CN103958780B - 形成胶结挡土墙的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于形成胶结挡土墙的方法。所述方法包括在地面上限定待形成的墙的轮廓的步骤。该轮廓界定待挖掘地表的区域。所述方法还包括压紧该区域的步骤。在压紧之后，该区域下面和邻近该区域的被压实，这在挖掘期间和墙形成之后为地表提供稳定性。所述方法还包括从压紧的区域挖掘地表至初始深度由此形成墙身空腔的步骤。该方法还包括步骤：压紧墙身空腔的底表面并且随后从被压紧的底表面挖掘地表的步骤。在达到墙身空腔的最终深度的情况下，该步骤可以根据需要重复多次。一旦达到最终深度，可以用胶结材料至少部分地填充墙身空腔以便形成挡土墙。

Description

形成胶结挡土墙的方法

技术领域

本发明大体涉及挡土墙和其他这种支撑墙。更具体地，本发明涉及用于形成挡土墙的方法和相应地形成的挡土墙。

背景技术

已知地，挖掘地表以便在挖掘地点建立结构，或去除污染地表，以及其他目的。然而，在这些挖掘之前，必须执行测量以保证或“保持或固位”邻近挖掘位置的地表以防止该地表滑坡到该位置，干扰工作，和/或其他不想要的障碍。用以固定地表的一种这样的方法是挡土墙，挡土墙被安装以防止地表从其被保持或固位的区域移动至没有地表的区域(即挖掘位置)。

通常，挡土墙是垂直建立或侧向步进的墙，其一侧面对挖掘位置且另一侧背靠地表与该位置隔开。围绕该位置可以建立多个挡土墙，这依赖于其配置和要求。挡土墙还可以用于防止流体进入区域，例如当被用以形成围堰的墙时，或例如视觉上密封或保持垃圾掩埋时。

一旦挡土墙处于合适位置，则作用其上的力以及其必须抵抗的是被保持或固位的地表的质量，位于墙顶部的任何物体的质量、地表围绕墙所处地面中的点所产生的力矩的力。其他因素也可以作用在墙上(即，地表震动、交通负荷、局部震动负荷等)。在已知的挡土墙中，通过墙的惯性质量和地表抵靠墙产生的摩擦力抵抗这些力。因而，挡土墙必须抵抗水平位移和旋转力矩力。

不同类型的挡土墙和形成挡土墙的方法在现有技术中是已知的。

例如，板桩形成的挡土墙是已知的。板桩通常是带波纹的金属板，但是木头以及其他材料也是可以使用的，它们互锁或组装在一起以形成挡土墙。通常来说，在没有被锚固时，必须使用合适的驱动装置将板桩驱动进入地表的最终挖掘深度之下延伸远距离的深度。一部分板桩通常被保留突出到地面外。一旦被驱使进入地面，即可以挖掘该区域。与使用板桩用于形成挡土墙相关的部分缺点包括：a)板桩需要被锤打或驱动进入地面，其可以产生大的噪音并且由于噪音限制使得不能在夜间安装挡土墙；b)板桩通常不能自我支撑或适于用在宽的或深的挡土墙中；c)当板桩位于地面并且两侧具有相邻的结构时，它们通常不提供足够的空间插入锚定装置；d)板桩通常不能被驱动通过地下硬的岩石层，这意味着这些层必须通过钻孔贯穿，这进一步地增加安装时间和成本；e)板桩通常不适于用在密集的城市区域中的位置，在这里需要避免干扰邻近的建筑物地基附近的地表；f)它们通常对于形成不透水的阻挡物是不理想的，因为可能在板桩的接合处泄漏并且腐蚀可能会破坏金属的连续性；g)等。

还已知的是已知如“Berlin”墙的挡土墙或支护桩墙。通常通过以规则的间隔驱使支护桩(本质上是混凝土或钢的圆柱体或H形梁和/或支架)进入地面形成这些挡土墙。随后，实施挖掘至很小的深度。随后，通过连结板或横挡板连接这些支护桩，连结板或横挡板一般由木头或混凝土板构成并且保持地表不进入挖掘区域。由支护桩形成的挡土墙和/或Berlin墙的部分缺点包括：i)它们主要限于临时结构；ii)由于使用板桩，它们不适于被用作不透水的阻挡物；iii)由木头形成的横挡板通常在潮湿的地表中随着时间会腐蚀，因而降低墙保持地表的稳定性并且潜在地产生危险的细菌；iv)由于使用板桩，支护桩的驱动会产生很大的噪音；v)它们需要梁和锚定装置以确保它们的稳定性并且可能干扰建筑物布局；vi)等。

另一种已知类型的挡土墙包括由混凝土形成的挡土墙。COCHERAN的美国专利4818142涉及构造具有墙的沟池挖掘的方法和设备。描述了用于形成容纳沟池的胶结墙地面挖掘的方法和设备。

LEE的美国专利申请US2011/0142550A1涉及用于构造椅型自支撑地表挡土墙的方法。该文献描述了用于构造用于在挖掘之前保持例如地表压力的外部力的椅型自支撑地表挡土墙的方法。该文献还描述了可流动的加硬材料。

下面的美国专利文献还涉及挡土墙和用于构造挡土墙或其他类型结构的方法：US7,114,887 B1；US 5,193,324；US 3,898,844；和US 1,650,827。

下面的外国专利文献也是已知的：JP 2005207144 A；JP 2005155094 A；JP2001226968 A；JP 10131175 A；JP 06081354 A；JP 04336117 A；JP02164937 A；JP60173223 A；JP 60173214 A；以及CN 101139838 A。

与这些已知的挡土墙和方法相关的一些缺点在于：I)它们通常需要极大的机器为挡土墙准备地表，这妨碍了在更有限工作空间的地点形成挡土墙的能力；II)由此构造的挡土墙通常是相对薄的结构，因为需要最小化所用的混凝土或其他材料，这导致附加的加强和锚定是必须的，这使得结构复杂；III)这样的墙不足够坚固以支撑其他结构、车辆或设备；d)等。

