CN107882018A - 一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构及施工工艺 - Google Patents

Abstract

一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，包括预制混凝土墙段和预制钢结构墙段，所述预制混凝土墙段包括上部的混凝土墙段和下部的混凝土墙段下沉刃脚，所述混凝土墙段内竖向设有至少两个空腔，其中一个空腔内设有用于高压力水破土的压力水管，一个空腔内设有用于排泥水的排泥管，所述混凝土墙段下沉刃脚内在沿着墙段走向方向开设有一排用于冲刷地层的高压水出水口，所述混凝土墙段的左右两侧分别设有连接槽；所述预制混凝土墙段与预制钢结构墙段相间布设，所述连接板卡接在所述连接槽内。本发明提供了一种墙体质量较好、施工环境较好、施工速度较快的部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构及施工工艺。

Description

一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构及施工工艺

技术领域

本发明涉及地下连续墙技术领域，尤其是涉及一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构及施工工艺。

背景技术

地下连续墙是当前地下工程领域应用较广的一种地下结构形式，主要用于地下工程施工过程中对作业面的保护以及防水作用，也有将作为临时构筑物的地下连接墙作为永久地下结构的一部分，如地下室的外墙。当前地下连接墙的结构形式均为现场浇筑混凝土结构，其施工工艺主要包括：利用机械在地下开槽，采用泥浆护壁，地面制作钢筋笼，下放钢筋笼，向槽内浇筑混凝土，逐段施工地下连续墙形成封闭的环形地下墙。现有技术条件下施工的地下连续墙存在着一些难以克服的缺点，其一是在泥浆槽内浇筑混凝土，混凝土的质量不易保证，墙体的防水性能较差；其次是施工环境差，尤其是泥浆的处理尚未有效的技术手段，对场地和周边的环境影响较大,另外，作为临时支护用的地下连续墙待施工完成后，作为一个存留于地下的连续的废弃物，会对后续的地下工程带来不利影响。由于现行的地下连续墙结构及施工工艺与机械设备是相配套的，改变墙体的结构形式必然需要改变相应的施工工艺与施工设备，在地下工程领域中尝试过采用现有施工机械开槽，将现浇混凝土部分用预制混凝土墙代替，连接接头仍用现浇方式，但由于种方式需要在泥浆中连接预制混凝土墙段，导致地下连续墙的封水效果不佳，故此项技术未能得到推广应用。

发明内容

为了克服现有地下连续墙施工技术存在墙体质量差和施工环境差的缺陷，本发明提供了一种墙体质量较好、施工环境较好、施工速度较快的部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构及施工工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，包括预制混凝土墙段和预制钢结构墙段，所述预制混凝土墙段包括上部的混凝土墙段和下部的混凝土墙段下沉刃脚，所述混凝土墙段内横向设有至少两个空腔，其中一个空腔内设有用于高压力水破土的压力水管，一个空腔内设有用于排泥水的排泥管，所述压力水管与高压水泵连接，所述排泥管与泥浆泵连接；所述混凝土墙段下沉刃脚内在沿着墙段走向方向开设有一排用于冲刷地层的高压水出水口，所述高压水出水口处设有具有单向密封功能的水射流型喷嘴，所述水射流型喷嘴通过设置在混凝土墙段下沉刃脚内的压力水分配通道与压力水管连通，所述混凝土墙段下沉刃脚上还开设有上下贯通的出泥孔，所述出泥孔与混凝土墙段上安装有排泥管的空腔上下正对并连通；所述混凝土墙段的左右两侧分别设有连接槽；

所述预制钢结构墙段包括上部的钢结构墙段和下部的钢结构墙段刃脚，所述钢结构墙段包括纵向主板和横向加劲肋板，所述纵向主板与横向加劲肋板十字交叉布置形成箱形结构，所述横向加劲肋板与纵向主板之间通过水平加劲肋连接，所述纵向主板的左右两端分别向外延伸形成连接板，所述预制混凝土墙段与预制钢结构墙段相间布设，所述连接板卡接在所述连接槽内，与此同时，钢结构墙段与相邻的混凝土墙段之间、钢结构墙段刃脚与相邻的混凝土墙段下沉刃脚在沿着墙段走向方向相互贴合；

