靜壓地下連續牆自動成牆裝置及方法

2023-04-27 06:11:41

專利名稱：靜壓地下連續牆自動成牆裝置及方法
技術領域：
本發明屬於建築業基礎施工技術領域，涉及一種用於複雜深基坑、隧洞、河堤等工
程擋土、防滲、截水方面的靜壓地下連續牆自動成牆裝置及方法。
背景技術：
鋼筋混凝土地下連續牆(簡稱地下連續牆)作為複雜深基坑、地鐵、隧洞開挖支 護體系的支護牆體，具有剛度大、強度高、整體性好以及耐久性和抗滲性好的特點，除作為 基坑支護結構併兼有截水抗滲之功能外，往往還與地下主體結構一起作為建築承重結構。 現有地下連續牆施工方法，是在地面用專門的挖槽設備，在泥漿護壁的條件下，分段開挖深 槽，並向槽內吊放鋼筋籠，用導管法在水泥漿下澆築混凝土，在地下形成一個單元牆段，將 許多單元牆段用適當的接頭方式連接起來而形成連續的地下牆體。目前國內地下連續牆體 施工的機械有三大類挖鬥式、衝擊式、迴轉式；而挖鬥式機械又分為蚌式抓斗、鏟鬥，其中 蚌式抓斗又分為吊索式和導杆式兩種；衝擊式分為鑽頭衝擊式和鑿刨式兩種；迴轉式有單 頭鑽和多頭鑽兩種；施工方法主要為先進行槽段劃分，挖導溝，築導牆，用挖槽機械挖槽 段，輸入泥漿護壁，由於開挖過程中大量渣土沉入槽底，如不清除會使地下牆產生過大沉降 和降低承載力，而且沉渣對後續工序也產生一系列影響，如降低水下混凝土流動性，影響水 泥與鋼筋握裹力，使混凝土強度降低等等，清底是挖槽後能否保證地下牆體質量的重要工 序；因此單元槽段開挖到設計標高后，在安放接頭和鋼筋籠前，必須及時清除槽底淤泥和沉 渣(簡稱清底)；現行清底一般採用壓縮空氣升液法，砂石吸力泵排泥法，潛水泵排泥法等 三種方式，通常是在槽段挖成後繼續進行泥漿的反循環作業即"換漿法"清底，也有待渣土 基本沉澱槽底後再清底，渣土沉底一般需要2 4h，然後吊入接頭，安放鋼筋籠，插入導管， 澆築混凝土，將混凝土擠出的泥漿及時清除運走，在混凝土尚未凝固前及時拔除接頭。
地下連續牆一般適用1、開挖深度IO米以上土質條件比較軟弱或土層性質比較 複雜的基坑；2、基坑周圍建築物或生命管線對沉降敏感宜採用地下連續牆支護體系得以有 效保障；3、地下連續牆體作為主體結構的一部分且對抗滲有嚴格要求時；4、基坑施工採用 逆作法時。現有的地下連續牆其支護性能優越，但其價格相對於灌注樁、鋼板樁、或水泥土 樁等支護形式高昂，施工難度比較大，工期相對長，廢棄泥漿處理困難，對環境有一定程度 汙染，在飽和性黏土、淤泥質黏土、承壓水土層中成牆困難，牆體承載力較低，綜合經濟性欠 佳。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，針對地下連續牆施工設備和方法存在的
不足，設計一種採用靜力樁機作為主機能夾持自動成牆裝置實施靜壓式地下連續牆的施工
方法，實現地下連續牆不開挖、無汙染，無廢氣排放、無泥漿排出，環保性好，施工周期短，質
量可靠，承載力高，擋土防滲截水效果優良，適用土層範圍更廣泛的目的。 為了實現上述目的，本發明利用現有的全液壓靜力樁機作為主機，同時能夾持截面為波形的兩個相互關聯又各自獨立運動的自動成牆裝置組合，截面形狀還可製成多組梯 形板狀、厚壁平直板狀等；截面內框形狀有橢圓形、矩形、圓形、多邊形等，形狀各異但功能 及原理相同，為敘說方便，以波形板表面形狀及長方形內框作基準述說。截面為波形的自動 成牆裝置兩短邊外緣分別制有特定導向限位作用的連接體，其端部安裝有雙開式活瓣的自 動成牆裝置體內預先吊入鋼筋籠，相繼灌滿混凝土，將成牆裝置逐一壓入預定土層深度，由 於底端土對活瓣的反作用力，底端活瓣不能打開，其內混凝土等物不能流出，外部泥水等物 也無法進入，提升成牆裝置組合中的其中一個，作用在端部活瓣上的反作用力消失，活瓣在 體內混合物自重作用下開啟，混凝土順利流出，同時啟動波形體內安裝的高頻振動器，邊振 動邊提升成牆裝置而形成鋼筋混凝土單元牆段，將成牆裝置按一定方向逐個循序漸進，形 成由多單元牆段連接而成的地下連續牆體。 