因此，根据前述内容，需要一种方法和挡土墙，由于其步骤、设计以及部件，将能够克服或至少最小化前述的现有技术的问题的一些。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种用于形成胶结挡土墙的方法，所述方法包括下列步骤：

a)在地面上限定待形成的墙的轮廓，该轮廓界定待挖掘的地表的区域；

b)压紧该区域，由此压实该区域下面和邻近的地表；

c)从在步骤b)中压紧的区域挖掘地表至初始深度，由此形成墙身空腔，该墙身空腔包括底表面和侧表面；

d)压紧墙身空腔的底表面并且随后从被压紧的底表面挖掘地表；

e)重复步骤d)，直到达到墙身空腔的最终深度；和

f)用胶结材料填充墙身空腔的至少部分以形成挡土墙。

在一种可能的配置中，在步骤b)实施的压紧通过在给定加速范围内施加振动力完成。这种振动力通过使用可附接至液压回路的振动板施加。压紧还可以在邻近将要挖掘的地表区域的地表上执行。在例如偏道、铁路以及类似结构的路堤的情况下，这可以是合适的。

在步骤b)的挖掘期间，诸如沉箱的保持结构可以被用以支撑墙身空腔的侧表面。这种结构可以在挖掘之前或之后、或者在正在挖掘的同时被安装。

由所述方法形成的挡土墙可以具有附加的可选的特征。例如，挡土墙可以具有顶部表面，其允许车辆在其上运行，或可以支撑安装至其的结构。

根据本发明的另一方面，提供一种形成保持或密封邻近体积的材料的胶结挡土墙的系统，该系统包括：

压紧装置，用于压紧将要形成挡土墙的区域的地表，该压紧装置提高地表密度和稳定性；

挖掘装置，用于挖掘通过压紧装置压紧的区域至预定深度；和

填充装置，用于用胶结浇注填充通过挖掘装置挖掘的区域以形成胶结挡土墙。

可选地，压紧装置可以是以高频率操作的液压驱动的振动板。可以使用其他振动探头或振动器以减小作用到要建立的墙的实际地表压力。

在其他可选的配置中，硬化的浇注结合包括在混凝土块的叠层之间的浇注的胶结地基的夹层墙，其还用作内部胶结浇注的框架。在浇注之前或之后，桩、加强件、锚定装置等可以加入到被挖掘的区域以加强和/或稳定挡土墙。

在参考附图以及阅读下面的仅作为示例给出的其可选配置的非限制的说明可以更加清楚所述方法的目标、优点以及其它特征。

附图说明

图1是根据本发明可选配置的挡土墙处于其环境中的示意立体图。

图1A是根据本发明可选配置的用于形成挡土墙的方法的流程图。

图2是根据本发明可选配置的正在被压紧地表的区域的示意立体图。

图3是通过挖掘图2的地表的被压紧区域形成的墙身空腔的示意立体图，图3还示出遭受另一次压紧的墙身空腔的底表面。

图4是图3的墙身空腔在压紧的底表面挖掘之后的示意立体图。

图5是根据本发明可选配置的用胶结材料填充的墙身空腔的示意立体图。

图6是根据本发明可选配置的振动板压紧墙身空腔的底表面的示意立体图。

图7是根据本发明可选配置的液压喷嘴或喷射流正在被施加至墙身空腔的底表面以挖掘墙身空腔的示意立体图。

图8至14是挡土墙的多种可选配置的示意正视图。

图15是根据本发明可选配置的正在用于两种结构之间的挡土墙的示意正视图，其中在合适位置浇注的挡土墙贯穿到地面之下挖掘水平以下并且通过嵌入到浇注的墙中的柱被锚定至在较高水平的结构中的一个。

图16是根据本发明可选配置的通过钢梁结构性连接并且具有安装在挡土墙的顶部上的地基梁的多个挡土墙的示意正视图，挡土墙还用作地基墙。

图17是图16的多个挡土墙的示意平面图。

图18是根据本发明可选配置的用于位于恶劣地表条件的深地基的胞状挡土墙的示意平面图。

图19是图18的胞状挡土墙的示意正视图。

图20是根据本发明可选配置的安装至挡土墙的结构的示意平面图。

图21是根据本发明可选配置的从挖掘位置固定至地表的两个挡土墙的示意立体图。

具体实施方式

在下面的描述中，相同的附图标记表示类似的元件。此外，为了简明和清楚，即不过度地增加附图的附图标记，不是全部的附图都包括方法的全部部件、步骤和特征的附图标记，部分部件、步骤和特征的附图标记可能仅在一个附图中找到，并且可以由此容易地参考在其他附图中示出的本方法的部件、步骤和特征。在附图中提到的应用、几何结构配置、材料和/或示出的尺寸是可选的，并且仅是为了解释。

此外，虽然本方法可以用于形成“胶结”挡土墙，例如其可以用于形成挡土墙，或由其他可流动材料形成的其他墙类型。基于此原因，使用本文中使用的例如“胶结”、“混凝土”等表达不应该看作将本方法的范围限制为这些具体的材料并且包括可以使用本方法的和对本方法有用的全部其他类型或种类的材料、物体和/或用途。

此外，当描述本方法的多种可选配置时，术语“保持或固位”,“防止或阻止”，“阻挡”，“限制”以及任何其他本领域技术人员已知的等同的表示都将可互换地使用。进一步，这些用于任何其他相互等同的表达方式，例如“浇注”、“填充”、“传输”、“输送”以及“插入”。

此外，虽然在附图中示出的可选配置包括多个部件并且图示的方法的应用包括如此处描述和图示的特定几何配置，但是并不是全部这些部件和几何机构都是基本的，因而不应该将它们看作限制，即不应该将它们看作限制本方法的范围。应该理解，如简要解释的和由此容易地推断的，在不脱离本方法的范围的情况下，其他合适的部件及部件之间的协作以及其他合适的几何配置可以用于本方法和相应的挡土墙。

广义地说，本发明的方法可以便于形成挡土墙并改善在地表挖掘之前、期间或之后与挡土墙邻近的地表的稳定性。这种稳定性导致挖掘更加安全，并且一旦被形成还减少挡土墙上的负荷。在压实或硬化挡土墙周围的地表时，如下文解释的，可以获得作用到挡土墙上的力的减小。