每个预制混凝土墙段和钢结构墙段的上端面上均预埋有便于起吊的预埋吊件。

进一步，所述钢结构墙段连接板的端部设有钢管结构，所述混凝土墙段连接槽的底部设有与钢管结构匹配的柱形槽。

再进一步，所述地下连续墙结构还包括压顶梁，所述压顶梁设置在墙段上且压顶梁的梁宽与墙段厚度相等，压顶梁间的连接面设在混凝土墙段的空腔间隔处和钢结构墙段的横向加劲肋板处。

再进一步，所述混凝土墙段和钢结构墙段均分段预制，包括上墙段和下墙段，混凝土墙段的上墙段的下端与其下墙段的上端分别预埋钢板并相互焊接；所述钢结构墙段的上墙段与其下墙段之间在纵向主板和横向加劲肋板处采用剖口对接，同时，在横向加劲肋板接口处外贴附加钢板并进行围焊。

再进一步，所述混凝土墙段的两侧预设有用于对墙段间连接处注浆封水之用的竖向和水平方向独立的注浆管道系统，注浆管道系统的上端口可与注浆泵连接，且沿墙段深度方向预设2～3个水平注浆出口孔。

再进一步，所述钢结构墙段刃脚为横向加劲肋板下延的敞口结构，所述敞口结构上还增设有附加的横向加劲肋。

再进一步，所述混凝土墙段的左右两侧的每一侧分别设有两个连接槽，两个连接槽之间设有一排竖向受力钢筋；钢结构墙段两侧连接板的外伸距离与混凝土墙段连接槽的水平尺寸相等。

再进一步，所述混凝土墙段内设有两排竖向受力钢筋，每排竖向受力钢筋之间通过水平纵向钢筋连接，两排竖向受力钢筋之间通过水平横向钢筋连接，

所述预制压顶梁上设有用于钢筋穿过的钢筋预留孔，每排竖向受力钢筋的上端间距2m留出一根与预制压顶梁连接的钢筋并在该钢筋的端头上车有外螺纹，车有外螺纹的钢筋自下而上穿过预制压顶梁的钢筋预留孔与螺母螺接。

更进一步，所述预制压顶梁中间与墙段的空腔对应位置处也设有空腔。

所述混凝土墙段下沉刃脚的端部表面上可覆盖钢板。

在钢结构墙段纵、横向板节点外侧沿深度方向设若干根注浆管。

一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构施工艺，包括以下步骤：

1)根据地下连续墙的总深度和设计计算深度；预制混凝土墙段和钢结构墙段，同时，校验墙体的防水能力是否满足地下水压力条件；钢结构墙段取与预制混凝土墙段同厚度，地下水土侧压力相同；

当地下连续墙的深度较大，墙段无法整体预制、运输、吊装时，可将预制墙段沿深度方向分若干段，分段预制，分段下沉，且在中间各段的上、下端面预埋钢板，段与段间采用直接焊接的方法相连接；

2)按设计将预制混凝土墙段、钢结构墙段及其它构配件在预制工厂将其制作完成并运至施工现场，在施工现场首先按地下连续墙的设计走向在地面画出墙体的布置位置，用挖掘机施工导向槽；

3)起吊一个预制混凝土墙段，竖直放置于导向槽内，在墙段的两端各布设一台液压式静压机，在墙段中部至少布设一台扶正墙段的机械，以保证墙段施工过程保持与地面垂直；

4)启动静压机，两侧同步下压墙段，当下压有困难时，启动高压水泵和泥浆泵，协助墙段的下压沉降。当墙段将要达到设计深度时，停止高压水泵，通过静压机使墙体就位，同时调整两侧下压量，使墙段保持水平；

5)起吊预制钢结构墙段至下沉位置，使连接用的连接板及钢管插入预制混凝土墙段的连接槽内并保持预制钢结构墙段垂直，两侧静压机起动，下压钢结构墙段，若遇下沉困难则在墙段上端上安设振动机，启动振动机协助钢结构墙段下沉至设计位置；也可以按设计位置先下沉多个预制混凝土墙段，随后再下沉钢结构墙段，直至所有预制墙段下沉完毕组成一道地下连续墙体；

