CN102021920A - 地下水泥土防渗墙连续成墙机 - Google Patents

Abstract

这种地下水泥土防渗墙连续成墙机，机械底盘和液压支撑构成步履式移动机构，框架与倾斜调整杆安装在机械底盘上，框架通过倾斜调整杆实现垂直或者倾斜，在框架上安装竖向导杆和横向驱动缸，刀具驱动机构与刀具组合箱和刀具组合链以及刀具头相连接，并通过竖向驱动缸沿着竖向导杆上下移动，环绕在刀具组合箱两侧的刀具组合链在刀具驱动机构和刀具头之间作环绕运动，固定在刀具组合链上的刀片实现对土层的切割和搅拌。可通过本机械真正造出具有优良防渗效果的非“篱笆”防渗墙，这种连续防渗墙质地均匀、走向精准、防渗效果更好，并且工艺简单，向下挖掘、切割土层、水泥土成墙一气呵成。

Description

地下水泥土防渗墙连续成墙机

技术领域

本发明涉及一种地下水泥土防渗墙连续成墙机，尤其是能以步履移动的形式进行水平切割和搅拌原位置土，应用在止水帷幕等领域，形成高抗渗性能的地下防渗墙。

背景技术

目前，绝大多数的地下防渗墙止水帷幕是以搅拌桩柱列形成的“篱笆”来达到建筑基坑、堤坝和地下建筑的止水防渗目的。例如，SMW工法，这样的机械和方法所制作的地下连续墙是通过相邻的搅拌桩柱之间的部分重叠形成墙体，墙体的厚度不均，表面凹凸、密度不均匀，重要的是重叠部分的不确定性造成防渗效果和墙体强度降低；并且，由于受机械设备的限制，施工深度较浅，无法胜任一些较深的成墙要求；同时，与深度等高的施工机械不稳定，易倾倒；履带式移动的机械移动不平稳，容易在移动过程中产生方向位移和偏差，无法保证成墙的品质。

发明内容

针对上述这些存在的问题，本发明提供一种步履移动式水平搅拌地下水泥土防渗墙连续成墙机，该连续成墙机包含移动和驱动两大部分，移动部分采用步履式行走机构，使水平方向的移动更加平稳安全，而且在切割过程中的位移偏差最小，从而保证了连续成墙的水平方向精度最高；驱动部分包括横向驱动、纵向驱动和刀具驱动，采用电动液压驱动，结构更加合理，动力更强劲，形成的地下连续墙厚度均一、品质均衡、强度牢固，成墙防渗系数高，地质适应性广泛、施工环境要求简单、机械运行安全稳定。

本发明的技术方案是：通过横向驱动装置来实现设备的水平方向移动和刀具的水平方向切割；通过刀具的不断组合确定不同深度的切割和搅拌，通过调节刀具的倾斜角度实现墙体的垂直或者是倾斜墙体的不同要求；整套机械的基础是一个可以进行步履式移动的机械底盘，机械底盘上安装可以调整角度的框架，框架上安装横向驱动装置，固定切割刀具的竖向导杆也安装在框架上，并可以通过横向驱动装置进行水平移动，在竖向导杆上安装刀架驱动装置和刀具驱动装置，其中，刀架驱动是上下方向的，作用是将刀具插入到地下，并达到一定的深度；刀具驱动装置是带动一组刀具组合链，在刀具组合链上安装切割土层的刀片，工作时，刀具组合链在刀具驱动装置的驱动下沿刀架移动，在切割土壤的同时也进行了搅拌，并且，置于刀架内部的水泥喷管也喷出水泥桨，水泥浆便与土混合成了水泥土防渗墙；根据不同的强度需要，还可以在水泥土凝固之前插入工字钢等骨架材料。

组合刀具箱可以根据墙体的深度加长或者缩短，组合好的刀具通过刀具驱动机构进行环绕运动，对土层进行切割和搅拌，适用本发明的机械施工时，可以在水泥土凝结以前以任意的间距插入金属型材，也可以根据特殊要求制作倾斜防渗墙和多层复合防渗墙，并且，在复合墙之间还可以敷加膜材料或者铅版以及其他板材。

这种地下水泥土防渗墙连续成墙机，机械底盘和液压支撑构成步履式移动机构，框架与倾斜调整杆安装在机械底盘上，框架通过倾斜调整杆实现垂直或者倾斜，在框架上安装竖向导杆和横向驱动缸，通过横向驱动缸使竖向导杆在框架上作水平运动，在竖向导杆上安装竖向驱动缸和刀具驱动机构，刀具驱动机构与刀具组合箱和刀具组合链以及刀具头相连接，并通过竖向驱动缸沿着竖向导杆上下移动，环绕在刀具组合箱两侧的刀具组合链在刀具驱动机构和刀具头之间作环绕运动，固定在刀具组合链上的刀片实现对土层的切割和搅拌.刀具头内装有刀具导轮、水泥喷管和垂直传感器。