本發明裝置隨不同工程對支護體系和擋土止滲要求不同設有多種截面尺寸，總長 度通過基本節與連接節契口對接，用連接塊和連接螺釘連接調整；長邊正反兩立面縱向設 有多組連接波形板，短邊左面靠長邊兩側制有開口式環形對接體，相對應靠近短邊右面處 的長邊兩側制有圓柱形對接體，對接體與基本體等長；兩支同型號結構的自動成牆裝置為 一組，環形對接體套入圓柱形對接體內相互銜接並上下滑動，兩隻依次逐個壓入拔出實施 循環；自動成牆裝置端部制有雙開式活瓣，活瓣內安裝有磁性裝置，當自動成牆裝置體內空 載時，磁性裝置額定吸力大於活瓣自重，活瓣處於關閉狀態，自動成牆裝置體內裝載物重量 超過磁性裝置額定吸力，活瓣被打開；在壓入過程中由於底端土對活瓣的反作用力，體內 混合物重量超過磁性裝置額定吸力活瓣仍不能打開，只有提升自動成牆裝置時，作用在底 端活瓣上的反作用力消失，活瓣在體內混合物重力作用下才會自動開啟，混凝土順利流出， 啟動自動成牆裝置波形板內安裝的振動器，邊振動邊提升自動成牆裝置而形成地下單元牆 段，多單元牆段連接形成地下連續牆。 本發明地下連續牆施工方法包括承重擋土型地下連續牆工藝(擋土為主承重為 輔)、擋土承重型地下連續牆工藝(承重為主擋土為輔)和提供設置外支撐體系的地下連續 牆工藝三個部分，利用全液壓靜力樁機巨大的夾持力形成的既可壓入又可提升的功能，採 用自動成牆裝置，每兩隻作為一個組合，將混凝土澆灌在一個預先設定形狀的自動成牆裝 置中，在壓入土層預定深處形成同裝置輪廓形狀的牆體(既牆體形狀隨裝置形狀變化)，每 次只拔出前進方向後面的一隻自動成牆裝置，將留在土中另一隻自動成牆裝置作為基準， 由於土中自動成牆裝置對接體的導向和約束，第二隻自動成牆裝置套入土中自動成牆裝置 的對接器後其方向和空間即受到土中成牆裝置的制約，兩隻裝置只能短邊面緊貼做上下滑 動而不能作其他方向位移，沿前裝置對接體直線向上拔出位於後面的一隻裝置就自動形成 一個單元牆段，而且這個單元牆段的混凝土能將排列在前面的裝置相鄰對接體圍裹，將拔 出的這隻裝置移至前面的裝置的前端且套入前裝置的前對接器壓入土層，則原前面的裝置 又變成了新壓入裝置的後面一隻，將後面一隻拔出，形成一個新的單元牆段並與之前剛成 型的混凝土未凝固的單元牆段實現短邊對接面的混合成型，如此壓入和拔出循環，形成多 個延綿連接的單元牆段組成了地下連續牆；承重擋土型地下連續牆工藝先將自動成牆裝置 壓入土層下2m左右停止，其內預置鋼筋籠或型鋼後連續不斷壓入預定土層，然後邊振動邊 提升自動成牆裝置，混凝土流出充盈裝置讓出的空間，形成與裝置體形相同的單元牆段，由 多個單元牆段連接形成地下連續牆， 功能為基坑支護結構體系併兼作主體結構外牆；擋土承重型地下連續牆工藝先將自動成牆裝置壓入土下2m左右停止，將鋼筋籠和混凝土置於其內，壓入時活瓣成緊密關閉狀態，把單元牆段作為工程樁施工，單牆段壓力達到設計要求的單牆段承載力特徵值的二倍方可停壓，牆段端標高由於巖土埋藏起伏不均和巖土性質的複雜性而可能產生差異，但頂標高可保持一致，如發現自動成牆裝置端底標高超預定深度原計算混凝土量不夠時，在自動成牆裝置內混凝土尚未全部澆築完就及時添加，鋼筋籠預留與上部結構錨接的鋼筋長度或足夠結構強度的型鋼連接形式，然後邊緩慢提升邊振動成型，在地下連續牆頂部設置適應上部結構承載的基礎，主體結構從基礎之上連接，形成既擋土抗滲截水又作為永久性承重牆體可靠傳遞上部結構荷載；提供設置外支撐體系的地下連續牆工藝，在自動成牆裝置內的鋼筋籠適當位置預埋塑料管或鋼筒，管或筒適當部位制有防水結構，防止外支撐注漿封閉不嚴而產生滲漏，預埋前管或筒兩頭予先封口，避免澆築混凝土時誤入管或筒造成堵塞，日後基坑開挖鑿去表面混凝土露出預埋孔洞可方便地施工外支護錨杆。 本發明用於"一"字形單壁式牆體施工工藝、"n"形或"T"形牆體施工工藝、拼接式結構牆體施工工藝和異形樁施工工藝；其形成的地下連續牆根據地下建築物形狀需經常改變牆體軸線方向，因此樁機存在行進中的轉向問題，目前建築市場在用靜力樁機均為步履式，樁機直線行走時，沉臺鬆開夾持拔出其中一個裝置，於沉臺水平直線方向會空出一段相當於拔出裝置長邊距離的富裕空間供靜力樁機作相應距離的直線移動，而轉向時步履式樁機必須具備所加持物與地面脫離或埋入地面以下方可實施；自動成牆裝置在使用中為保證夾持器對成牆裝置的可靠夾持須留出足夠沉臺夾持的有效高度(距地面以上4m左右)，不可能因為轉向就將成牆裝置棄於地下，只能選擇將成牆裝置全部提升離開地面，這樣才能使樁機順利轉向，但轉向時如不採取特種措施，自動成牆裝置在失去基準和可靠連接後必然造成地下連續牆整體封閉失效；本工法轉角封閉工藝就是解決樁機的這個特性使靜壓地下連續牆轉向得以實現並保持抗滲性能良好。 