6)对于预制混凝土墙段空腔浇筑封底混凝土，封底混凝土厚度不小于1.0m，且混凝土强度与墙体保持一致；通过在预制混凝土墙段及钢结构墙段内预留的高压水通道和注浆管道向墙体周边及墙段连接处压力注浆，填充墙体内所有的连接缝隙和与地层间的空隙；当地下连续墙防水要求高且整体承载力要求高时，可将预制混凝土墙段的空腔全部用现浇混凝土填充，填充的混凝土强度等级尽可能与预制混凝土强度接近；

7)安装压顶梁，将地下连续墙连成一个整体；

当所设计的地下连续墙深度不大15m，各墙段连接可靠且地层条件较好时也可以不设压顶梁；

8)当地下连续墙内侧的地下工程施工结束后，可将压顶梁和钢结构墙段拔出重复使用；

当拔出有困难时，也可利用振动机使墙段适当振动，协助钢结构墙段的拔出。

本发明的有益效果主要表现在：地下连续墙混凝土结构全部采用干式连接方式，其中混凝土墙段采用高强混凝土、内空腔式结构，可减轻结构自重，便于运输与施工；装配式地下连续墙施工采用静压与冲水破土技术相结合，钢结构墙段下沉采用静压与振动技术相结合，改善了施工现场的环境条件；采用预制混凝土墙段与钢结构墙段组合成地下连接墙，且可将钢结构墙段回收并重复使用。

附图说明

图1是地下连续墙预制混凝土墙段的示意图。

图2是地下连续墙预制混凝土墙段的俯视图。

图3是地下连续墙预制混凝土墙段的侧视图。

图4是地下连续墙钢结构墙段的示意图。

图5是地下连续墙钢结构墙段的俯视图。

图6是地下连续墙钢结构墙段的侧视图。

图7是预制混凝土墙段与钢结构墙段的连接示意图。

图8是墙段静压下沉示意图。

图9是墙段静压下沉侧视图。

图10是高压水射流破土及排土示意图。

图11是钢结构墙段横向加劲肋连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图11，一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，包括预制混凝土墙段1和预制钢结构墙段2，所述预制混凝土墙段1包括上部的混凝土墙段和下部的混凝土墙段下沉刃脚，所述混凝土墙段内竖向设有至少两个空腔4，其中一个空腔内设有用于高压力水破土的压力水管，一个空腔内设有用于排泥水的排泥管22，所述压力水管20与高压水泵连接，所述排泥管22与泥浆泵连接；所述混凝土墙段下沉刃脚内在沿着墙段走向方向开设有一排用于冲刷地层的高压水出水口，所述高压水出水口处设有具有单向密封功能的水射流型喷嘴，所述水射流型喷嘴通过设置在混凝土墙段下沉刃脚内的压力水分配通道与压力水管连通，所述混凝土墙段下沉刃脚上还开设有上下贯通的出泥孔，所述出泥孔与混凝土墙段上安装有排泥管的空腔上下正对并连通；所述混凝土墙段的左右两侧分别设有连接槽7；

所述预制钢结构墙段2包括上部的钢结构墙段和下部的钢结构墙段刃脚，所述钢结构墙段包括纵向主板11和横向加劲肋板12，所述纵向主板11与横向加劲肋板12十字交叉布置形成箱形结构，所述横向加劲肋板12与纵向主板11之间通过水平加劲肋13连接，所述纵向主板11的左右两端分别向外延伸形成连接板，所述预制混凝土墙段1与预制钢结构墙段2相间布设，所述连接板卡接在所述连接槽内，与此同时，钢结构墙段与相邻的混凝土墙段之间、钢结构墙段刃脚与相邻的混凝土墙段下沉刃脚在沿着墙段走向方向相互贴合；

每个预制混凝土墙段1和钢结构墙段2的上端面上均预埋有便于起吊的预埋吊件8。

进一步，所述钢结构墙段连接板的端部设有钢管结构，所述混凝土结构墙段连接槽7的底部设有与钢管结构匹配的柱形槽。

再进一步，所述地下连续墙结构还包括压顶梁，所述压顶梁设置在墙段上且压顶梁的梁宽与墙段厚度相等，压顶梁间的连接面设在混凝土墙段的空腔间隔处和钢结构墙段的横向加劲肋板处。

再进一步，所述混凝土墙段和钢结构墙段均分段预制，包括上墙段和下墙段，混凝土墙段的上墙段的下端与其下墙段的上端分别预埋钢板并相互焊接；所述钢结构墙段的上墙段与其下墙段之间在纵向主板和横向加劲肋板处采用剖口对接，同时，在横向加劲肋板接口处外贴附加钢板并进行围焊。