当机械施工到某一个位置以后，承载设备的液压支撑向上收起，这时机械底盘仍然着地，单独承载设备重量，通过横向驱动缸将已经悬空的框架由原来的位置移动到该位置上来，随着将液压支撑放下后，机械底盘被悬空起来并被横向驱动缸拉到新位置上。

安装在机械底盘上的框架可以通过倾斜控制杆进行倾斜，并且可以使框架上的竖向导杆和刀具在倾斜状态下进行切割工作，从而制作倾斜式防渗墙。

框架上安装竖向导杆和横向驱动缸，横向驱动缸驱使竖向导杆以及安装在竖向导杆上面的刀具作水平方向的运动，对土层进行切割。

竖向导杆上安装刀具和竖向驱动缸，竖向驱动缸驱使刀具做上下运动，使刀具不断深入土层，直到达到的深度。

竖向导杆上的刀具由刀具驱动机构、刀具组合箱、刀具组合链和刀具头组成的，刀具驱动机构驱使刀具组合链做环绕刀具组合箱和刀具头的运动。

刀具组合箱可以进行组合，达到深入土层所要求的深度，每个刀具组合箱两侧外面都可以承载相应的刀具组合链，每个刀具组合箱的内部都设有垂直传感器和水泥喷管，垂直传感器和水泥喷管一直通到刀具头上，保证对机械在切割过程中的状态监控和喷出水泥浆，与原位置上的土形成水泥土墙体。

刀具组合链上安装有刀片，刀具组合链在刀具驱动机构的驱使下运动，刀具组合链上的刀片即对土层进行切割和掘挖，由于刀具组合链是做环绕运动的，所以刀具组合链上的刀片会将切割下来的土层带离原位置，所以可以达到充分搅拌土层的目的，这是目前任何施工方法都做不到的。

该机械制作水泥土防渗墙的方法，在水泥土墙体未凝固以前，向墙体内插入金属型材，以达到增加墙体强度的目的，而且，插入的金属型材的间距可以是任意的。

该机械制作水泥土防渗墙的方法，根据特殊的需要，可制作双层或者多层复合墙，在层与层之间敷加金属或者非金属膜材料，达到阻止特殊物质透过和放射线穿透的目的。

本发明优点是，可通过本机械和施工方法真正造出具有优良防渗效果的非“篱笆”防渗墙，这种连续防渗墙质地均匀、走向精准、防渗效果更好，并且工艺简单，向下挖掘、切割土层、水泥土成墙一气呵成。在连续造墙过程中，机械的步履式移动方式更加平稳准确，由于采用全液压动力，使整机重量降低，设备机动性增强，大大提高了应用范围；组合式刀具让设备高度不随连续墙的深度而增加，提高了设备的适应性和安全性；刀具在作业时不仅可以挖掘和切割土层，还可以随着导杆做变向和位移，大大提高了自由度和切割能力，因此，对土层的适应性更广泛。采用步履式行走机构，使水平方向的移动更加平稳安全，而且在切割过程中的位移偏差最小，从而保证了连续成墙的水平方向精度最高；驱动部分包括横向驱动、纵向驱动和刀具驱动，采用电动液压驱动，结构更加合理，动力更强劲，形成的地下连续墙厚度均一、品质均衡、强度牢固，成墙防渗系数高，地质适应性广泛、施工环境要求简单、机械运行安全稳定。

附图说明

图1，图2，图3，图4是本发明的侧视图。

图5，图6，图7，图8是正面图。

图9是刀具头的细部说明图。

图10是本发明施工的方法示意说明图。

具体实施方式

在图1中，机械底盘(1)和液压支撑(2)构成步履式移动机构，框架(3)与倾斜调整杆(4)安装在机械底盘(1)上，框架(3)通过倾斜调整杆(4)实现垂直或者倾斜的状态，在框架(3)上安装竖向导杆(5)和横向驱动缸(6)，通过横向驱动缸(6)使竖向导杆(5)在框架(3)上作水平运动，在竖向导杆(5)上安装竖向驱动缸(7)和刀具驱动机构(8)，刀具驱动机构(8)与刀具组合箱(9)和刀具组合链(10)以及刀具头(11)相连接，并通过竖向驱动缸(7)在竖向导杆(5)上作上下方向的移动，环绕在刀具组合箱(9)两侧的刀具组合链(10)在刀具驱动机构(8)和刀具头(11)之间作环绕运动，实现对土层的切割和搅拌。在机械底盘(1)上还设有平衡配重物12、配电箱13及控制室14。

图2所示为竖向驱动缸(7)在竖向导杆(5)上将刀具驱动机构(8)、刀具组合箱(9)、刀具组合链(10)和刀具头(11)沿竖直方向深入地下土层的情况.

图3所示为框架(3)通过倾斜调整杆(4)形成竖向倾斜的姿态.

