CN105839616A - 地下拼接式预制混凝土构件、施工组合体及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下接式预制混凝土构件、施工组合体和施工方法，该构件由多个预制混凝土构件单元在垂直向和水平向拼接而成，所述构件单元的上下端面上设置有水平榫头和榫槽，上下相邻构件单元通过榫头和榫槽的插接连为一体，所述构件单元的左右端面上设置有连接契口，左右相邻构件单元通过连接契口连为一体，每个构件单元上设置有竖向的后张预应力筋孔，垂直向上拼接的一组构件单元的后张预应力筋孔上下对准，并在其中设置有后张预应力筋。本发明可节约成本，降低造价、施工速度快，质量可靠，可以用作深基坑支护、边坡支护等，具有挡土、止水作用。

Description

地下拼接式预制混凝土构件、施工组合体及施工方法

技术领域

本发明属于土木建筑工程领域，涉及一种地下接式预制混凝土构件和方法。

背景技术

目前在深基坑支护中能够做到桩墙合一的只有地下连续墙一种，现有的地下连续墙均为现浇法施工，现场灌注混凝土，其不仅现场作业量大，造价比较贵，而且质量难以保证，施工时又容易引起地面附加沉降，导致附近建筑物沉降开裂，引起工程事故。目前世界上尚没有拼接式预制装配地下连续墙结构。

发明内容

技术问题：本发明提供一种可节约成本，降低造价、施工速度快，质量可靠的地下接式预制混凝土构件，可以将预制混凝土构件单元拼接成大型地下预制混凝土构件，或地下预制混凝土墙体，其可以用作深基坑支护、地下隧道支护、地下管廊的支护及管廊墙板、边坡支护等，具有挡土、止水作用。本发明同时提供一种地下拼接式预制混凝土构件施工组合体和一种地下拼接式预制混凝土构件施工方法。

技术方案：本发明的一种地下拼接式预制混凝土构件，由多个预制混凝土构件单元在垂直向和水平向拼接而成，所述构件单元的上下端面上设置有水平榫头和榫槽，上下相邻构件单元通过榫头和榫槽的插接连为一体，所述构件单元的左右端面上设置有连接契口，左右相邻构件单元通过连接契口连为一体，每个构件单元上设置有竖向的后张预应力筋孔，垂直向上拼接的一组构件单元的后张预应力筋孔上下对准，并在其中设置有后张预应力筋。

进一步的，本发明构件中，所述后张预应力筋为贯穿各竖向构件单元的钢绞线或精轧螺纹钢筋，所述预应力筋在施工时分段锚固在每个构件单元预应力筋孔的孔口处。

进一步的，本发明构件中，所述构件单元的水平截面为空心方形、双空心方形、平板、带肋板、多孔板、外方内圆孔形、外方内椭圆孔形、工字形或槽形板，所述带肋板是在平板的立面上设置有相互交错排列的水平肋和竖向肋。

进一步的，本发明构件中，所述连接契口由固定在一个构件单元上的母槽和相邻构件单元上的公扣组成，所述母槽与公扣为一对滑动配合连接契口，其形式为圆形连接契口、L形连接契口或凹形连接契口，左右相邻构件单元通过连接契口的滑动连接，将两相邻单元拼接为一体；所述水平榫头和榫槽的截面形状为半圆形、三角形或梯形。

进一步的，本发明构件中，构件单元左右端面上分别设置有竖向的半槽孔，左右相邻构件单元的半槽孔对应合拢形成一个完整的止水槽孔，所述止水槽孔中填充有止水材料。

本发明的地下拼接式预制混凝土构件施工组合体，包括上述的地下拼接式预制混凝土构件中的构件单元和设置在该构件单元左右端面上的施工装置，所述的施工装置包括支架、与支架安装连接的搅拌头，所述搅拌头能够在构件下端和侧面之间翻转移动并锁紧定位，在应用于地下拼接式预制混凝土构件施工中，施工第一幅构件时，该组合体包括设置在构件单元左右端面上的各安装一套施工装置，两套装置各自的搅拌头在翻转移动至构件单元下端时，他们的投影面积之和不小于构件单元横截面面积的两倍，且构件单元横截面中心与两个搅拌头投影面的中心重合，在以后各幅构件的施工中，该组合体只需在构件单元的左端面或者右端面上安装一套施工装置。

进一步的，本发明的施工组合体中，所述支架上设置有固定锁紧装置、翻转机构、平移机构、钢丝绳，所述搅拌头包括设置在所述支架上的动力装置、支重轮、由所述动力装置驱动的链条，所述链条外侧设置有搅拌齿头，内侧与支重轮连接安装，所述翻转机构能够将其对应的搅拌头在水平状态和竖直状态之间翻转，所述平移机构能将其对应的搅拌头水平移动。