再进一步，所述混凝土墙段的两侧预设有用于对墙段间连接处注浆封水之用的竖向和水平方向独立的注浆管道系统，注浆管道系统的上端口可与注浆泵连接，且沿墙段深度方向预设2～3个水平注浆出口孔。

再进一步，所述钢结构墙段刃脚为横向加劲肋板下延的敞口结构，所述敞口结构上还增设有附加的横向加劲肋15。

再进一步，所述混凝土墙段的左右两侧的每一侧分别设有两个连接槽，两个连接槽之间设有一排竖向受力钢筋；钢结构墙段连接板的外伸距离与连接槽的水平尺寸相等。

再进一步，所述混凝土墙段内设有两排竖向受力钢筋5，每排竖向受力钢筋之间通过水平纵向钢筋连接，两排竖向受力钢筋之间通过水平横向钢筋连接，

所述压顶梁上设有用于钢筋穿过的钢筋预留孔，每排竖向受力钢筋的上端间距2m留出一根与压顶梁连接的钢筋并在该钢筋的端头上车有外螺纹，车有外螺纹的钢筋自下而上穿过压顶梁的钢筋预留孔与螺母螺接。

更进一步，所述压顶梁中间与墙段的空腔对应位置处也设有空腔。

所述混凝土墙段下沉刃脚的端部表面上可覆盖钢板。

在钢结构墙段纵、横向板节点外侧沿深度方向设若干根注浆管。

本发明的基本原理是利用混凝土结构与钢结构工厂化制作的成熟工艺与预埋技术，采用工厂化预制混凝土结构地下连续墙墙体、压顶梁等部件，再利用焊接方法制作钢结构地下连续墙体，将预制墙体在现场进行装配，连接成地下连续墙整体结构。

地下连续墙的两大功能，其一是支撑墙外侧的水土压力，为墙内侧地下工程的施工提供一个安全的空间，其二是阻止墙外侧的水地下水渗入内侧施工空间内。采用装配式混凝土结构墙体，墙体的混凝土强度得到数倍的提高，可保证墙体抵御墙外侧水土压力的能力；同时由于墙体质量的大幅度提高，墙体的抗渗能力相应得到大幅提升；为预制墙体连接处设计合理的防水构造，再在地下连续墙形成后采用注浆工艺，将装配连接界面进行全面封堵，装配式地下连续墙的防水能力也是十分可靠的。钢结构地下连续墙体采用焊接技术，可以做到完全防渗，且采用箱形结构形式，且有极强的抵抗地下水土压力作用的能力。两类墙体组合后，只需在连接处进行注浆封堵，完全可以满足抵御侧压力作用以及防水两大基本要求。

本发明采用预制混凝土墙段和预制钢结构墙段相结合的方法制作墙体。由于工业化生产，混凝土质量可以大幅度得到提高，同时也解决了墙体本身渗漏水的问题，钢结构墙段与混凝土墙段采用不同的预制方式与墙段压沉工艺，且钢结构墙段可回收重复利用。预制混凝土墙段的施工采用墙体的静力压沉和墙下水力取土相结合的工艺技术，而钢结构墙段采用静力压沉和振动相结合的工艺技术，不需要采用泥浆护壁的工序，直接取出的水土很容易进行分离，对环境的影响大为减少。

本发明的技术方案是在现行的装配式混凝土结构和钢结构技术、地下连接墙施工工艺的基础之上形成的。首先，与现行地下连续墙施工中分段开槽、分段浇筑混凝土相似，对于地下连续墙墙体进行分段预制；成品墙段运至工地后，吊装直立，分段静压下沉，下沉至设计深度，待全部墙段安装完毕，上压顶梁将其全部墙段连接成一个整体。

钢筋混凝土预制墙段和钢结构墙段的承载力设计可参照现浇混凝土地下连续墙和钢结构设计规程进行，所不同的是混凝强度等级可大幅提高至C50以上。墙段的总深度H根据功能设计要求确定，当墙段的长度过长时，也可在竖向分成若干段在现场边下沉边连接；墙段的长度B(墙体走向方向)可根据施工机械的静压能力及吊装机械的起吊能力综合确定；墙段下部设置墙段下沉刃脚，方便墙段在土体中的下沉，刃脚的高度不包括在地下连续墙的设计计算高度H₁之内；混凝土墙段两侧可设计成槽形连接结构，钢结构墙段两侧设计成外伸板式结构，在连接时将外伸板嵌插入混凝土墙段的连接槽内。墙段间的连接方式可以多样化，比如单槽、双槽、斜槽等。

