杆后，产生调节缝。
14.一种箱式沟槽支护结构支护方法，包括以下步骤：步骤1）、工厂加工，首先将挡土板两端插入封头竖楞内，利用多个固定铆栓将挡土板与封头竖楞固定铆接；挡土板顶部插入顶部封板内，顶部封板内两端与封头竖楞固定焊接；底部靴刀与挡土板抵紧，底部靴刀两端与封头竖楞固定焊连；固定条两端与顶部封板及底部靴刀固定焊接，固定铆栓将固定条中间段与挡土板铆接；水平条两端与封头竖楞及固定条焊接；竖直条两端与底部靴刀及顶部封板焊接；滑槽开固定孔；以上步骤拼装成受力板；步骤2）、水平撑杆两端插入伸缩螺杆，通过丝扣连接；水平撑杆中部开旋转插孔；步骤3）、在施工现场拼装，将其中一片受力板水平放置于地面，将支撑座插入滑槽内与固定孔对齐后，插入固定插销，将支撑座固定；其余几个支撑座以此方法操作，固定于对应位置；步骤4）、对称旋动固定于水平撑杆上的伸缩螺杆，调整水平撑杆长度与沟槽宽度大致匹配，将调整完成的伸缩螺杆插入支撑座对应位置后，插入固定插销，水平撑杆可竖向立于受力板上；步骤5）、利用起吊设备将另一片受力板吊至第一片受力板正上方，微调整竖向放置的4根水平撑杆位置，使伸缩螺杆均插入固定在空中单片受力板上的支撑座内，并采用固定插销固定；由此完成拼装；步骤6）、使用挖掘机在沟槽位置开挖0.5米深度沟槽，采用起吊设备将拼装完成的箱式支护结构整体吊装至沟槽内自立；使用挖掘机在沟槽内继续挖土至要求深度，箱式支护结构随着开挖，整体下沉至沟槽底，过程始终对周边土体形成支挡；步骤7）、开挖过程中，使用刮土板清掏受力板正下方土体，使箱式支护结构自动下沉；如箱式支护结构未自动下沉，由于两片受力板能产生一定相对位移，单片受力板可独立下沉而不破坏整个支护结构，使得挖掘机能交替按压两片受力板顶部封板，通过底部靴刀，极易切入土体内，交错继续下沉；步骤8）、使用杆件插入旋转插孔内，旋转水平撑杆，伸缩螺杆向两侧移动，使用得调节缝逐渐减少至0，水平撑杆与支撑座完全抵紧，直至增大两片受力板距离，使受力板抵紧两侧土体，形成有效沟槽支护结构。
15.本发明一种箱式沟槽支护结构及支护方法，具有以下技术效果：1）、工厂加工、现场拼装，极大提高施工效率、降低了建设成本。同时，使用支护结构更规范，提升了沟槽整体稳定性。
16.2）、现场地面拼装，能避免工人在支护体系未形成时下沟槽，降低了事故风险。
17.3）、采用木质挡土板，重量轻，可使用常用小型起吊设备，进入狭小空间作业。
18.4）、通过设置底部靴刀，可实现边开挖边支护的作业方式，适用性强，可应用于各类复杂地质情况。
19.5）、水平撑杆两端安装反丝伸缩螺杆，通过杆件插入旋转插孔旋转，可调节水平撑
杆的长度，从而调节两片受力板之间距离，使受力板抵紧两边土体，这样可适应不同宽度的沟槽。
20.6）、由于管道安装时，因为管道长，受横撑（伸缩顶紧构件）的阻挡，不容易施工；本技术将横撑沿受力板的滑槽上下滑动移动后锁紧，这样保证管道安装与该支护结构互不影响，提高施工效率，保证支护安全。
21.7）、通过在受力板底部设置底部靴刀，，受压力后极易切入土体内，使用受力板自动下沉；相对于现有装置必须要等挖好槽后再支护而言，该支护机构可在开挖时就自动下沉，保证沟槽的稳定和安全。尤其适合那些淤泥，流沙等很差的地质情况，具有很高的安全性。
22.8）、封头竖楞、底部靴刀、顶部封板组成的钢框架，利用固定钢条、水平钢条、竖直钢条及固定铆栓，将木质挡土板固定及钢框架内，形成稳定轻质受力板。主要受力部件采用钢材，而次要受力部件采用木板轻质材料，使得在保证足够强度情况下，一个单元箱式支护结构重量仅0.7吨，常用小型挖掘机即可进行吊装，对于施工场地狭小区域，仍然适用。
23.9）、通过设置连接水平撑杆与支撑座的孔为椭圆孔，使得水平撑杆即能传递压力，又能在一定范围内转动，进一步使两片受力板能产生一定相对位移。能满足施工过程，支护结构无法自动下沉时，挖掘机可交替按压受力板，而不会破坏连接节点。