事实上，没有压实或硬化的地面具有其自身的性质，这些性质与压实或硬化的地面不同，这意味着未压实或硬化的地面可以施加更大的力到墙上并因此降低其充分抵挡水平位移和旋转动量的能力。压实(即，通过压紧)可以赋予所需的对地表的抵抗，并且这种被压实的地表因此可以产生更少作用到墙的压力。在这种压实的区域之外，地表保持其原始的性质。

如图1所示，根据下面描述的方法形成的挡土墙10是一种可以用于保持或保护一定体积的例如地表12和/或液体的材料的装置，例如以便提供没有所述材料的位置14，在该位置14中可以建立多个结构，可以完成作业等。

根据本发明的一方面，提供一种用于形成胶结挡土墙的方法。当描述所述方法时使用术语“形成”可以指的是挡土墙的生成，将挡土墙放到合适位置，挡土墙的硬化等。此外，术语“胶结”指的是例如混凝土的材料或物质和其他可流动的硬化的材料。备选地，不同的不可流动的材料可以用于形成挡土墙。这些可以包括但不限于金属加固件、框架、塑料、木材、绝缘材料、液-固混合物、环氧树脂等。

方法包括步骤a)，步骤a)涉及在地面上限定待形成的墙的轮廓或外形，图1A和2中示出示例。在描述步骤a)的情况下使用术语“限定”可以表示划分界线、界定、形成地表12的表面轮廓等，从而布局待形成的墙的轮廓16。因此，限定轮廓或外形16可以包括视觉上标记地表12，在地表12上挖刻，或执行任何其他类似的动作以便固定待形成墙的边界。轮廓16确定待形成的墙的长度和宽度，因而其包围将在下面描述的步骤中被挖掘的地表12的区域18。图2提供三维地貌形式的轮廓16和区域18的示例。如图看到的，地表12表面上的墙的轮廓16是细长的，因为墙将在一定距离上延伸。

所述方法还包括步骤b)，图1A和2中示出示例，步骤b)涉及压紧区域18，由此压实区域18下面和邻近的地表12。通过图2中地表12内交叉线示例这种效果。术语“压紧”可以理解为表示减小体积和/或提高密度。压紧的目标在于提高区域18的地表12的密度，这个过程已知为“压实或压密”并由此提高地表12的稳定性。压紧使得区域18的地表12均匀化并提高其密度，在区域18处将通过或施加高度局部和集中的力构造墙，这些力由于通过压紧或冲击传递到地表12的能量的量打破地表12中所有腔和/或其他障碍物并产生在压紧的地表12中建造的被动压力，这可以提高地表12的抗剪强度和稳定性。在不饱和的好的地表12的情形中，压实或压密提高地表12的吸水势并进一步提高实施挖掘时的地表的稳定性。高度集中的能量也可以有利地驱逐地表12的湿气，这进一步提高密度和地表稳定性。因此，通过在压紧区域18正下面的压紧过程，通常在大约10英尺深的深度的压紧过程可以产生稳定的地表12体积柱。这个过程已知为“深地表压紧”。因此可以理解，该稳定性不限于区域18正下面的地表12，而可以侧向延伸至相邻区域的地表12。因此，现在可以想到，压紧或压密使得被压紧的区域18下面和附近的地表12稳定化，这在挖掘期间给区域18提供稳定。

在压紧区域18的一种可能的应用中，使用合适的机械压紧区域18和其邻近的地表12的表面。地表12压紧邻近区域18的程度可以变化，并且将依赖于许多因素，例如但不限于邻近部分中所需的稳定性的大小，正被压紧的地表12的性质，最终形成的挡土墙的性质等。在压紧这些邻近区域的过程中，在被压紧的位置下面可以产生许多被适当压紧的泥土柱。这些柱可以有利地减小作用到最终形成的挡土墙的力，因为在这些柱内的高密度的地表12不再遭受通常的未压实的地表的应力和移动。

在一种可选配置中，如图2所示，通过施加振动力11执行压紧。这种振动力11可以是以极高频率以重复的间隔施加的力。应用这样的力11的效果是连续地且重复地捶打正被压紧的地表12，由此压实压紧点下面及其附近的地表12。在其他因素中，依赖于由压紧位置处噪音限制所需的压实程度变化的许多因素，可以以大约0.5g至大约5g之间的加速值施加振动力11。

可以使用任何合适的工具，例如振动板13，执行压紧，图6中示出一个示例。在其他因素中，依赖于现场可利用的设备和动力源，这种振动板13可以通过液压方式或空气动力驱动。在一些可用的配置中，振动板13连接至液压回路15，并通过液压回路15提供动力，液压回路15可以引自现场的设备或是振动板13特有的独立的液压回路15。这种液压回路15可以有利地提供必需的动力和将振动力11应用到表面和深度处所需的耐用性。在液压回路15源自现场的装置19的情形中，振动板13可以连接至这样的装置19。在一个这样的可选配置中，振动板13可以与给用于(例如)挖掘的挖掘工具17提供动力的装置19一起使用。因此一旦挖掘操作停止，振动板13可以与挖掘工具17互换。这种协同工作可以如何工作的一个示例包括以下内容：振动板13安装至装置19以压紧地表12，并且一旦压紧操作完成，用挖掘工具17替换振动板13，以便挖掘刚刚被压紧的地表12。挖掘工具17与振动板13的互换可以有利地允许使用极强的振动力11，其可以适当地压实7m或更深的深度处的泥土。

在另一可选配置中，可以用压紧装置19执行压紧，压紧装置19可以是形成更大系统的一部分。压紧装置19可以压紧待要形成挡土墙的区域18的地表12。装置19可以包括振动板13，测量尺寸为大约2.5英尺×2英尺，但是不同尺寸的振动板13也可以使用。振动板13可以通过功能方式附接至例如通常在建筑现场容易利用的液压挖掘机的臂。在这种配置中，可以通过挖掘机的臂放低振动板13以在不同深度处压紧。在另一可选配置中，振动板13还可以功能地附接至起重机和/或其他类似的装置，并且被相应地放低进入挖掘的深度，如下面介绍的，以便在通过开槽箱和通过在其下面的挖掘提供的空间中施加压紧能量和方法，这可以在建造墙的同时沿多个方向在多个深度处改善地表12的性质。这种在多个深度处的压紧技术允许现场的工人在需要的时候容易地介入，例如如果在例如压紧和/或挖掘区域近邻发现妨碍物的时候。