在预制混凝土墙段的下沉过程可结合下部的水力冲刷破土工艺协助墙体下沉，压力水可从墙段内空腔放入压力水管提供，在另一空腔内设置泥水管，在地面设泥浆泵将冲刷下来的泥浆抽出，从而加速预制墙段的下沉速度，同时要将墙段上的静压机、墙下土体的冲、抽泵以及墙体的扶直装置三者有机协调。当墙体的下沉深度较小，且地层的阻力不大时，可以不需要墙体下部冲抽工艺的配合，直接利用静压机械和扶正装置将墙段压入土体。

钢结构墙段的下沉采用静压与振动相结合的下沉方式，由于钢结构墙段采用开口结构形式，下沉阻力相对较小，当静压下沉有困难时，可开启设置于墙段上部的高频振动机，直接对钢结构墙体施加高频振动力，使结构下部及侧向土体部分液化，加速墙段下沉。待墙段下沉至设计深度前1m时应停止振动，通过静压机缓慢压沉至设计深度，以防止下沉超深。

预制混凝土结构墙段与钢结构相间布设，也即一段混凝土墙一段钢结构墙，通过墙段宽度B的变化实现完整的闭合地下连续墙结构。

等全部墙段下沉到位且连接成一体后，应对预制混凝土墙段内空腔下部和排泥管下部用现浇混凝土加以封闭，封闭段混凝土厚度>1.0m。随后，对地下连续墙进行注浆封水处理，预制混凝土墙段的水泥浆可通过地层冲刷水的通道压入地层与墙体空隙，待水泥量注入量达到设计值、或注浆压力达到设计、或墙段有上浮趋势时即停止灌浆；在每个墙段两侧的空腔内设压力灌浆通道，向两侧连接槽内压入水泥浆并达到设计值，且待注入的水泥浆固化后再次压浆，保证墙段连接处不发生漏水；钢结构墙段可在钢结构墙段内预设注浆管直至刃脚下部，待下沉就位后，通过预设的管道实施压力注浆，注浆结束的标准与预制混凝土墙段的一样。待全部注浆结束后，有必要时可用混凝土将预制混凝土墙段空腔全部填实。

预制混凝土墙段和钢结构墙段上端均留、置部分竖向受力钢筋，且端头镦粗车螺纹，等将全部墙段固定连接后，吊装预制压顶梁，使墙体构成一个整体，压顶梁的连接面应选择在混凝土墙段的空腔间隔处和钢结构墙段的横向肋板位置，预制的压顶梁在墙段上端预留的连接钢筋位置设预留孔，将连接钢筋穿过梁高，在上部用螺母将压顶上紧即可。具体技术方案如下：

1)根据地质资料及地下连续墙的功能要求，确定地下连续墙的总深度H和设计计算深度H₁；对于混凝土结构墙段，一般可取混凝土强度等级为C50～C80；根据地下水土侧压力分布和内部支撑条件确定墙体厚度W；同时，校验墙体的防水能力是否满足地下水压力条件。钢结构墙段取与预制混凝土墙段同厚度，设计的外荷载，即地下水土侧压力相同，为使钢结构墙段具有足够的刚度，采用箱形结构形式。

2)根据地下连续墙不同工况条件下的荷载条件设计预制混凝土墙体配筋，一般墙体设两排钢筋，在墙体竖向钢筋的一部分需要在上端留出一段与压顶梁连接的钢筋5，并在钢筋端头加工外螺纹；根据静力机械作用条件和吊装要求设计局部构造配筋和预埋吊件8。

混凝土墙段设置内空腔4，墙段内空腔可以起到减轻预制墙段重量，方便运输的作用，同时还为墙段下沉过程中高压力水破土及排土留下操作空间。空腔在墙厚方向不大于1/3墙厚，空腔间隔不小于两倍墙厚，每个墙段的空腔不少于2个。