本發明與現有技術相比，其工藝方法新穎，不需開挖，環保效應顯著，經濟效益良好，牆體質量可，承載力高，適用範圍廣泛，施工工藝方便簡捷，施工周期短；其裝置結構新穎，安裝使用方便，節省人力財力，自動連續性好。


圖1為本發明自動成牆裝置正視立面結構原理示意圖。
圖2為本發明左視立面結構原理示意圖。
圖3為本發明圖1仰視剖面結構原理示意圖。
圖4為本發明方法靜壓地下連續牆施工步驟示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例並結合附圖進一步說明
實施例 本實施例的自動成牆裝置由基本體、對接體、活瓣組三部分構成；其基本體部分包括基本節1、連接節2，契形接口 3，短邊面4，短邊面4'，主通道5，電纜橫通道6，冷卻水上循環通道7，冷卻水下循環通道7'，波形板8，頂部波形板9，端部波形板9'，密封條10，進水接
7頭ll，出水接頭12，電纜接入口 13，連接螺釘14，振動器15，連接波形板18，上封堵24和下封堵24';主要功能為1、受力和傳力主體，2、混合物載體兼牆段形態模具，3、對接體、活瓣組零部件安置基體；基本體截面長邊為300mm 1200mm，短邊為100mm 1000mm，其表面形狀有組合梯形板狀、厚壁平直板狀、波形板狀等；基本體截面內框有橢圓形、矩形、圓形、多邊形等，形狀各異但功能及原理相同，為敘說方便，以波形板表面形狀及長方形內框作基準述說。基本體的總長是通過基本節1與連接節2採用契形接口 3調整，以適應不同工程深度要求；用其外表形狀和結構與波形板8相同的連接波形板18連接，連接波形板18背面製成多道凸凹槽結構，對接時將凸凹槽嵌入基本體截面長邊相應的凹凸槽內，並用連接螺釘14緊固，連接螺釘14頭部埋入螺孔內防止連接螺釘14在巖土中磨察損壞；波型板8外形為波形水泥屋面板形狀，沿基本體正反立面縱向全長設置，所有波型板8輪廓形狀和結構相同，其長度為基本節1和連接節2整除的整數，每塊波形板8上下端面制有供安放密封條10的凹槽，對接時，上部的波形板8下端面凹槽對準下部的波形板8上端面凹槽中密封條10，實施端面碰接用連接螺釘14與基本體固定，相鄰兩塊波形板接縫處不滲漏；波形板8、頂部波形板9和端部波形板9'沿基本體縱向制有上下貫通的主通道5，主通道5兩側凹陷面制有供連接螺釘14擰入的螺孔使其將波形板固定在基本體上，主通道5用于振動器15的安放空間和電纜、冷卻水通道空間；端部波形板9'的主通道5底端封閉，頂部波形板9制有進水接頭11、出水接頭12和電纜入口 13，其它主通道也被封閉，在基本體頂部和端部正反兩立面安裝相應的頂部波形板9、端部波形板9'各一塊，其中的主通道5設有上下相互錯位的水平冷卻水上循環通道7和冷卻水下循環通道7'，保證基本體內冷卻水從第一個主通道5的進水接頭11進來，再從該道底部冷卻水下循環通道7'進入隔壁另一主通道5，從隔壁的主通道5上冷卻水循環通道7又流至下一個主通道5，如此循環，從最後一個主通道5上部出水接頭12出去，進、出水接頭11 、 12和電纜入口 13分別安裝在正反兩立面的兩塊頂部波形板9頂端面，通過連接軟管進入外部水箱；由多個波形板8組成的弧狀表面增加基本體表面積和基本體與夾持器的摩察面積，壓應力得到擴散，還增加了基本體邊框厚度和剛度，波形板8中主通道5內安置振動器，每塊波形板8的主通道5內在安置振動器的位置附近制有一橫向電纜通道6，便于振動器15的電纜接入和維修；基本體冷卻水的壓力式循環通過進、出水接頭11 、 12用軟管與樁機上的水箱相通，設置在水箱中的水泵將水不斷泵出，強迫冷卻水從進水接頭11進入主通道5，經循環後從出水接頭12流至水箱，在水箱中將熱量散發至大氣中實施冷卻；基本體內安裝的振動器15為高頻振動器，振動器15置於循環冷卻水中；振幅使自動成牆裝置與周身土體從靜吸附狀態迅即轉為動吸附狀態，混凝土在振動下與內壁產生滑動，減少內外摩擦，降低提拔力；波形板8沿基本體縱向通長由多個組成，則振動器的設置數量可按需要予以增減，為防止過振，振動器15按合理組合分組分時分段控制。 