在通常的操作期间，压紧装置19可以定位在待压紧的地表12的区域之上，其大致沿待建造的墙的轴线对准。随后启动装置19，振动板13可以有方法地且有力地敲打、捶打、压紧等该区域。在确定区域的地表12是否被充分压紧之后，压紧装置19移动至另一区域，并重复该操作。对整个区域继续此过程。在这种情形中术语“区域”指的是表面上的与待形成的挡土墙的轮廓或外形的宽度和长度大致相符的界定空间。该区域包括地表12，其通过压紧装置19被压紧。这种特定压紧方法的影响是三维的并且因此墙轮廓的侧面也正被压紧。

可以继续压紧，直到获得想要的地表12性质。一种这样的性质是最大密度的压紧百分数或压实百分数。压紧百分数是将在压紧之后该位置上实现的测量密度与在实验室中测量的类似地表的实验值对比。在一些配置中，当与正被对比的给定地表的参考普氏密度(Proctor density)值对比时，压紧可以得到大约90％和大约100％之间的压紧百分数。

该方法还包括步骤c)，图1A和3示出其的一个示例，并且该步骤c)涉及将在步骤b)压紧的区域的地表12挖掘至初始深度20，以形成墙身空腔22。墙身空腔22具有底表面24和侧表面26。

可以通过使用任何合适的装置完成地表12的挖掘。这种装置的一个示例是挖掘工具17，在图6中给出。事实上，这样的装置可以用作上述更大的系统的一部分。这种挖掘装置可以用于挖掘已经如步骤b)描述的那样被压紧的区域的地表12。挖掘装置可以是任何已知的挖掘机、掘地机、掘机、铲土机、挖泥机等，其通过机械方式、空气动力方式和/或液压方式操作。在一个可能配置中，如图7中的示例，可以通过由软管23提供的液压流体喷射流21，例如水的喷射流实现挖掘。可以在压力下应用液压喷射流21至待挖掘的区域的地表12，因而将待挖掘的地表液化并形成泥浆25。随后通过使用例如负压软管27从墙身空腔22抽真空和/或去除该泥浆25。这种技术可以允许连续层的地表12被挖掘，并且无论限定何时现场工作并且不允许使用机械或液压挖掘工具的时候都可以非常实用。当在待挖掘的地表12中存在难以确定的或不好鉴别的多个埋藏的妨碍物或异物时它也是同等实用的。而且，使用这种技术的挖掘可以允许不需要破坏已有遗迹的情况下在已有地下结构之下形成沟道。

回到图3，在区域的地表12已经在步骤b)被压紧之后，地表12可以被去除并且可以极大地减小相邻侧表面26崩落进入墙身空腔22的风险。执行挖掘到初始深度20，该初始深度例如可以从大约2m至大约3m之间变化。初始深度20与第一挖掘阶段的底部对应。当执行多次挖掘时，如下面所述，初始深度20将被n次中间深度替换，中间深度对应执行的挖掘阶段的数量。执行的挖掘形成墙身空腔22，其可以是例如通过挖掘形成的任何深坑、碗状凹陷、洞、凹陷等。当执行多次压紧/挖掘的循环时，墙身空腔22将改变形状，并且更具体地，将更深。然而在每次挖掘之后，墙身空腔22将具有底表面24，其与在该挖掘阶段的墙身空腔22的底部对应，并且可以基本上是平面或更不规则的形状。墙身空腔22其侧面被与侧表面26结合，其也将随着每个挖掘阶段下降，并且其由于在邻近上述区域的地表12上执行的压紧可以是高度稳定的。侧表面26可以由已经通过挖掘暴露的被压紧的地表12构成。在一些情形中，例如塑料片或木材表面的隔膜可以附至侧表面26。

在一些可选配置中，并且为了潜在地优化整个墙的成本和效率，可以期望用固位结构29加强或支撑侧表面26。固位结构29可以采用多种形式。一种这样的形式可以包括临时安装的钢板和/或钢箱，已知的“沉箱”或板桩箱。这些钢板和/或沉箱的深度可以从大约1m变化至3m。这些固位结构29通常仅在第一挖掘阶段安装以便稳定所述阶段。在安装这种固位结构29的一个示例中，执行挖掘至大约1m的深度，随后将沉箱推入到地下，随后开始下一轮压紧/挖掘。沉箱实际上是大的钢箱，其在需要的时候被加固以阻挡一定体积的材料和大的地表和超载压力。在安装固位结构29的另一示例中，可以进行挖掘，并且在继续挖掘的同时同步地安装沉箱。

方法还包括步骤d)，图1A和3中也示出其一个示例，步骤d)涉及压紧墙身空腔22的底表面24和随后从压紧的底表面24挖掘地表12。可以如上面步骤b)那样执行底表面24的压紧。因为将在初始深度20处压紧，所以可以使用合适的压紧装置完成该工作。这样的装置的一个示例包括上述的挖掘工具，其中振动板可以与挖掘工具互换以在深度处压紧。压紧底表面24的效果可以与压紧上述区域的效果类似。更具体地，例如振动力11的压紧力的应用压实被压紧底表面24下面以及其相邻的地表12。这个效果在图3中给出示例，其中被压实的地表12用紧密间隔的交叉线示出。这样的压实过程可以稳定化墙身空腔22下面和邻近的地表12，从而方便挖掘和潜在地减小其中形成的挡土墙的负载。

一旦底表面24被充分压紧，则由此被压紧的地表12随后被挖掘以便加深墙身空腔22，因而继续挖掘。在步骤d)的情形中使用术语“随后”可以表示压紧和挖掘步骤的次序关系。例如，在挖掘操作之前执行压紧操作，并且随后以相同的次序重复该次序，直到不再需要进一步压紧和挖掘，如下面介绍的。该次序的反复次数不限制，并且可以基于多种因素确定，这些因素的一部分包括正被压紧/挖掘的地表12的性质、挖掘的最终深度以及位置操作限制等。