墙段的下部为刃脚部分9，刃脚是为了减小下压阻力而设置的，当地层较硬不易下沉时可在刃脚的端部表面覆盖钢板；刃脚内设压力水分配通道，高压水由设置于墙段内空腔的钢管提供，在刃脚上沿墙段走向方向开一排冲刷地层的高压水出水口，其间距≯1.0m，孔口直径≯30mm，且在孔口设单向出水封盖，以免墙体下沉时泥水进入高压水通道；在每个墙段开设2～3个出泥孔，出泥孔孔口直径≮100mm，且与墙体空腔中的排泥管相通。

当地下连续墙的深度较大，墙段无法预制、运输、吊装时，可将预制墙段沿深度方向分若干段，分段预制，分段下沉，且在中间各段的上、下端面预埋钢板，段与段间采用直接焊接的方法相连接。

3)钢结构墙段可设两块纵向(地下连续墙走向方向)钢板作为主板11，在横向和水平方向设置肋板12和13，构成箱形结构的钢结构墙段。纵向主板11、横向加劲肋板12和水平加劲肋板13的厚度≮15mm，水平加劲肋板13采用斜向布置，以减小墙段下沉时的阻力。钢板间均采用焊接，焊缝及焊接质量要求均执行现行的钢结构设计与施工规范。参见图4、图5和图6。

钢结构墙段也设刃脚，刃脚部分为敞口形式，在刃脚处除了上部横向加劲肋下延外，另增设局部横向加劲肋15，以增加刃脚部分的刚度。

当地下连续墙的深度较大，墙段无法预制、运输、吊装时，可将预制墙段沿深度方向分若干段，分段制作，分段下沉，段与段间采用直接焊接的方法相连接，并在横向加劲肋板上加焊连接板，如附图11。

4)在预制混凝土墙段两侧设计连接槽7(凹口)，在钢结构墙段两侧设计外延的连接钢板及连接用钢管3(凸头)，连接槽7与连接钢板及圆钢管3的竖向深度取H₁。连接时将钢结构墙段插入两个预制混凝土墙段之间，并利用凹凸口的连接组成一体。

当墙段的连接点设在地下连接墙的拐角位置时，可根据两侧墙段的夹角不同，设计专门的钢结构连接墙段，来连接两侧的预制混凝土墙段，连接方式也相同。

5)为使各墙段连接形成一个整体，在外侧水土压力作用下不至于被各个击破，在墙段上设置预制压顶梁，压顶梁长度尽可能一致，应将梁的连接面放置于混凝土墙段的空腔间隔处和钢结构墙段横向肋板处。梁高可取300mm～600mm，梁宽取与墙段厚度相等，梁与墙段及连接柱的预留钢筋相连，压顶梁中间与墙段空腔对应位置也可设空腔。

当所设计的地下连续墙深度不大(<15m)，各墙段连接可靠且地层条件较好时也可以不设压顶梁。

6)按设计将预制混凝土墙段、钢结构墙段及其它构配件在预制工厂将其制作完成并运至施工现场，在施工现场首先按地下连续墙的设计走向在地面画出墙体的布置位置，并按现行地下连续墙施工工序，首先用挖掘机施工导向槽，导向槽净宽度等于或稍大于墙段厚度W，深度大于墙段刃脚高度300mm以上，并用混凝土做好槽的锁口、硬化施工机械作业场地。

7)起吊一个预制混凝土墙段，竖直放置于导向槽内，在墙段的两端各布设一台液压式静压机械，在墙段中部至少布设一台扶正墙段的机械，以保证墙段施工过程保持与地面垂直如图8、图9。

8)启动静压机，两侧同步下压墙段，当下压有困难时，起动高压水力冲刷系统和压力吸泥系统，协助墙段的下压沉降。当墙段将要达到设计深度时，停止水力冲刷系统，通过静压系统使墙体就位，同时调整两侧下压量，使墙段保持水平。

9)起吊钢结构墙段至下沉位置，使连接用的外伸板及圆管插入预制混凝土墙段的连接槽内并保持钢结构墙段垂直，两侧静压机起动，下压钢结构墙段，若遇下沉困难则在墙段上端上安设振动装置，起动振动机协助钢结构墙段下沉至设计位置。也可以按设计位置先下沉多个预制混凝土墙段，随后再下沉钢结构墙段，直至所有预制墙段下沉完毕组成一道地下连续墙体。