本實施例的對接體部分包括圓柱形對接體16，環形對接體17、短邊面4和短邊面4'，起對接和導向功能；對接體還可製成鍵槽式對接體、梯形對接體、多邊形對接體、橢圓形對接體、扇形對接體等形式；基本體截面靠近短邊面4處長邊兩面各制有與基本體通長的環形對接體17並凸出短邊面4 一定距離，其兩邊的環形開口朝內互相對稱，中線重逢，環形圈通長底端及頂部不封口 ；在基本體截面長邊兩面靠近短邊面4'處，各邊制有與基本體通長的圓柱形對接體16，圓柱體通過截面尺寸與環形開口相近的支承鍵，焊接在靠緊短邊面4'處兩長邊面相對應環形對接體17的環形開口位置，使其在兩隻基本體短邊面4'和4貼緊時圓柱體插入環形圈內，支承鍵套入環形開口中，圓柱形對接體16沿環形對接體17作上下滑動而不能作其他方向移位，環形對接體17安裝在成牆裝置基本體短邊面4的兩側，圓柱形對接體16安裝在成牆裝置基本體短邊面4'的兩則，當兩隻成牆裝置短邊面4'和4對面相貼時才能實現上述功能，保證基本體的短邊面4'和4通長緊貼，組成不可分開的組合體；環形圈上下不封口 ，沿圓柱體上下滑動或圓柱體沿環形圈上下滑動，在基本體總長範
圍內不受滑動距離限制，以適應地下巖土埋葬起伏不勻時造成的單元牆段底端標高差異，保障每一單元牆段承載力需求，兩隻平行的環形對接體17沿基本體兩長邊水平軸線方向平行凸出短邊面4 一小段距離，與短邊面4配合形成凹形截面狀，兩隻圓柱形對接體16於兩長邊水平軸線方向平行凹進短邊面4'相對應一小段距離，與短邊面4'配合形成凸形截面狀，凸形截面嵌入凹形截面中形成兩隻成牆裝置對接時截面的三個邊緊密配合呈凹形截面，凹形制約圓柱形對接體16恰好插入環形對接體17中，或環形對接體17恰好套入圓柱形對接體16中，受兩個裝置的對接體制約只能作上下滑動，自動形成了牆體的凹形連接。
本實施例的活瓣組成部分包括活瓣19、加強筋活瓣19'、加強筋20、基本節活瓣座21、活瓣座21'、活瓣軸22和磁性裝置23 ;起配合基本體存放混合物、按需要封閉或開啟兩大功用；帶磁性裝置23的活瓣20、20'在自動成牆裝置空載時由於磁性吸力作用總是關閉，當裝置內重物或外力超過磁性吸力時，活瓣20、20'被打開，與基本體長邊面成180°直垂，活瓣打開後需藉助外力旋轉至朝關閉方向少於180° ，磁性吸力才可吸引活瓣20、20'自動關閉；加強筋20有壓入過程導向，增強活瓣接縫處抗壓強度和加強活瓣接合處封水三個功效；基本節1底端面制有間隔均勻的多個基本節活瓣座21，活瓣與基本節底端面相接處制有與基本節活瓣座21結構尺寸相同的活瓣座21'，兩活瓣座凸凹錯位對接，將活瓣軸22裝入活瓣座21和21'圓孔中，活瓣19和19'被固定在基本體底端面，沿活瓣軸22作徑向轉動，達到活瓣開閉自如；活瓣19和19'設置在基本體底端面長邊方向兩側面，空載時，活瓣19和19'在磁性裝置23的吸力作用下，處於自動關閉狀，便於施工吊運及對中；靜壓地下連續牆時，自動成牆裝置體內裝入的混合物重量必定超過磁性裝置23的吸力，使用時應先將自動成牆裝置在空載時對準基準點壓入土中小段深度即停止，然後再吊放鋼筋籠，灌注混凝土，儘管基本體內混合物重量已遠遠超過磁性裝置23的吸力，因底端土對活瓣19和19'的反作用力，活瓣仍處於緊閉狀態，體內混合物不能流出，外部泥水也不能擠入，保證了靜壓單元牆段的成牆質量和進度。 現有的靜力樁機是中央設置一個沉臺，沉臺內設置有多組夾持油缸及鉗口，將管
樁或矩形樁夾緊並克服壓樁過程中的反力而不會將樁夾壞或產生相對打滑，在壓樁油缸的
驅動下逐段將樁壓入預定土層深度，本文中將沉臺中的多組夾持油缸和鉗口統稱夾持器。 本實施例實施時應將樁機改為由兩個沉臺並列沿同一水平軸線方向夾持器內框