本发明的地下拼接式预制混凝土构件施工方法，包括以下步骤：

1）采用上述的地下拼接式预制混凝土构件施工组合体，所述施工组合体的构件单元左右端面上各安装一套施工装置，将两个搅拌头均调整至构件单元下端，锁紧固定，然后吊放至施工工位；

2）通过注水管向搅拌头处供水，启动搅拌头，搅拌土体进行下沉作业，构件下方的搅拌土体与水混合搅拌成为泥浆或泥糊，直至第一节构件单元下沉到位，关闭水管阀门及搅拌头，并将施工组合体加以临时固定；

3）在第一节构件单元的顶面上涂刷粘结剂、止水剂；

4）起吊第二节构件单元至第一节构件单元的正上方，将预应力筋穿过第二节构件单元的预应力筋孔，对准上下两节的榫头和榫槽，下落第二节构件单元进行插接，并将上下构件单元的预埋焊接件焊接在一起；

5）在第二节构件单元的上端面上张拉预应力筋并加以锚固；

6）解除施工组合体的临时固定，同时注水并启动搅拌头，搅拌土体进行下沉作业，直至第二节构件单元下沉到地面处，关闭水管阀门及搅拌头，并将施工组合体加以临时固定；

7）按照以上步骤3）~5）继续施工后续构件单元，直至第一幅构件下沉施工达到设计要求；

8）在最后一节构件单元的顶端总张拉预应力筋，并锚固；

9）将构件单元的搅拌头依次向外平移，并翻转至构件侧面，解锁后吊出地面，至此完成了第一幅构件的施工；

10）在与第一幅构件相邻的施工工位，按照上述步骤1）~8）进行后续各幅构件施工，直至完成全部施工任务，其中所采用的上述的地下拼接式预制混凝土构件施工组合体中，在其构件单元与前一幅构件相邻的一侧不安装施工装置，仅在其构件单元另一侧安装一套施工装置。

进一步的，本发明施工方法中，步骤10）中，完成所有构件施工后，还需清洗竖向止水槽孔，并注入防渗材料。

本发明不仅可以用于深基坑支护，而且还可以用于地下隧道和地下管廊的建设中。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明首次将竖向构件与施工机械合二为一，即竖向构件兼做了施工机械中的钻杆作用，承担着安装在下部的搅拌头与地面之间的连接作用，不仅省去了钢制钻杆，而且省去了一般的钻孔后竖向构件的安装过程。

2、本发明由于是预制构件，质量更加可靠，与目前的现浇方法相比，预制构件可以做成空心方形、多孔板、带肋板等多种截面形式；预制构件在工厂生产，生产效率高，质量可靠。

3、搅拌头与预制构件连为一体，预制构件随着搅拌头的搅拌下沉而下沉，施工过程中不会引起塌孔和缩径，不会引起施工过程的地面。

4、本发明的预制用作深基坑支护时，可以形成预制装配格栅式地下连续墙，其不仅具有挡土、止水作用，而且还可以兼做地下室外墙和抗拔桩，一个结构四种用途，节约成本，降低造价。