10)对于混凝土墙段空腔浇筑封底混凝土，封底混凝土厚度不小于1.0m，且混凝土强度与墙体保持一致；通过在预制混凝土墙段及钢结构墙段内预留的高压水通道和注浆管道向墙体周边及墙段连接处压力注浆，填充墙体内所有的连接缝隙和与地层间的空隙。当地下连续墙防水要求高且整体承载力要求高时，可将预制混凝土墙段的空腔全部用现浇混凝土填充，填充的混凝土强度等级尽可能与预制混凝土强度接近。

11)安装压顶梁，将地下连续墙连成一个整体。

12)当地下连续墙内侧的地下工程施工结束后，可将压顶梁和钢结构墙段拔出重复使用，当拔出有困难时，也可利用振动机使墙段适当振动，协助钢结构墙段的拔出。

本发明的具体实施方案如下：

现以临时支护用的地下连续墙总深度H＝20m，墙厚W＝500mm，预制混凝土墙段1和钢结构墙段2的长度均取B＝5m为例，说明本发明的具体实施方案，其它情况的地下连续墙可参照实施。

1)取混凝土强度等级为C60；校验墙体的防水能力满足地下水压力条件；钢结构墙段采用Q235钢板，板厚15mm，加劲肋的焊接均采用剖口形式。

2)根据荷载条件设计预制混凝土墙体配筋，设两排钢筋，以竖向钢筋为主要受力钢筋5，每排上端间距2m留出一根与压顶梁连接的钢筋，并将钢筋端头加工成螺纹；两排预留的连接钢筋插花布置，混凝土墙段和钢结构墙段均设4个吊点均布，每个吊点位置设计局部构造配筋和预埋吊件，每个吊点的设计荷载为1/4的自重荷载加吊装临时荷载的组合，按现行相关设计规范设计。如图2所示，6为墙段水平钢筋，10为连接槽的加强钢筋。

3)预制混凝土墙段内设置2个空腔4，均布，每个空腔在墙厚方向为150mm，空腔长1500mm，空腔两侧间距800mm，墙段两侧设连接槽7，每侧设两个槽，两槽间增设一排钢筋，槽深(墙段走向方向)取300mm，槽宽取20mm，圆头处直径取60mm。钢结构墙段两侧主钢板外伸距离与混凝土墙段的槽深相等，外伸钢板端头焊接一根直径为50mm的圆钢管。

预制混凝土墙段刃脚内设压力水分配通道，高压水管20取外径50mm的无缝钢管，在出口处设专用的水射流型喷嘴，且具有单向封密功能，即不喷水时为常闭状态；共设10个喷头；墙段设1个排泥孔，排泥管22采用管径Ф127的钢管与地面泥浆泵相通。

钢结构墙段结构主钢板设两块，间距300mm，横向加劲肋间距1000mm，即设加劲肋6道，水平加劲间距取1500mm。如图4所示，3为连接钢板及钢管；如图5所示，14为钢板连接焊缝。

4)由于地下连续墙深度较大，墙段沿深度方向分2段预制，每段深10m，分段预制，分段下沉，预制混凝土墙段在上段的下端面及下段的上端面设沿墙段四周的环形钢板带，将墙段的竖向钢筋均焊接与钢板之上，钢板带宽100mm，厚度>15mm，上、下墙段连接钢板外侧均切45°剖口，上、下墙段粘合后能形成向外90°的开口，以提高焊接的效果，连接钢板外侧混凝土保护层厚度取≮10mm。

钢结构墙段也分成上、下两段在中间加以焊接，方法基本相同，即每段深10m，分段制作，分段下沉，上、下段间采用焊接方法，为确保连接可靠性，墙段结构主钢板、外侧横向加劲肋采用剖口对接外，在的加劲肋接口处加焊搭便接板围焊，确保钢结构墙段回收时不致在上、下段连接处被拉断，外加搭接钢板如附图11。

5)在预制混凝土墙体时，将高压水管道及两侧连接处的注浆管道预埋，出口端均设单向封堵盖。此注浆管是专门为两侧连接处接缝注浆用，混凝土墙段固定用的注浆可直接用高压水管。在钢结构制作时，将注浆管沿外侧横向加劲肋板敷设，并在下端刃脚处分成4个出浆口。