尺寸總長不少於2. 6m，總寬不少於1. 2m的於總長的中點分開成兩組夾持器的可同時夾持
兩隻同型號的自動成牆裝置既可同步工作又可分別獨立工作而互不影響的沉臺組合。靜力
樁機具備這個條件後就可使用自動成牆裝置實施靜壓地下連續牆工法。 準備工作，靜力樁機就位調整水平，對準用經緯儀施放好的地牆軸線和單元牆段
中心點，並以此點為起點，樁機沿地牆軸線方向行進，除轉角或遇障礙需處理外不能倒行。 第1步、先將兩隻同規格型號的自動成牆裝置其中一隻A用夾持器A'夾緊後先壓入土層2米左右停止(為敘說方便將第一次壓入的單只自動成牆裝置稱為A，第一次夾持A 的夾持器為A';隨後壓入的稱為B，夾持器為B')，接著往A內吊入鋼筋籠或其他骨架，灌注 適量混凝土，然後再連續不斷壓入預定土層深度並同時達到設計終止壓力方可停壓；
第2步、將B環形對接體17套入A圓柱形對接體16中緩慢壓入土層2米左右停 止，往B器內吊入鋼筋籠或其他骨架，灌注適量混凝土，然後再連續不間斷壓入預定土層深 度並同時達到設計終止壓力方可停壓； 第3步、由於B環形對接體17隻能沿A圓柱形對接體16作上下滑動，並受A、B對 接體的凹形空間制約，A、 B在裝滿混凝土的情況下於預定地層深處只能是右左短邊面貼緊 並列，組成截面為凹形的對接口； 第4步、夾持B的夾持器B'保持夾緊狀態原位不動，立即啟動A振動器，同時向上 緩慢提升A，巖土對A端部活瓣反作用力消失，混凝土在重力和振動雙重作用下克服磁性裝 置吸力，打開活瓣相繼從A內流出充盈自動成牆裝置騰出的空間，直至A底端離開地面，於 是就逐步形成與A輪廓相同的混凝土單元牆段A ; 第5步、鬆開夾持B的夾持器B'，配備在靜力樁機上的吊臂懸吊已拔出的A沿牆 軸線行進約等同B截面長邊距離後停止(因兩個沉臺並列沿牆軸線方向共有2. 6m的長 方形空間，而一個成牆裝置沿軸線方向最長1.2m，，若拔出其中一個成牆裝置後沉臺內有 2. 6m-l. 2m = 1. 4m軸線長度空間可供樁機移動距離)，原夾持A的夾持器A'因樁機前移了 A長邊距離，而B停留原位未動，使A'變為正對著B，用A'將B夾緊保持原位，原夾持B的 夾持器B'正好對準了新吊入進沉臺的位於B的前面的A，用B'夾緊A將環形對接體17套 入土中B圓柱形對接體16中壓入土層約2米停止，往A內吊入鋼筋籠或其他骨架，灌注適 量混凝土，然後再不斷壓入預定土層深度並同時達到設計終止壓力方可停壓；由於B被A' 夾住不能移位，A環形對接體17隻能沿B圓柱形對接體16向下滑動壓入，並受B. A對接體 的空間制約，B.A內在裝滿混凝土情況下於預定地層深處只能是短邊面貼緊並列，形成了從 截面看為"凹"形對接口 ； 第6步、B'夾緊A保持原位，啟動B振動器，同時向上緩慢提升B，巖土對B端部活 瓣反作用力消失，混凝土在重力和振動雙重作用下克服磁性裝置吸力，相繼從B內流出充 盈自動成牆裝置騰出的空間，於是又形成了與B輪廓相同的混凝土單元牆段B，而且，B單元 牆段與A單元牆段在混凝土尚未凝固之前其短邊面就在截面為凹形的對接槽中混合連接 成一整體，形成有A+B兩個單元牆段組合的連續牆體； 第7步、鬆開夾持器B'，靜力樁機吊臂懸吊已拔出的B沿牆軸線行進約等同A截面 長邊距離，這時A'又對正A，將A夾緊並保持原位，將B環形對接體17套入土中A圓柱形對 接體16中並壓入土層2米左右停止，往B內吊入鋼筋籠或其他骨架，灌注適量混凝土，然後 再連續不間斷壓入預定土層深度並同時達到設計終止壓力方可停壓，由於B環形對接體17 只能沿A圓柱形對接體16向下滑動，並受A、 B對接體的空間制約，A、 B在裝滿混凝土的情 況下於預定土層深處只能是短邊面貼緊並列形成截面為凹形對接槽狀；
第8步、仍夾緊B，啟動A內振動器，同時向上緩慢提升A，巖土對A端部活瓣反作用 力消失，混凝土在重力和振動雙重作用下克服磁性吸力打開活瓣相繼從A內流出充盈自動 成牆裝置騰出的空間；直至A底端離開地面，於是又形成了同A輪廓的混凝土單元牆段A2， 而且A2單元牆段與B牆段在混凝土尚均未凝固之前就在凹形槽中緊密混合成一整體，延長