24.10）、通过在挖掘机斗两侧安装刮土板，可使挖掘机能清掏受力板下泥土，保证支护结构能自动下沉。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的结构示意图。
26.图2为本发明中封头竖楞与挡土板的连接示意图。
27.图3为本发明中底部靴刀与挡土板的连接示意图。
28.图4为本发明中顶部封板与挡土板的连接示意图。
29.图5为本发明中支撑座的剖视图。
30.图6为本发明中支撑座的主视图。
31.图7为本发明中水平撑杆与伸缩螺杆的连接示意图。
32.图8为本发明中伸缩螺杆与支撑座的连接示意图。
33.图9为本发明中刮土板安装在挖掘机铲斗左右两侧的主视图。
34.图中：水平撑杆1，滑槽2，封头竖楞3，木质挡土板4，水平条5，固定条6，支撑座7，底部靴刀8，伸缩螺杆9，固定插销10，固定孔11，固定铆栓12，旋转插孔13，顶部封板14，竖直条15，受力板16，调节孔17.1，刮土板18。
具体实施方式
35.如图1所示，一种箱式沟槽支护结构，包括挡土板4，挡土板4为木质材料加工而成，挡土板4左右通过封头竖楞3封边，挡土板4上下分别通过顶部封板14、底部靴刀8封边。挡土板4、封头竖楞3、顶部封板14、底部靴刀8组成单片受力板16。
36.如图1所示，每片受力板16左右分别固定有一组滑槽2，每组滑槽2侧面沿长度方向
开有多个固定孔11，每组滑槽2中滑动设置有两组支撑座7，固定插销10穿过固定孔11、支撑座7并对支撑座7上下限位。
37.如图1所示，左右两片受力板16之间的支撑座7 均铰接有一组伸缩螺杆9，左右两片受力板16之间正对的伸缩螺杆9螺纹旋向相反，且左右两片受力板16之间正对的两伸缩螺杆9均与水平撑杆1螺纹连接。两伸缩螺杆9与水平撑杆1构成伸缩顶紧构件。通过调节伸缩顶紧构件的长度可使得两片受力板16对沟槽支护或脱离沟槽。
38.优选地，支撑座7铰接处的铰接孔为调节孔17.1，调节孔17.1中间段长度5mm，使得固定插销10连接支撑座7与伸缩螺杆9后，产生5mm长调节缝17，进一步使得伸缩螺杆9相对支撑座7能在一定范围内转动，进一步使得两块受力板16可产生一定相对位移。
39.另外，该装置还配置有刮土板18，刮土板18分左右两块与挖掘机铲斗焊接，两侧伸出长度150mm。
40.一种箱式沟槽支护方法，分工厂加工、现场施工两部分。
41.工厂加工包括以下步骤：步骤一：多块木质挡土板4两端插入封头竖楞3内，利用多个固定铆栓12将木质挡土板4与封头竖楞3固定铆接；木质挡土板4顶部插入顶部封板14内，顶部封板14内两端与封头竖楞3固定焊接；底部靴刀8与木质挡土板4抵紧，底部靴刀8两端与封头竖楞3固定焊连；固定条6（钢条）与顶部封板14及底部靴刀8固定焊接，固定铆栓12将固定条6（钢条）与木质挡土板4铆接；水平条5（钢条）两端与封头竖楞3及固定条6（钢条）焊接，竖直条15（钢条）两端与底部靴刀8及顶部封板14焊接；滑槽2开固定孔11。以上步骤拼装成受力板16。
42.水平撑杆1两端插入伸缩螺杆9，通过丝扣连接；水平撑杆1中部开旋转插孔13。
43.现场施工：对箱式沟槽支护结构进行现场拼装步骤一：其中一片受力板16水平放置于地面，将支撑座7插入滑槽2内与固定孔11对齐后，插入固定插销10，将支撑座7固定；其余几个支撑座7以此方法操作，固定于对应位置。
44.步骤二：对称旋动固定于水平撑杆1上的伸缩螺杆9，调整水平撑杆1长度与沟槽宽度大致匹配，将调整完成的伸缩螺杆9插入支撑座7对应位置后，插入固定插销10，水平撑杆1可竖向立于受力板16上。