方法还包括步骤e)，如图1A、3和4中示出其的一个示例，并且步骤e)涉及重复步骤d)的压紧/挖掘，直到达到墙身空腔22的最终深度。一旦第一挖掘阶段被挖掘，合适的压紧装置可以开始压紧由此产生的底表面24，如上面参照图3描述的那样。一旦该底表面24被压紧，挖掘过程可以继续进行到另一挖掘阶段，这些后来的挖掘阶段的每一个具有其自身的底表面24。可选地，如果需要，例如钢板的固位结构29可以放置和固定到侧表面26以便临时保持地表12，并且在挖掘装置挖掘越来越深时它们可以跟随这挖掘装置。挖掘装置还可以插入侧表面26，例如沉箱之下，(例如)以便固位结构29下沉，而不需要捶打固位结构到地下，由此减少噪音。

因此，可以清楚如何重复这种压紧/挖掘技术，直到实现想要的挖掘深度，或最终深度。最终深度28的位置的一个示例在图5中给出。最终深度28可以是任何值，并且极大程度上依赖于地点要求和限制。最终深度28的范围的一个示例可以是大约4m至大约12m。在某些可选的配置中，最终深度28大于邻近挖掘工作地点的深度以便赋予一些被动的抵抗力给最终形成的挡土墙。在一些情形中，在挖掘深度之下仅需要小的贯穿。清楚的是，压紧/挖掘循环的不同变形形式是可行的。例如，可以首先实施深且细长的压紧，然后接着第一挖掘，随后第二挖掘，在第一挖掘和第二挖掘之间没有压紧，因为在仅有的压紧操作期间在深度处的地表12被充分压紧。因此可以理解，不需要在挖掘操作后立即跟随着每次的压紧操作，也不需要在压紧循环之后立即进行每次挖掘操作。

方法还包括步骤f)，步骤f)的一个示例也在图1A和5中示出，并且步骤f)涉及用胶结材料110填充墙身空腔22的至少部分以便形成挡土墙。一旦地表12已经被挖掘至最终深度28，则挡土墙容易被形成。在步骤f)的情形中使用的术语“填充”可以指的是胶结材料110被加入到墙身空腔22的任何操作。虽然图5给出墙身空腔22完全被胶结材料110填充的示例，但是墙身空腔22也可以仅被部分地填充。例如，如果另一结构将安装到形成的挡土墙上，如下文介绍的，则可能需要部分填充墙身空腔22。在步骤f)中提到的“胶结材料”110可以是任何随着时间变硬的可流动材料。备选地，挡土墙可以由传统不可流动的材料形成，例如石头、砂砾、木头、框架、金属等。

现在描述步骤f)的填充的一个示例。填充装置可以是上述的系统的一部分，填充装置可以用于使用胶结材料的浇注填充墙身空腔22，以便形成胶结挡土墙。填充装置可以是任何已知的回填机，其允许将新混凝土、水泥等的浇注加入到墙身空腔22。对于相对深的最终深度28(即，大约8m)，这种体积的沉重的胶结材料110的浇注在其落下冲击时在挖掘区域的最终深度28处可以执行额外的压紧底表面24的作用。所用的胶结材料110的类型可以是具有大约0.5MPa至大约60MPa范围内的抵抗力的混凝土。该抵抗力可以依赖于将要使用的挡土墙的用途变化。例如，如果挡土墙将用于支撑由保持的地表12生成的负荷，抵抗力可以在大约0.2MPa至大约15MPa范围内。如果挡土墙将位于运输管道附近(例如)，则抵抗力可以在大约15MPa至大约30MPa范围内。这种限制墙可以位于火车轨道附近，并且可以用于稳定火车将通过的轨道路堤。在还一示例中，如果挡土墙将用作结构或重型设备的临时的或永久的地基，抵抗力可以在大约20MPa至大约50MPa范围内。通过浇注形成的挡土墙厚度以及所需混凝土的强度可以依赖于多个因素变化，例如将要保持或固位的地表12和额外负荷的体积，现场的地表12的条件，墙将要服务的用途等。

在挡土墙除了保持相邻体积的材料以外还必须用作密封阻挡物的情况下使用胶结挡土墙是有利的。例如当有地下水流动、湿地表、泥浆废料、液体或污染地表，或者墙邻近垃圾掩埋地或用作堤坝时，也是有利的。这种墙可以给移动的废泥浆提供稳定，以限制堤坝和/或固定崩塌区域。板桩墙因为板桩结合处的接头通常不充分密封。然而，厚的胶结挡土墙可以是密封的，并且可以加入例如聚合体添加物的化学添加物(例如)至胶结混合物中以提高这种不透性特性。进一步，使用能够在浇注之前或之后安装的衬里或土工膜可以提高墙的不透性。

胶结挡土墙的厚度还可以有利地用作热绝缘体，其将所固位的地表12与从邻近地点传递的冷隔离。实际上，与墙的轮廓对应的厚度值的范围的示例可以在大约1m至大约6m的范围内。这样的厚度可以有利地防止被保持的地表12结冰并且防止由此在整个墙深度之上产生的相应的不可预测的应力。这与板桩挡土墙恰好相反，板桩挡土墙由金属板桩构成，用作热导体并将该地点的冷传递到所保持的地表。在形成挡土墙的情况下，可以挖掘在墙的所需侧上的地表12。

因此现在可以认识到，上述的用于形成挡土墙的方法和系统可以用于形成多种不同类型的挡土墙，部分挡土墙在下文中描述和在附图中例示。这些墙可以称为“地块”和/或“物质块”，并且可以使用发明人的名称以(例如)命名为“Garzon地块”和/或“Garzon大物质块”等。

图8提供挡土墙10(或简称“墙10”)的一个示例，其通过混凝土块30的体积之间适当位置浇注的墙构成的夹层结构盖着顶部。备选地，一定体积的块30可以垂直地堆砌，并且随后墙140可以由混凝土的浇注形成。在一侧或两侧没有地表12容纳新的混凝土浇注或支撑可能的例如松紧装置(tie-back)的加强装置的情况下可以使用这种夹层结构挡土墙10的配置。在这种配置中的块30可以用以支撑水平锚定装置40，并且块30被垂直地堆砌，直到达到水平锚定装置40的水平。水平锚定装置40可以是支撑墙10的任何装置，例如加强杆、钢筋、钢缆或塑料缆索等。