附图说明

图1为本发明的地下拼接式预制混凝土构件空心方形构件单元立面示意图。

图2为本发明的地下拼接式预制混凝土构件空心方形构件单元侧立面示意图。

图3为本发明的地下拼接式预制混凝土构件空心方形构件单元截面示意图。

图4为本发明的由多个构件单元拼成的地下拼接式预制混凝土构件立面示意图。

图5为本发明的图4的1-1截面示意图

图6为本发明的地下拼接式预制混凝土构件平板构件单元截面示意图

图7为本发明的地下拼接式预制混凝土构件双空心方形构件单元截面示意图

图8为本发明的地下拼接式预制混凝土构件带肋板构件单元立面示意图

图9为本发明的图8中的2-2截面示意图

图10为本发明的图8中的3-3截面示意图

图11为本发明的地下拼接式预制混凝土构件多孔板构件单元截面示意图

图12为本发明的地下拼接式预制混凝土构件外方内圆形构件单元截面示意图

图13为本发明的地下拼接式预制混凝土构件外方内椭圆形构件单元截面示意图

图14为本发明的地下拼接式预制混凝土构件工字形构件单元截面示意图

图15为本发明的地下拼接式预制混凝土构件槽形构件单元截面示意图

图16为本发明的地下拼接式预制混凝土构件圆形连接契口示意图

图17为本发明的地下拼接式预制混凝土构件L形连接契口示意图

图18为本发明的地下拼接式预制混凝土构件凹形连接契口示意图

图19为本发明的地下拼接式预制混凝土构件上下端面上圆形榫头和榫槽示意图

图20为本发明的地下拼接式预制混凝土构件上下端面上梯形榫头和榫槽示意图

图21为本发明的地下拼接式预制混凝土构件第一幅施工组合体施工时的示意图

图22为本发明的地下拼接式预制混凝土构件第一幅施工组合体施工结束后搅拌头在垂直状态时的示意图

图23为本发明的地下拼接式预制混凝土构件后续各幅施工组合体施工时的示意图

图24为本发明的地下拼接式预制混凝土构件后续各幅施工组合体施工结束后搅拌头在垂直状态时的示意图。

图中有：预应力筋孔1、后张预应力筋2、水平榫头3、榫槽4、母槽5、公扣6、止水槽孔7、支架8、搅拌头9、止水材料10、固定锁紧装置81、翻转机构82、平移机构83、钢丝绳84，动力装置91、支重轮92、链条93、搅拌齿头94。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明的的技术方案做进一步详细说明。

本发明地下拼接式预制混凝土构件，由多个预制混凝土构件单元在垂直向和水平向拼接而成，所述构件单元的上下端面上设置有水平榫头3和榫槽4，上下相邻构件单元通过榫头3和榫槽4的插接连为一体，所述构件单元的左右端面上设置有连接契口，左右相邻构件单元通过连接契口连为一体，每个构件单元上设置有竖向的后张预应力筋孔1，垂直向上拼接的一组构件单元的后张预应力筋孔1上下对准，并在其中设置有后张预应力筋。本发明地下拼接式预制混凝土构件的优选实施例中，后张预应力钢筋为多根抗拉1000MPa以上的精轧螺纹钢筋连接而成，上下两根精轧螺纹钢筋用套筒连为一体。

另一优选实施例中，构件单元的上下端面分别设置有齿槽和凸齿，上下相邻构件单元的齿槽和凸齿相互嵌合，同时在上下相邻构件单元的接缝处填充有防水胶。

采用本发明构件进行地下拼接式预制混凝土构件施工的方法，包括以下步骤：

1）在设计的预定地点向地下成槽，采用地下拼接式预制混凝土构件施工组合体，所述施工组合体的构件单元左右端面上各安装一套施工装置，将两个搅拌头均调整至构件单元下端，锁紧固定，然后吊放至施工工位；

2）通过注水管向搅拌头9处供水，启动搅拌头9，搅拌土体进行下沉作业，构件外部的搅拌土体与水混合搅拌成为泥浆，直至第一节构件单元沉入地下，，关闭搅拌头9，并将施工组合体加以临时固定；

3）在第一节的上端面上涂粘结料和止水料；

4）吊装第二节构件单元并安装预应力筋，对准上下两节的榫头3和榫槽4，下落第二节构件单元进行插接；

5）在第二节构件单元的上端面张拉预应力筋并进行锚固；

6）解除施工组合体的临时固定，同时启动搅拌头9，搅拌土体进行下沉作业，直至第二节构件单元下沉到地面处，关闭搅拌头9，并将施工组合体加以临时固定；

7）按照以上步骤3）~5）继续施工后续构件单元，直至第一幅构件下沉施工达到设计要求；

8）在最后一节构件单元的顶端总张拉预应力筋2，并锚固；

9）将构件单元的搅拌头9依次向外平移，并翻转至构件侧面，解锁后吊出地面，至此完成了第一幅构件的施工；

10）在与第一幅构件相邻的施工工位，按照上述步骤1）~8）进行后续各幅构件施工，直至完成全部施工任务，其中所采用的地下拼接式预制混凝土构件施工组合体中，在其构件单元与前一幅构件相邻的一侧不安装施工装置，仅在其构件单元另一侧安装一套施工装置；完成所有构件施工后，还需清洗竖向止水槽孔7，并注入防渗材料10。

须要说明的是：除第一幅之外的以后各幅施工中，当施工左边的墙幅时，只需要在相应墙幅下端的左边安装一套施工装置，当施工右边的墙幅时，只需要在相应墙幅下端的右边安装一套施工装置即可。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种地下拼接式预制混凝土构件，其特征在于，该构件由多个预制混凝土构件单元在垂直向和水平向拼接而成，所述构件单元的上下端面上设置有水平榫头（3）和榫槽（4），上下相邻构件单元通过榫头（3）和榫槽（4）的插接连为一体，所述构件单元的左右端面上设置有连接契口，左右相邻构件单元通过连接契口连为一体，每个构件单元上设置有竖向的后张预应力筋孔（1），垂直向上拼接的一组构件单元的后张预应力筋孔（1）上下对准，并在其中设置有后张预应力筋（2）。

2.根据权利要求1所述的地下拼接式预制混凝土构件，其特征在于，所述后张预应力筋（2）为贯穿各竖向构件单元的钢绞线或精轧螺纹钢筋，所述预应力筋在施工时分段锚固在每个构件单元预应力筋孔（1）的孔口处。