45.步骤三：利用起吊设备将另一片受力板16吊至第一片受力板16正上方，微调整竖向放置的4根水平撑杆1位置，使伸缩螺杆9均插入固定在空中单片受力板16上的支撑座7内，并采用固定插销10固定。由此完成拼装。
46.步骤四：使用挖掘机在沟槽位置开挖0.5米深度沟槽，采用起吊设备将拼装完成的箱式支护结构整体吊装至沟槽内自立。使用挖掘机在沟槽内继续挖土至要求深度，箱式支护结构随着开挖，整体下沉至沟槽底，过程始终对周边土体形成支挡。如箱式支护结构未自动下沉，可采用挖掘机按压顶部封板14，底部靴刀8极易切入土体内，继续下沉。
47.步骤五：使用杆件插入旋转插孔13内，旋转水平撑杆1，伸缩螺杆9向两侧移动，增大两片受力板16距离，使受力板16抵紧两侧土体，形成有效沟槽支护结构。
48.步骤六：开挖过程中，使用刮土板18清掏受力板16正下方土体，使箱式支护结构自动下沉；如箱式支护结构未自动下沉，由于两片受力板16能产生一定相对位移，单片受力板
16可独立下沉而不破坏整个支护结构，使得挖掘机能交替按压两片受力板16顶部封板14，通过底部靴刀8，极易切入土体内，交错继续下沉。
49.步骤七：使用杆件插入旋转插孔13内，旋转水平撑杆1，伸缩螺杆9向两侧移动，使用得调节缝17逐渐减少至0，固定插销10与调节孔17.1一侧完全抵紧，直至增大两片受力板16距离，使受力板16抵紧两侧土体，形成有效沟槽支护结构。技术特征：
1.一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：包括水平撑杆（1），水平撑杆（1）左右螺纹连接有伸缩螺杆（9），每个伸缩螺杆（9）与支撑座（7）铰接，支撑座（7）滑动设置在滑槽（2）中并锁紧，左右的滑槽（2）分别安装在一个受力板（16）上，两受力板（16）对沟槽土体形成支挡。2.根据权利要求1所述的一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：所述受力板（16）包括挡土板（4），挡土板（4）左右插入封头竖楞（3）中并铆接固定，挡土板（4）上下分别通过顶部封板（14）、底部靴刀（8）封边，顶部封板（14）、底部靴刀（8）均与封头竖楞（3）焊接固定。3.根据权利要求2所述的一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：所述底部靴刀（8）下端为尖端。4.根据权利要求2所述的一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：所述挡土板（4）的正反端面设有固定条（6），固定条（6）中间段与挡土板（4）铆接固定，固定条（6）两端与顶部封板（14）、底部靴刀（8）焊接固定。5.根据权利要求1所述的一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：所述挡土板（4）的正反端面设有水平条（5）、竖直条（15），水平条（5）两端与封头竖楞（3）及固定条（6）焊接固定，竖直条（15）两端与顶部封板（14）、底部靴刀（8）焊接固定。6.根据权利要求1所述的一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：所述滑槽（2）上沿长度方向开有多个固定孔（11），固定插销（10）穿过固定孔（11）、支撑座（7）后对支撑座（7）上下限位。7.根据权利要求1所述的一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：所述水平撑杆（1）为四组，四组水平撑杆（1）两两阵列布置。8.根据权利要求1所述的一种箱式沟槽支护结构，其特征在于：所述支撑座（7）上铰接处的孔为调节孔（17.1），调节孔（17.1）为椭圆孔，中间直段长度5mm～7 mm，固定插销（10）连接支撑座（7）与伸缩螺杆（9）后，产生调节缝（17）。