图9提供另一示例，在存在相对高的陆台(abutment of land)的多种情况下包括挡土墙10。在通常的操作中，一旦支撑箱的挖掘开始，通过将支撑箱或沉箱推入地表12中可以迅速地安装大约2.4m深的支撑箱或沉箱从而临时支撑地表12的墙。例如，如果墙10邻近铁路或公路路堤，这是尤其有利的。对于图1中例示的挡土墙10，这允许水平锚定装置40布置在块30的水平处以便加强墙10。随后可以加入浇注到支撑箱的挖掘区域从而形成不同的预制墙140。

图10提供又一示例，其中墙10能够被用作布置其顶部的预制墙140的锚定墙。这种配置在需要预制墙140的情况下是理想的，但是地表12的特性不利于支撑预制墙140。因而挡土墙10可以用作预制墙140的地基。可选地，预制墙140可以用松紧装置、锚定装置、加强地表(例如，土工膜、形成给予地表强度的网状物的塑料板)加强。在这种配置，挡土墙10可以已知为“锚定质量块”。

图11和12提供另一示例，其中墙10与垂直锚定装置50和/或垂直的桩70(例如承载桩)一起使用。垂直锚定装置50平衡被保持的地表12的质量引起的力矩以便给墙10提供力矩稳定。垂直锚定装置50通常被用以满足所需的安全系数。也可以使用其他形式的补偿。例如，垂直桩70增加墙10的坡脚附近的地表12的稳定性以便补偿由于被保持地表12的质量引起的转动力矩在墙10的坡脚引起的应力产生的液化作用的力。可选地，垂直桩70由插入在最终深度之下的石头构成，这些石头容易地插入到软的地表中并且通过未硬化的混凝土浇注。补偿的另一示例包括松紧锚定装置，例如金属圆柱体或H杆，其可以水平地连接至墙10并更远离桩被锚定。可以在混凝土浇注之前或之后将垂直锚定装置50加入到挖掘区域。垂直锚定装置50还可以为更薄的墙10提供附加的稳定，如其他示例那样，因而提供抗剪切和力矩阻力给墙10。在挡土墙10靠在软性敏感泥土上的情形中，在新的混凝土浇注内设置嵌入桩70可以实现减小墙的坡脚处和附近的泥土上的应力并且防止泥土软化和液化以及不想要的退化的地表失败的发生。

图13给出墙10的还一示例，该墙10与块30、垂直锚定装置50和/或加强的地表52结合使用。加强的地表52可以是具有嵌入的剪切和张紧加强件的任何摩擦回填(frictionalbackfill)，其可以被压紧并且增加地表20的稳定使得其可以自我支撑。加强的地表52可以由金属条或带、网状物、提供地表12稳定的包括不同纺织物片的布和/或任何其他类似材料或装置构成。

图14提供墙10的另一示例，其中垂直锚定装置50与倾斜的用灰浆充填的锚定装置60和/或微型桩结合使用以给墙10提供额外的稳定。倾斜的用灰浆充填的锚定装置60可以以任何合适的角度安装在岩石中或冰碛或密集的地表层中。用灰浆充填的垂直锚定装置50提供额外的锚定给用灰浆充填的锚定装置60，并且在没有足够的空间安装支撑桩或倾斜锚定装置的情况是理想的。

图15提供墙10的还一示例，其中墙10安装在例如桥梁的已有的结构124和待建造的新结构126之间。在可选的配置中，墙10和/或垂直锚定装置50可以锚定至已有的结构124。此外，可选地，墙10嵌入到地表12的现场挖掘水平之下以便调动被动的地表抗力支撑墙坡脚。在两个结构124和126之间具有有限的空间的情形中墙10的这种配置方式是合适的，并且墙10的构造仅可以使用有限的宽度。可选地，引入垂直的锚定装置50到新的混凝土浇注中，以便允许在已有的结构之上锚定墙10。

有利地，这种墙10可以在墙10的顶部提供工作宽度，例如顶地基表面128，由此允许通过车辆沿通路移动例如挖掘和灰浆充填设备、泵机构、仪器和监测装置等的小的设备的物品。地基表面128可以具有大约1m至大约6m的宽度。地基表面128还可以提供安装和锚定新的针织物和/或其他保护结构以及在墙顶部上的栅栏的安装和锚定的平台。在墙10的一侧上实施挖掘随后在另一侧实施挖掘的情形中，例如修理桥梁的情形，例如需要在一侧保持交通同时破坏和修理另一侧的情形中，单个墙10在两个情况下服务并接收作用其上的相反的力。

图16提供挡土墙10的另一示例，其中安装多个挡土墙10以提供非常结实的地基。对于本身是容易液化的地表，或想要在软地表上实现液压地控制的浮动结构的地表，这种配置的挡土墙10是有利的。例如，在地基期望更多支撑和/或加强装置的情形中，例如存在由于地震导致的地表液化的风险的情形中，这种配置还可以是有利的。进一步，有利地，使用多个墙10可以减轻对一个极大且极重的墙10的需要，因而允许使用较少的混凝土，并且提供较小的局部负荷。虽然图16中示出使用三个挡土墙10，但是可以理解，也可以使用更多或更少的墙10。

通过挡土墙10限定的多个区域的每一个可以如上所述那样压紧、挖掘以及填充。墙10之间的区域的挖掘可以被执行至小于墙10的深度的深度处，由此允许墙10提供抵抗转动和剪切力的力矩以及其他支撑。一旦墙10被刚刚浇注，则可以插入垂直的柱72以为墙10的坡脚提供稳定，由此提高抵抗地表力的剪切抗力能力。可选地，垂直柱72被驱使到相应的墙10的深度之下。柱72可以用插入到新浇注中的水平锚定装置40固定到结实的墙10中。可选地，柱72可以插入到新浇注中，并且包括覆盖在柱72的至少部分面对挖掘的部分上的聚苯乙烯泡沫。一旦浇注已经至少部分固化则去除这些泡沫覆盖物以结合水平钢梁80。可选地，并且也在浇注已经固化之前，垂直钢梁80可以插入到多个挖掘深度处，将两个或更多个垂直柱72连接在一起。因此，通过经由它们的柱72结合墙10，这些钢梁80可以提供额外的限制和剪切加强给墙10，由此在需要的时候用作中间地基，并且有效地形成其结构惯量难以通过地表力克服的一个大的结构。