10為A+B+A2連續牆； 第9步、鬆開B'夾持器，靜力樁機吊掛A沿牆軸線方向行進約等同B截面長邊距 離，這時A'正對B並將其夾緊保持原位，將B'夾緊新吊入的A，再將A環形對接體17沿B 圓柱形對接體16壓入土層2米左右停止，往A內吊入鋼筋籠或其他骨架，灌注適量混凝土， 然後再連續不間斷壓入預定土層深度並同時達到設計終止壓力方可停壓。
根據地下建築物形狀需經常改變地下牆體軸線方向。靜力樁機轉向時，被夾持物 或壓至地面標高以下或必須脫離地面，否則會阻礙樁機轉向；實施地牆轉向時，只能將自動 成牆裝置組合全部提離地面，這時，新牆體失去有效封閉對接基體，為使轉向的新牆體與原 直線段的地牆有效組合達到地牆整體密封效果，轉向時採用轉角器配合轉角封閉工藝；轉 角器之一為短邊4'增制有與直線段A. B兩個單元牆段結合部波紋相同的波紋表面，方便轉 角牆體與直線兩牆段接合處的垂直對接；轉角器之二是在短邊面4'加制與波形板8靠近 環形對接體17處波紋相同的波形面；轉角器之三為短邊面4'增制有與波形板8表面波紋 相同的波紋以方便與直線段牆體作T形90。垂直相交時牆體表面的良好配合；具體做法是 在直線段最後一單元牆段時壓入帶轉角器之三的自動成牆裝置，然後拔出帶轉角器之三的 自動成牆裝置，樁機行至與原直線段牆體平行靠基坑外側將成牆裝置波紋面貼緊直線段牆 體壓入A. B —組牆體，A. B組凹槽接口處應與原直線段帶轉角器之三的單元牆段短邊面4' 的端面錯位且牆體波形面與直線段牆體波形面靠緊，將自動成牆裝置組合再次全部提離地 面，樁機作90。轉向，轉向後將帶轉角器之二的自動成牆裝置短邊面4'波紋對準B牆體波 形面，轉角器之二的長邊波紋面相對應於轉角器之三已成型的牆段波紋，使帶轉角器之二 的成牆裝置短邊面4'與B牆體波紋面和帶轉角器之二的成牆裝置其中一長邊波紋面與帶 轉角器之三的成牆裝置最後一單元段的短邊面4'波紋牆端面儘量吻合後壓入土層2m左右 停止，往帶轉角器之二的成牆裝置放置鋼筋籠灌注混凝土後連續不停壓入預定土層深度並 達到設計終止壓力方可停止；按第2步驟壓入A， A的環形對接體17套入帶轉角器之二的成 牆裝置圓柱形對接體16中；按工法步驟第3步至第9步依次循環施工，就形成了轉角後的 新地下連續牆；根據轉角封閉狀態要求，還可選擇多個轉角器組合來加強轉角封閉。
按本實施例的步驟依次循環施工，形成的多個單元牆段在混凝土尚未凝固之前全 部連接起來，自動形成單元牆段與單元牆段之間的無滲漏連接的地下連續牆，兩單元牆段 接頭處成凹槽狀，對於牆體的抗滲非常有益。
1權利要求
一種靜壓地下連續牆自動成牆裝置及方法，其特徵在於自動成牆裝置由基本體、對接體、活瓣組三部分構成；其基本體部分包括基本節、連接節、契形接口、短邊面、短邊面』、主通道、電纜橫通道、冷卻水上循環通道、冷卻水下循環通道、波形板、頂部波形板、端部波形板、密封條、進水接頭、出水接頭、電纜接入口、連接螺釘、振動器、連接波形板、上封堵和下封堵；其主要功能一是受力和傳力主體，二是混合物載體兼牆段形態模具，三是對接體、活瓣組零部件安置基體；基本體截面長邊為300mm～1200mm，短邊為100mm～1000mm，其截面形狀有組合梯形板狀、厚壁平直板狀、波形板狀等；基本體截面內框有橢圓形、矩形、圓形、多邊形等，形狀各異但功能及原理相同，為敘說方便，以波形板表面形狀及長方形內框作基準述說，基本體的總長是通過基本節與連接節採用契形接口調整，以適應不同工程深度要求；用其外表形狀和結構與波形板相同的連接波形板連接，連接波形板背面製成多道凸凹槽結構，對接時將凸凹槽嵌入基本體截面長邊相應的凹凸槽內，並用連接螺釘緊固，連接螺釘頭部埋入螺孔內防止連接螺釘在巖土中磨損；波型板外形似波形水泥屋面板形狀，沿基本體正反立面縱向全長設置，波型板輪廓形狀和結構相同，其長度為基本節和連接節整除的整數，每塊波形板上下端面制有供安放密封條的凹槽，對接時，上部的波形板下端面凹槽對準下部的波形板上端面凹槽中密封條，實施端面碰接用連接螺釘與基本體固定，使相鄰兩塊波形板接縫處不滲漏；波形板、頂部波形板和端部波形板沿基本體縱向制有上下貫通的主通道，主通道兩側凹陷面制有