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种箱式沟槽支护结构进行沟槽支护的方法，包括以下步骤：步骤1）、工厂加工，首先将挡土板（4）两端插入封头竖楞（3）内，利用多个固定铆栓（12）将挡土板（4）与封头竖楞（3）固定铆接；挡土板（4）顶部插入顶部封板（14）内，顶部封板（14）内两端与封头竖楞（3）固定焊接；底部靴刀（8）与挡土板（4）抵紧，底部靴刀（8）两端与封头竖楞（3）固定焊连；固定条（6）两端与顶部封板（14）及底部靴刀（8）固定焊接，固定铆栓（12）将固定条（6）中间段与挡土板（4）铆接；水平条（5）两端与封头竖楞（3）及固定条（6）焊接；竖直条（15）两端与底部靴刀（8）及顶部封板（14）焊接；滑槽（2）开固定孔（11）；以上步骤拼装成受力板（16）；步骤2）、水平撑杆（1）两端插入伸缩螺杆（9），通过丝扣连接；水平撑杆（1）中部开旋转插孔（13）；步骤3）、在施工现场拼装，将其中一片受力板（16）水平放置于地面，将支撑座（7）插入滑槽（2）内与固定孔（11）对齐后，插入固定插销（10），将支撑座（7）固定；其余几个支撑座（7）以此方法操作，固定于对应位置；步骤4）、对称旋动固定于水平撑杆（1）上的伸缩螺杆（9），调整水平撑杆（1）长度与沟槽宽度大致匹配，将调整完成的伸缩螺杆（9）插入支撑座（7）对应位置后，插入固定插销（10），水平撑杆（1）可竖向立于受力板（16）上；
步骤5）、利用起吊设备将另一片受力板（16）吊至第一片受力板（16）正上方，微调整竖向放置的4根水平撑杆（1）位置，使伸缩螺杆（9）均插入固定在空中单片受力板（16）上的支撑座（7）内，并采用固定插销（10）固定；由此完成拼装；步骤6）、使用挖掘机在沟槽位置开挖0.5米深度沟槽，采用起吊设备将拼装完成的箱式支护结构整体吊装至沟槽内自立；使用挖掘机在沟槽内继续挖土至要求深度，箱式支护结构随着开挖，整体下沉至沟槽底，过程始终对周边土体形成支挡；步骤7）、开挖过程中，使用刮土板（18）清掏受力板（16）正下方土体，使箱式支护结构自动下沉；如箱式支护结构未自动下沉，由于两片受力板（16）能产生一定相对位移，单片受力板（16）可独立下沉而不破坏整个支护结构，使得挖掘机能交替按压两片受力板（16）的顶部封板（14），通过底部靴刀（8），极易切入土体内，交错继续下沉；步骤8）、使用杆件插入旋转插孔（13）内，旋转水平撑杆（1），伸缩螺杆（9）向两侧移动，使用得调节缝（17）逐渐减少至0，水平撑杆（1）与支撑座（7）完全抵紧，直至增大两片受力板（16）距离，使受力板（16）抵紧两侧土体，形成有效沟槽支护结构。
技术总结
一种箱式沟槽支护结构及支护方法，主要包括水平撑杆，水平撑杆左右螺纹连接有伸缩螺杆，每个伸缩螺杆与支撑座铰接，支撑座滑动设置在滑槽中并锁紧，左右的滑槽分别安装在一个受力板上，两受力板对沟槽土体形成支挡。本发明提供的一种箱式沟槽支护结构及支护方法，既能适合各种土层，又提高施工速度，避免工人下沟槽施工，保证施工安全。保证施工安全。保证施工安全。
技术研发人员：邱俊杰 孙全 何文战 王丰 彭伟 郭林松
受保护的技术使用者：长江生态环保集团有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/6/30
声明：
“箱式沟槽支护结构及支护方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：长江生态环保集团有限公司
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2024年09月11日 ~ 13日 