可以如本文所述地安装钢梁80。首先，梁80被放低到挖掘坑中合适的深度，然后每个端部被焊接或拴接到抵靠对应柱72的位置，或抵靠墙10的位置。备选地，通过在墙10内留下例如钢管的标记和/或安装标记，在浇注已经凝固之后进行钻孔可以安装梁80。还优选地，加强杆或垂直锚定装置50可以安装到墙10用于额外的稳定，如上文介绍的。

因而可以认识到，墙10、梁80、柱72的配置如何可以允许实施深的挖掘以便调节和压实或硬化在墙10之间的地表，以便实现抵抗液化和相邻地面的位移的稳定且整体结合的墙和地表体积。因此，可以理解，如果结构周围的表面的质量块位移，挡土墙10的这种配置可以阻止包含在其内的质量位移，并将更加有利地显著减小结构本身的任何位移。

进一步可选地，布置至少一个地基梁90在挡土墙10顶部并跨过挡土墙10用于提供地基支撑给该最终安装其上的结构。地基梁90优选是任何梁(即，I-梁，H-梁、Z-梁，加强混凝土梁、预制的或不是预制的、原位浇铸的加强混凝土梁等)。地基梁90优选用于合适的垂直或水平锚定装置锚定到墙10。

最后，为了稳定以防止液化，用合适条件的地表和/或材料回填墙10之间被挖掘的区域，该回填材料可以被逐步地压实并调节。

图17以平面图的方式(即从顶部)给出如图16示出的配置的示例。图中示出多个地基梁90跨过墙10。图中示出焊接或拴接的钢梁80被连接至它们的固定在墙10中的水平锚定装置40。垂直锚定装置50在图中示出为递减到墙10。因而此时很明显多个地基梁90在跨过多个挡土墙10布置时其如何可以支撑将要在其上建立的结构。

图18和19以平面图(即从顶侧)和侧面角度的方式给出多个挡土墙10的配置的另一示例。这些“胞”或“栏栅”状的结构适于用于恶劣的地表条件，并允许每个独立的胞100内和/或附近的地表压力均等。当环境或地表污染物需要被从一个胞100与另一个胞100彼此隔离时这可能也是有利的。这种结构的底部优选放置在不透水的和/或结实的地表12。该结构的其余部分可以布置在恶劣、更多孔的地表135。该结构的底部和其余部分的不同的定位允许提供稳定和/或污染控制。

可选地，通过交叉墙10产生每个胞100，其中可以如上所述形成每个墙10。每个胞100可以彼此不同，这可以意味着每个胞100可以被挖掘至不同的深度，可以包含不同的地表和/或材料，可以被不同地锚定和/或支撑等。在一种可能的配置中，相邻的胞100包含液体，例如海水。相邻的胞100以液压的方式连接，使得当海水平面上升到一个胞100时，两个胞100自动地调整到新的水平。因而，清楚的是，相邻的胞100可以自动地且快速地适应水平面的改变，这给任何安装其上的结构提供稳定性。作为另一示例，在每个胞100内的加压单元可以自动地且连续地调整每个胞100内的压力和/或水平，以便重新分配其中受到的负荷，由此将安装其上的任何结构保持在没有压力的水平位置。还应该理解，如何可以在不同水平或压实的地表条件下实现这种相同的自动的调整。

图20提供挡土墙10可以服务的另一用途的示例。墙10可以限定顶部地基表面128，其可以支撑附接的垂直结构127。地基表面128也可以限定车辆或设备可以运行的通路。在一个可能的配置中，垂直结构127可以锚定至两个或更多个挡土墙10。

图21提供挡土墙10的配置的另一示例。两个挡土墙10可以用于保持挖掘两侧位置的地表12不被挖掘。每个墙10可以是一样的，或可以是不同的。例如，一个墙10的高度可以大于另一墙。这种墙10还可以用于包围挖掘位置，这种配置中的墙形成矩形或其他闭合的形状，并由此彼此连接。

此外，方法和系统提供特定的优点，其可以允许以有效、快速且经济的方式形成挡土墙。而且，本发明的方法允许以比已知的方法更小的噪音且更加迅速地形成挡土墙10，这有利地允许在夜间不干扰附近地区的居民的情况形成挡土墙10。在许多情况下，可以在大约2小时时间内浇注挡土墙10。可以进一步改善挡土墙10的成本节约，因为挡土墙10可以由低抗力混凝土形成，它比其他类型混凝土更加便宜。

使用许多传统的挡土墙，作用到墙的全部地表载荷必须通过不依赖于墙的多个元件抵抗，例如锚定装置、桩等。相反，压紧/挖掘的重复循环可以允许所形成的挡土墙自己自立，并且可以充分地抵抗水平的力和力矩的力。可以实施压紧的方式，例如使用已经在现场的工具，允许局域化压紧，或仅在需要的情况下实施压紧，进一步缩短操作时间和降低成本。这种压紧可以有利地实现两个功能：1)在挖掘期间稳定地表，这改善挖掘时间和安全性，和2)压实待形成的墙邻近的地表，这提高被形成的挡土墙的抵抗力。

通过所述方法形成的挡土墙10的还一优点在于其厚度。厚的混凝土墙10可以用作热绝缘体，其在低温气候下降低地表冰冻的可能性，并因此避免潜在的由于在被保持的地表中的冰冻/解冻循环引起的应力。实际上，墙10的通常的最小宽度可以足以防止墙10后面的深冻。这与金属板桩形成的挡土墙不同，金属板桩形成的挡土墙用作热导体并且传递冷到被保持的地表中。