图4所示为为竖向驱动缸(7)在竖向导杆(5)上将刀具驱动机构(8)、刀具组合箱(9)、刀具组合链(10)和刀具头(11)以一定的倾斜角度深入地下土层的情况.

图5所示的实施例中，竖向导杆(5)以及安装其上的竖向驱动缸(7)、刀具驱动机构(8)、刀具组合箱(9)、刀具组合链(10)、刀具头(11)通过横向驱动缸(6)推进，进行水平移动切割和搅拌土层的状态.

图6所示为横向驱动缸(6)到达顶点位置时的状态.

图7所示为步履式移动，液压支撑(2)向上收起，框架(3)沿横向移动.

图8所示为步履式移动的第二步，液压支撑(2)移动到位后向下放下，机械底盘(1)向上升起，然后进行横向移动。

图9所示的刀具头细节，固定在刀具组合链(10)上的刀片(17)，随着刀具驱动机构(8)的动力进行横向切割搅拌的同时，位于刀具头(11)内的垂直传感器(15)沿刀具组合箱(9)内的管道将信号传给控制室(14)，随时指示移动的状态，位于刀具头(11)内的水泥喷管(16)喷出水泥，与原位置土形成水泥土墙体。

图10所示的施工方法中，采用本机械设备所制作的水泥土防渗墙(18)凝固以前插入金属型材(19)可以增加墙体的强度，而且采用本发明所插入的金属型材的间距是任意的，另外，在某些特殊的场合下需要在复合水泥土防渗墙(18)之间敷加特殊的膜材料(20)，比如垃圾填埋场用到HDPE膜材料，核反应堆或者核废料场防止放射性污染用到的铅版。

Claims (8)

1.一种地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：机械底盘(1)和液压支撑(2)构成步履式移动机构，框架(3)与倾斜调整杆(4)安装在机械底盘(1)上，框架(3)通过倾斜调整杆(4)实现垂直或者倾斜，在框架(3)上安装竖向导杆(5)和横向驱动缸(6)，通过横向驱动缸(6)使竖向导杆(5)在框架(3)上作水平运动，在竖向导杆(5)上安装竖向驱动缸(7)和刀具驱动机构(8)，刀具驱动机构(8)与刀具组合箱(9)和刀具组合链(10)以及刀具头(11)相连接，并通过竖向驱动缸(7)沿着竖向导杆(5)上下移动，环绕在刀具组合箱(9)两侧的刀具组合链(10)在刀具驱动机构(8)和刀具头(11)之间作环绕运动，固定在刀具组合链(10)上的刀片(17)实现对土层的切割和搅拌.刀具头(11)内装有刀具导轮、水泥喷管(16)和垂直传感器(15)。

2.根据权利要求1所述地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：步履式移动机构，承载设备的液压支撑(2)向上收起，机械底盘(1)着地，单独承载设备重量，通过横向驱动缸(6)将已经悬空的框架(3)由原来的位置移动到新位置，随着将液压支撑(2)放下后，机械底盘(1)被悬空起来并被横向驱动缸(6)拉到新位置上。

3.根据权利要求1所述的地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：安装在机械底盘(1)上的框架(3)可以通过倾斜控制杆(4)进行倾斜，并且可以使框架(3)上的竖向导杆(5)和刀具在倾斜状态下进行切割工作。

4.根据权利要求1所述的地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：框架(3)上安装竖向导杆(5)和横向驱动缸(6)，横向驱动缸(6)驱使竖向导杆(5)以及安装在竖向导杆(5)上面的刀具作水平方向的运动。

5.根据权利要求1所述的地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：竖向导杆(5)上安装刀具和竖向驱动缸(7)，竖向驱动缸(7)驱使刀具做上下运动，使刀具不断深入土层，直到达到的深度。

6.根据权利要求1所述的地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：竖向导杆(5)上的刀具由刀具驱动机构(8)、刀具组合箱(9)、刀具组合链(10)和刀具头(11)组成的，刀具驱动机构(8)驱使刀具组合链(10)做环绕刀具组合箱(9)和刀具头(11)的运动。

7.根据权利要求1所述的地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：刀具组合箱(9)可以进行组合，达到深入土层所要求的深度，每个刀具组合箱(9)两侧外面都可以承载相应的刀具组合链(10)，每个刀具组合箱(10)的内部都设有垂直传感器(15)和水泥喷管(16)，垂直传感器(15)和水泥喷管(16)一直通到刀具头(11)上。

8.根据权利要求1所述的地下水泥土防渗墙连续成墙机，其特征是：刀具组合链(10)上安装有刀片(17)，刀具组合链(10)在刀具驱动机构(8)的驱使下运动，刀具组合链(10)上的刀片(17)即对土层进行切割和掘挖，刀具组合链(10)做环绕运动的，刀具组合链(10)上的刀片(17)会将切割下来的土层带离原位置。

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