本發(fā)明一般涉及隧道仰拱成型，具體涉及一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置及形狀控制方法。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)有的隧道挖掘過程分為兩種方式：明挖或暗挖。其中，明挖的方式為隧道挖掘過程中，使隧道內(nèi)部空間露天。進(jìn)而方便對隧道的內(nèi)部澆筑混凝土，進(jìn)而完成隧道的仰拱、兩側(cè)壁以及頂板的鋪設(shè)。當(dāng)完成澆筑混凝土后，再將浮土填埋在隧道的混凝土墻壁外側(cè)的空間處，使隧道不再露天。
2、隧道明挖段與盾構(gòu)段交接處常使用弧形仰拱進(jìn)行過度，對于軟土地基，開挖時基底土質(zhì)較軟，開挖機(jī)械易對基底產(chǎn)生影響，在軟土基坑開挖過程中，為提高施工質(zhì)量，保證仰拱厚度，防止侵占結(jié)構(gòu)凈空，需嚴(yán)格控制開挖基底高程；同時澆筑弧形仰拱的施工高程難以控制，進(jìn)而導(dǎo)致仰拱頂面存在高程偏差或仰拱厚度不夠，嚴(yán)重違反質(zhì)量管理紅線，澆筑時采用全站儀進(jìn)行弧面定位需要大量的時間以及技術(shù)人員配合，影響施工進(jìn)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種軟土明挖基坑基底開挖以及仰拱成型輔助裝置及形狀控制方法。
2、一方面，本發(fā)明提供一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，包括：
3、支撐梁，用于設(shè)置在仰拱待施工位置的上方；
4、柔性梁，所述柔性梁位于仰拱待施工位置的上方，且位于在所述支撐梁下方；
5、形狀控制組件，所述形狀控制組件安裝在所述支撐梁上，且與所述柔性梁連接，用于控制所述柔性梁的形狀，使所述柔性梁的形狀與所述仰拱所需的形狀相同。
6、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述形狀控制組件包括：
7、多個第一伸縮裝置，所述第一伸縮裝置一端與所述支撐梁固定連接，另一端與所述柔性梁連接；
8、通過調(diào)節(jié)不同的所述第一伸縮裝置的伸縮量，控制所述柔性梁的形狀。
9、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，多個所述第一伸縮裝置沿所述支撐梁的延伸方向等間隔設(shè)置。
10、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述支撐梁水平設(shè)置，且兩端均固定安裝有移動組件；
11、兩所述移動組件用于帶動所述支撐梁、所述柔性梁和所述形狀控制組件沿第一方向移動；所述第一方向?yàn)榇怪庇谒鲋瘟旱乃椒较颉?/p>
12、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述移動組件包括：
13、第一移動架，所述第一移動架與所述支撐梁固定連接；
14、第二伸縮裝置，所述第二伸縮裝置一端與所述第一移動架固定連接；
15、第二移動架，所述第二移動架與所述第二伸縮裝置的另一端固定連接；
16、滾輪，所述滾輪安裝在所述第二移動架靠近地面一側(cè)，用于與所述仰拱待施工位置一側(cè)的水平地面抵接；
17、所述第二伸縮裝置用于調(diào)節(jié)所述第一移動架與所述第二移動架的距離。
18、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一組所述移動組件具有兩個所述第二伸縮裝置；
19、通過調(diào)節(jié)兩組所述移動組件上的四個所述第二伸縮裝置的伸縮量，調(diào)節(jié)所述支撐梁姿態(tài)，使所述支撐梁保持水平。
20、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述第一伸縮裝置靠近所述柔性梁的一端與所述柔性梁可轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動的軸線平行于所述第一方向。
21、另一方面，本發(fā)明還提供一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置的形狀控制方法，用于對上述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置進(jìn)行形狀控制；
22、所述形狀控制方法包括：
23、建立坐標(biāo)系；所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)為所述支撐梁的中點(diǎn)，且所述坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸分別平行于仰拱的寬度方向，以及平行于豎直方向；
24、獲取仰拱所需的形狀在所述坐標(biāo)系下的仰拱解析式；
25、獲取多個所述第一伸縮裝置與所述支撐梁固定連接的一端在所述坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，得到多個第一坐標(biāo)；
26、計算多個所述第一坐標(biāo)沿所述第一伸縮裝置的延伸方向到所述仰拱解析式的距離，得到多個第一距離；
27、根據(jù)多個所述第一距離計算多個所述第一伸縮裝置的多個第一伸縮量；
28、控制多個所述第一伸縮裝置具有對應(yīng)的所述第一伸縮量，使所述柔性梁的形狀與所述仰拱所需的形狀相同。
29、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述仰拱和柔性梁均為圓弧形狀；
30、其中，獲取仰拱所需的形狀在所述坐標(biāo)系下的仰拱解析式，包括：
31、獲取仰拱的寬度與仰拱的最大深度；
32、根據(jù)所述仰拱的寬度與所述仰拱的最大深度，計算仰拱的圓弧形狀半徑；
33、根據(jù)所述圓弧形狀半徑計算得到仰拱的初始解析式；
34、設(shè)定所述初始解析式沿所述坐標(biāo)系各軸的截取范圍，得到所述仰拱解析式。
35、根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，設(shè)定所述初始解析式的沿所述坐標(biāo)系各軸的截取范圍，得到所述仰拱解析式，包括：
36、設(shè)定所述初始解析式沿所述仰拱寬度方向的變量取值大于負(fù)二分之一倍的仰拱的寬度，且小于二分之一倍的仰拱的寬度，設(shè)定所述初始解析式沿豎直方向的變量取值小于零，得到所述仰拱解析式。
37、本發(fā)明的有益效果在于：
38、將不易形變的支撐梁設(shè)置在仰拱待施工位置的上方，利用支撐梁上的形狀控制組件，調(diào)節(jié)易于形變的柔性梁的形狀，使柔性梁的形狀與仰拱所需的形狀相同。在對隧道的仰拱澆筑混凝土?xí)r，以柔性梁為基準(zhǔn)調(diào)整混凝土澆筑面的形狀，使?jié)仓笱龉暗男螤钆c柔性梁的形狀一致；根據(jù)柔性梁的形狀與仰拱所需的形狀一致特性，可快速調(diào)整弧形混凝土仰拱的頂面形狀保證澆筑后仰拱的形狀與所需的形狀一致。極大提高了在仰拱施工的準(zhǔn)確度，有效降低了返工的幾率，保證施工進(jìn)度。在隧道基底開挖時運(yùn)用同樣的原理來控制基底形狀。
1.一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，其特征在于，所述形狀控制組件包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，其特征在于，多個所述第一伸縮裝置（4）沿所述支撐梁（1）的延伸方向等間隔設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，其特征在于，所述支撐梁（1）水平設(shè)置，且兩端均固定安裝有移動組件；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，其特征在于，所述移動組件包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，其特征在于，一組所述移動組件具有兩個所述第二伸縮裝置（6）；
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置，其特征在于，所述第一伸縮裝置（4）靠近所述柔性梁（2）的一端與所述柔性梁（2）可轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動的軸線平行于所述第一方向。
8.一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置的形狀控制方法，其特征在于，用于對權(quán)利要求2-7任意一項(xiàng)所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置進(jìn)行形狀控制；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置的形狀控制方法，其特征在于，所述仰拱（3）和柔性梁（2）均為圓弧形狀；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種軟土明挖隧道基底開挖與仰拱成型輔助裝置的形狀控制方法，其特征在于，設(shè)定所述初始解析式的沿所述坐標(biāo)系各軸的截取范圍，得到所述仰拱解析式，包括：