供連接螺釘擰入的螺孔使其將波形板固定在基本體上，主通道用于振動器的安放空間和電纜、冷卻水通道空間；端部波形板的主通道底端封閉，頂部波形板制有進水接頭、出水接頭和電纜入口，其它主通道也被封閉，在基本體頂部和端部正反兩立面安裝相應的頂部波形板、端部波形板各一塊，其中的主通道設有上下相互錯位的水平冷卻水上循環通道和冷卻水下循環通道，保證基本體內冷卻水從第一個主通道的進水接頭進來，再從該道底部冷卻水下循環通道進入隔壁另一主通道，從隔壁的主通道上冷卻水循環通道又流至下一個主通道，如此循環，從最後一個主通道上部出水接頭出去，進、出水接頭和電纜入口分別安裝在正反兩立面的兩塊頂部波形板頂端面，通過連接軟管進入外部水箱；由多個波形板組成的半圓弧狀的表面增加基本體表面積和基本體與夾持器的摩察面積，壓應力得到擴散，還增加了基本體邊框厚度和剛度，在波形板中主通道內安置振動器，使基本體與周邊土體固結容易鬆弛；每塊波形板的主通道內在安置振動器的位置附近制有一橫向電纜通道，便于振動器的電纜接入和維修；基本體冷卻水的壓力式循環通過進、出水接頭用軟管與樁機上的水箱相通，設置在水箱中的水泵將水不斷泵出，強迫冷卻水從進水接頭進入主通道，經循環後從出水接頭流至水箱，在水箱中將熱量散發至大氣中實施冷卻；基本體內安裝的振動器為高頻振動器，振動器置於循環冷卻水中；振幅使自動成牆裝置與周身土體從靜吸附狀態迅即轉為動吸附狀態，混凝土在振動下與內壁產生滑動，減少內外摩擦，降低提拔力；波形板沿基本體縱向通長由多個組成，因此振動器根據需求可任意增減設置數量，振動器按合理組合設置為分組分時分段控制。對接體部分包括圓柱形對接體，環形對接體、短邊面和短邊面』，起對接和導向功能；對接體還可製成鍵槽式對接體、梯形對接體、多邊形對接體、橢圓形對接體、扇形對接體等形式；基本體截面長邊兩面各制有與基本體通長的環形對接體並凸出短邊面一定距離，其兩邊的環形開口朝內互相對稱，中線重逢，環形圈通長底端及頂部不封口；在基本體截面長邊兩面靠近短邊面』處，各邊制有與基本體通長的圓柱形對接體，圓柱體通過截面尺寸與環形開口相近的支承鍵，焊接在靠短邊面』處兩長邊面相對應環形對接體的環形開口位置，使其在兩隻基本體短邊面貼緊時圓柱體插入環形圈內，支承鍵套入環形開口中，圓柱形對接體插入環形對接體作上下滑動而不能作其他方向移位，環形對接體安裝在成牆裝置基本體長邊面的兩側凸出短邊面一小段距離，圓柱形對接體安裝在成牆裝置基本體長邊面的兩則凹進短邊面』一小段距離，當兩隻成牆裝置短邊面』和短邊面相貼時才能實現上述功能，保證基本體的短邊面通長緊貼，組成不可分開的組合體；環形圈上下不封口，沿圓柱體上下滑動或圓柱體沿環形圈上下滑動，在基本體總長範圍內不受滑動距離限制，以適應地下巖土埋葬起伏不勻時造成的單元牆段底端標高不一致，兩隻平行的環形對接體沿基本體兩長邊水平軸線方向平行凸出短邊面一小段距離，與短邊面配合形成凹形截面，兩隻圓柱形對接體於兩長邊水平軸線方向平行凹進短邊面』相對應的一小段距離，與短邊面』配合形成凸形截面，凸形截面嵌入凹形截面中形成兩隻成牆裝置對接時截面的三個邊緊密配合呈凹形截面狀，凹形限制圓柱形對接體恰好插入環形對接體中，或環形對接體恰好套入圓柱形對接體中，被兩個對接體約束只能作上下滑動，自動形成了牆體的凹形連接。活瓣組成部分包括活瓣、加強筋活瓣、加強筋、基本節活瓣座、活瓣座、活瓣軸和磁性裝置；起配合基本體存放混合物、按需要封閉、或開啟兩大功用；帶磁性裝置的活瓣在自動成牆裝置空載時由於磁性吸力作用總是關閉，當裝置內重物或外力超過磁性吸力時，活瓣被打開，與基本體長邊面成180°直垂，活瓣打開後需藉助外力旋轉朝關閉方向少於180°，磁性吸力才可吸引活瓣自動關閉；加強筋有壓入過程導向，增強活瓣接縫處抗壓強度和加強活瓣接合處封水三個功效；基本節1底端面制有間隔均勻的多個基本節活瓣座，活瓣與基本節底端面相接處制有與基本節活瓣座結構尺寸相同的活瓣座，兩活瓣座凸凹錯位對接，將活瓣軸裝入活瓣座圓孔中，活瓣被固定在基本體底端面，沿活瓣軸僅作徑向轉動，達到活瓣開閉自如；活瓣設置在基本體底端面長邊方向兩側面，空載時，活瓣在磁性裝置的吸力作用下，處於自動關閉狀，便於施工吊運及對中，靜壓地下連續牆時，自動成牆裝置體內裝入的混合物重量超過磁性裝置的吸力，使用時應先將自動成牆裝置在空載時對準基準點壓入土中小段深度即停止，然後再吊放鋼筋籠，灌注混凝土，儘管基本體內混合物重量已遠遠超過磁性裝置的吸力，因底端土對活瓣的反作用力，活瓣仍處於緊閉狀態，體內混合物不能流出，外部泥水也不能擠入，保證了靜壓單元牆段的成牆質量和進度。