因为稳定邻近的地表体积的挖掘之前和挖掘期间实施的压紧，可以部分地形成这种厚的绝缘墙，由此减小作用在墙的负荷。这种压紧和伴随的地表稳定化可以允许使用具有较低抗力值的混凝土，它通常比其他类型的混凝土便宜。

进一步，地表的压紧提供多种优点，例如增大的地表密度和稳定性，这是例如重辊的已知的压紧技术不能办到的，(例如)不适于挖掘目的。

所述方法还有利地允许现场的工人迅速地调整未知的地表条件和/或障碍物，因为重复使用挖掘和压紧允许工人在处理新的挖掘区域之前清除挖掘的部分，因此改善墙10的稳定性并允许工人适应现场地表条件。工人因此可以例如在需要的时候通过迅速地增加锚定装置或力矩补偿迅速地且容易地补偿不同的因素和应力。同等有利地，如果需要，所执行的压紧/挖掘可以允许容易地将垂直的、水平的和/或用灰浆充填的锚定装置插入墙10中并施加预应力。

辅助现场补偿和校正的其他因素可选地是挡土墙10的宽度。与传统的墙相比，在一旦墙在合适位置则通常难以挖掘得更深的情况下，大的顶部地基表面允许在墙10上支撑车辆和其他设备，这可以允许操作人员钻穿挡土墙10以挖沉另一墙，抽出水，注入材料，或完成任何其他所需工作。这种顶部地基还可以允许支撑垂直结构，由此降低对具有极大的宽度并因此需要高成本制造的基础支撑的需要。

结实的混凝土挡土墙10可以超过现有的使用具有接头或接合并可以允许泄漏的板桩和/或Berlin墙的方法提供极佳的不透水或不渗水的性质。当墙10相交以形成胞100时，如上所述，这尤其有利，因而允许胞结构根据所需分离污染、液体以及地表等。

进一步，墙10可以容易地被形成在铁路或公路路堤已经破坏的地点，和没有足够空间操作已知系统的情形中。可以建造墙10以稳定在滑坡或破坏之后处于临界状态的地表质量，并加固被保持的地表，因此减小该路堤再次破坏的可能性。

上述的墙10还可以安装在需要避免侵害邻近财物的区域。墙10还可以适于具有不能够绕开或去除的不均匀的地下岩石层的情形。混凝土浇注的适应性允许墙10稳定地保持在这些不平坦的岩石层并仍然提供对地表的充分的保持。

此外，根据出现的配置的多个挡土墙10可以提供充分的稳定性给大的挖掘区域，而不必形成和浇注可能引起地表液化并带来高的局部负荷的大块挡土墙。这种间隔开的结构有利地允许跨过墙10布置和安装地基梁90，由此提供额外的十字支撑给其上形成的任何结构。

挡土墙10还可以提供下列优点，即便还可以提供其他优点和益处：1)其可以是临时的或永久的结构，其符合可应用的编码以及技术工程设计标准；2)其可以用作地下渗流的挡墙以便在最小环境影响的情况下密封或包围河流：3)其用作稳定不稳定的斜坡并允许它们的复原；4)可以在控制下迅速地且可行地实现沿铁路和公路路堤的稳定性并加固；5)其可以在不破坏已有的建筑线的情况下安装；6)其可以与不饱和或低于地下水条件下与大多数地表和/或高度断裂岩石一起使用；7)其可以由强度从大约60MPa至小于大约1MPa范围的大范围的混凝土形成；8)其可以使用钢、塑料或绳钢筋笼(rope bar cage)，和/或网状物或塑料钢纤维加强；9)其可以并入具有有利于混凝土结合的焊接的或粘合的锚定装置头的不透水平板；10)用于墙的混凝土可以包含添加物以加强空气圈闭、不透气性、流动性以及可使用性，早期强度等；11)混凝土可以是不同比例的水泥砂、砂砾以及水的合适的混合物，或由水平灰浆和/或圆石形成；12)其可以在墙上游、中心和/或下游部分并入在混凝土浇注之前或之后引入的桩和/或锚定装置杆以便进一步改善墙的稳定性；13)桩和/或压力灰浆填充的垂直或倾斜的锚定装置杆可以与混凝土结合使用以有利地满足特定地面和负荷条件；14)加强的地表可以与挡土墙结合使用以便改善地表的保持和被施加的额外负荷；15)等。

当然，在不脱离权利要求限定的本发明的范围的情况下可以对上述配置进行多种改变。

Claims (15)

1.一种形成胶结挡土墙的方法，所述方法包括下列步骤：

a)在地面上限定待形成的墙的轮廓，该轮廓界定待挖掘地表的区域；

b)压紧该区域，由此压实该区域下面和邻近的地表；

c)从在步骤b)中压紧的区域挖掘地表至初始深度，由此形成墙身空腔，该墙身空腔包括底表面和侧表面；

d)压紧墙身空腔的底表面并且随后从被压紧的底表面挖掘地表；

e)重复步骤d)，直到达到墙身空腔的最终深度；

f)用胶结材料填充墙身空腔的至少部分以形成挡土墙。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)和步骤d)中的压紧包括施加振动力。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在0.5g至5g之间的加速度施加振动力。

4.根据权利要求2或3所述的方法，包括用振动板施加振动力。

5.根据权利要求4所述的方法，包括将振动板与安装至液压回路的挖掘工具互换的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)包括压紧邻近所述区域的地表。

7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)包括用固位结构支撑侧表面。

8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤c)还包括在挖掘的同时用固位结构支撑侧表面。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中固位结构是沉箱。

10.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)还包括压紧所述区域直到所述区域下面的地表获得在90％至100％之间的最大密度的压实百分数。

11.根据权利要求1所述的方法，其中初始深度在2m和3m之间。

12.根据权利要求1所述的方法，其中最终深度在4m和12m之间。

13.根据权利要求1所述的方法，其中墙的轮廓具有在1m和6m之间的宽度。

14.根据权利要求1所述的方法，其中步骤f)包括在邻近墙身空腔的地表的体积内锚固已形成的挡土墙。

15.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)和d)包括通过应用流体的喷射流挖掘地表以便形成泥浆并且从墙身空腔去除泥浆。