3.根据权利要求1所述的地下拼接式预制混凝土构件，其特征在于，所述构件单元的水平截面为空心方形、双空心方形、平板、带肋板、多孔板、外方内圆孔形、外方内椭圆孔形、工字形或槽形板，所述带肋板是在平板的立面上设置有相互交错排列的水平肋和竖向肋。

4.根据权利要求1、2或3所述的地下拼接式预制混凝土构件，其特征在于，所述连接契口由固定在一个构件单元上的母槽（5）和相邻构件单元上的公扣（6）组成，所述母槽（5）与公扣（6）为一对滑动配合连接契口，其形式为圆形连接契口、L形连接契口或凹形连接契口，左右相邻构件单元通过连接契口的滑动连接，将两相邻单元拼接为一体；所述水平榫头（3）和榫槽（4）的截面形状为半圆形、三角形或梯形。

5.根据权利要求1、2或3所述的地下拼接式预制混凝土构件，其特征在于，所述构件单元左右端面上分别设置有竖向的半槽孔，左右相邻构件单元的半槽孔对应合拢形成一个完整的止水槽孔（7），所述止水槽孔（7）中填充有止水材料（10）。

6.一种地下拼接式预制混凝土构件施工组合体，其特征在于，该组合体包括权利要求1、2、3、4或5所述的地下拼接式预制混凝土构件中的构件单元和设置在该构件单元左右端面上的施工装置，所述的施工装置包括支架（8）、与支架（8）安装连接的搅拌头（9），所述搅拌头（9）能够在构件下端和侧面之间翻转移动并锁紧定位，在应用于地下拼接式预制混凝土构件施工中，施工第一幅构件时，该组合体包括设置在构件单元左右端面上的各安装一套施工装置，两套装置各自的搅拌头（9）在翻转移动至构件单元下端时，他们的投影面积之和不小于构件单元横截面面积的两倍，且构件单元横截面中心与两个搅拌头投影面的中心重合，在以后各幅构件的施工中，该组合体只需在构件单元的左端面或者右端面上安装一套施工装置。

7.根据权利要求6所述的地下拼接式预制混凝土构件施工组合体，其特征在于，所述支架（8）上设置有固定锁紧装置（81）、翻转机构（82）、平移机构（83）、钢丝绳（84），所述搅拌头（9）包括设置在所述支架（8）上的动力装置（91）、支重轮（92）、由所述动力装置（91）驱动的链条（93），所述链条（93）外侧设置有搅拌齿头（94），内侧与支重轮（92）连接安装，所述翻转机构（82）能够将其对应的搅拌头（9）在水平状态和竖直状态之间翻转，所述平移机构（83）能将其对应的搅拌头（9）水平移动。

8.一种地下拼接式预制混凝土构件施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）采用权利要求6或7所述的地下拼接式预制混凝土构件施工组合体，所述施工组合体的构件单元左右端面上各安装一套施工装置，将两个搅拌头（9）均调整至构件单元下端，锁紧固定，然后吊放至施工工位；

2）通过注水管向搅拌头（9）处供水，启动搅拌头（9），搅拌土体进行下沉作业，构件下方的搅拌土体与水混合搅拌成为泥浆或泥糊，直至第一节构件单元下沉到位，关闭水管阀门及搅拌头（9），并将施工组合体加以临时固定；

3）在第一节构件单元的顶面上涂刷粘结剂、止水剂；

4）起吊第二节构件单元至第一节构件单元的正上方，将预应力筋（2）穿过第二节构件单元的预应力筋孔（1），对准上下两节的榫头（3）和榫槽（4），下落第二节构件单元进行插接，并将上下构件单元的预埋焊接件焊接在一起；

5）在第二节构件单元的上端面上张拉预应力筋并加以锚固；

6）解除施工组合体的临时固定，同时注水并启动搅拌头（9），搅拌土体进行下沉作业，直至第二节构件单元下沉到地面处，关闭水管阀门及搅拌头（9），并将施工组合体加以临时固定；

7）按照以上步骤3）~5）继续施工后续构件单元，直至第一幅构件下沉施工达到设计要求；

8）在最后一节构件单元的顶端总张拉预应力筋（2），并锚固；

9）将构件单元的搅拌头（9）依次向外平移，并翻转至构件侧面，解锁后吊出地面，至此完成了第一幅构件的施工；

10）在与第一幅构件相邻的施工工位，按照上述步骤1）~8）进行后续各幅构件施工，直至完成全部施工任务，其中所采用的权利要求6或7所述的地下拼接式预制混凝土构件施工组合体中，在其构件单元与前一幅构件相邻的一侧不安装施工装置，仅在其构件单元另一侧安装一套施工装置。

9.根据权利要求8所述的地下拼接式预制混凝土构件施工方法，其特征在于，所述步骤10）中，完成所有构件施工后，还需清洗竖向止水槽孔（7），并注入防渗材料（10）。