2. —種靜壓地下連續牆自動成牆裝置及方法，其特徵在於成牆方法包括承重擋土型地下連續牆工藝、擋土承重型地下連續牆工藝和提供設置外支撐體系的地下連續牆工藝三個部分；利用全液壓靜力樁機巨大的夾持力形成的既可壓入又可提升的功能，採用自動成牆裝置，每兩隻作為一個組合，將混凝土澆灌在一個預先設定形狀的自動成牆裝置中，在壓入土層預定深處形成同裝置輪廓形狀的牆體，每次只拔出前進方向後面的一隻自動成牆裝置，將留在土中另一隻自動成牆裝置作為基準，由於土中自動成牆裝置對接體的導向和約束，第二隻自動成牆裝置套入土中裝置的對接器後其方向和空間即受到土中裝置對接體的制約，兩隻裝置只能短邊面緊貼做上下滑動而不能作其他方向位移，後面的裝置的也只能沿前裝置後端對接體直線向上拔出後就自動形成一個單元牆段，而且這個單元牆段的混凝土能將前面的裝置後端對接體圍裹，將拔出的這隻裝置移至前面的裝置的前端並套入此裝置的對接器中壓進土層，則原排在前面的裝置又變成了新壓入裝置的後面一隻，將後面一隻再拔出，這個新單元牆段就註定要與之前剛成型的混凝土尚未凝固的單元牆段實現短邊接合面的混合，如此壓入和拔出循環，形成多個延綿連接的單元牆段組成了地下連續牆；承重擋土型地下連續牆工藝是先將自動成牆裝置壓入土層下2m左右停止，其內預置鋼筋籠或型鋼後連續不斷壓入預定土層，然後邊振動邊提升自動成牆裝置，混凝土流出充盈裝置讓出的空間，與裝置體形相同的單個牆段形成，由多個單元牆段連接形成以擋土為主承重為輔的地下連續牆，主要作為基坑支護結構體系兼作主體結構外牆；擋土承重型地下連續牆工藝先將自動成牆裝置壓入土下2m左右停止，將鋼筋籠(型鋼)和混凝土置於其內，壓入時活瓣成緊密關閉狀態，把單元牆段作為工程樁施工，單元牆段壓力達到設計要求的單牆段承載力後停止，牆體端底標高由於巖土埋藏起伏不均和巖土性質的複雜性可能出現差異，但當自動成牆裝置底端標高超過原預定深度時，可在自動成牆裝置內混凝土尚未全部澆築完予以及時添加就可保障頂標高的一致，鋼筋籠應預留與上部結構錨接的鋼筋長度或足夠結構強度的型鋼連接形式，然後邊緩慢提升邊振動成型，在地下牆體頂部設置適應上部結構承載的基礎，主體結構從基礎之上連接，形成既擋土抗滲截水又可靠傳遞上部結構荷載的以承重為主擋土為輔的永久性承重牆體；提供設置外支撐體系的地下連續牆工藝，在自動成牆裝置內的鋼筋籠適當位置預埋塑料管或鋼筒，並將管或筒設制防水結構，防止錨杆施工後注漿封閉不嚴引起的滲漏，設置前筒或管兩頭予先封口，防止澆築混凝土時誤入管筒造成堵塞，日後基坑開挖鑿去表面混凝土露出預埋孔洞可方便施工外支護錨杆。
全文摘要
本發明屬建築技術領域，涉及一種用於深基坑、隧洞、河堤等防滲、截水、擋土場合的靜壓地下連續牆自動成牆裝置及方法，利用現有的全液壓靜力樁機作為主機，同時能夾持截面為波形的兩個相互關聯又各自獨立運動的自動成牆裝置組合，以波形板表面形狀及長方形內框作基準，其兩短邊外緣分別制有特定導向限位作用的連接體，其端部安裝有雙開式活瓣的自動成牆裝置體內預先吊入鋼筋籠，相繼灌滿混凝土，將成牆裝置逐一壓入預定土層深度，提升成牆裝置組合中的其中一個，同時啟動波形體內安裝的高頻振動器，邊振動邊提升成牆裝置而形成鋼筋混凝土單元牆段，其工藝新穎，環保效應好，質量可靠，承載力高，適用範圍廣，施工周期短。
文檔編號E02D29/02GK101718099SQ200910230170
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月14日 優先權日2009年11月14日
發明者寇海磊, 張明義, 歐陽甘霖, 殷作鵬, 鄧洪亮 申請人:歐陽甘霖