6)压顶梁长度取10m，梁的连接面放置与墙段1/2处。梁高取500mm，梁宽等于墙段厚度，即方形截面梁，与墙段及连接柱的预留钢筋相连，压顶梁中间与墙段空腔对应位置也设空腔。

7)按设计将墙段及其它构配件在预制工厂将其制作完成并运至施工现场，并将需要安装在空腔内的高压水管及排泥管安装就位；按地下连续墙的设计走向在地面画出导向槽布置位置，用挖掘机施工导向槽17，导向槽17净宽度取550mm，稍大于墙段宽度，深度取800mm，用C30混凝土做好槽的锁口、硬化施工机械作业场地。

8)先将某预制混凝土墙段下半段(刃脚所在段)起吊，刃脚向下竖直放置与导向槽内，在墙段中部布设2台扶正墙段的机械，在墙段的两端各布设一台液压式静压机18，在扶正机械19将墙段控制为与地面垂直时，两端静压机18联动作业，将墙段压入土，如图8、图9。

9)当下压有困难时，起动高压力冲刷系统和压力吸泥系统，协助墙段的下压沉降，如图10。当下墙段上端面离地表为1.0m左右时，静压机械停止下压作业，与扶正机械一起调整、控制的水平度与垂直度，吊装机械将该墙段上半段起吊，接在下半段上，同时连接全部墙段内的管线，再用点焊方式连接，待全部控制尺寸达到设计要求后，将上、下段间的连接钢板剖口处全部焊满；等所有焊缝冷却后继续下压墙段达设计深度尚有0.5m左右时，停止水力冲刷系统，放置与静压机相配的顶压墙段，拆除扶正机械，由两侧通过静压系统调整下压量，使墙体就位。如图10所示，20为高压水管及水流方向，21为喷出口的水射流，22为排泥管，23为泥水流动方向。

10)在两个预制混凝土墙段下沉就位后，由吊装机械起吊钢结构墙段，并与静压机械和扶正机械一起控制将钢结构墙段两侧的连接钢板及钢管分别插入两侧的预制混凝土墙段连接槽道，开始下沉钢结构墙段，当墙段在自重和静压机械作用下进入地层3m以上时，可在墙段上端安装高频振动机24，当墙段下沉阻力太大下压速度太慢时，启动振动机，当下墙段上端面离地表为1m左右时，静压机械停止下压作业，与扶正机械一起调整、控制的水平度与垂直度，吊装机械将该墙段上半段起吊，接在下半段上，先用点焊方式连接，待全部控制尺寸达到设计要求后，将上、下段间对接的主钢板和横向加劲肋剖口处的水平焊缝全部焊满，再在外侧横向加劲肋接缝贴焊附加钢板，外贴钢板厚度也取15mm，长度不小于200mm，宽度取60mm，双边跨缝围焊，如图11所示，25为水平连接缝及水平焊缝，26为附加钢板，27为连接钢板围焊，即口形焊缝。等所有焊缝冷却后继续下压墙段达设计深度尚有1.0m左右时，停止振动机工作，依靠静力机械将全部墙段下沉就位。如此循环，直至全部墙段下压完毕，按设计组成地下连续墙。

11)拆除泥浆泵和地面排泥管，向预制混凝土墙段排泥管内灌混凝土封堵墙内排泥通道，由于地下连续墙混凝土强度高且不作为永久地下结构体，墙段空腔内仅作封底处理，另单独下放混凝土输送管，在墙空腔下端浇筑1m高度混凝土作为墙段封底。

12)通过预制混凝土墙段内的在墙体下沉时用的高压水通道向墙体周边压力注浆，通过设置于钢结构上的注浆管向墙体周边压力注浆，注浆压力控制在3～5MPa，同时监控墙体标高，发现墙体上抬，立即停止注浆；通过预制混凝土墙段中的预埋注浆通道向两端连接缝隙和与地层间的空隙注浆，注浆压力控制值为5MPa。

13)测量地下连续墙的墙顶面标高，使之保持一致，安装压顶梁，将地下连续墙连成一个整体。

14)本地下连续墙只作为临时支护，当墙内施工作业全部完成后，可将压顶梁拆除留作它用，同时将钢结构墙段一一拔出重复使用。

本项发明是针对地下连续墙仅仅作为地下工程临时支护的工况条件，其主要目的为了解决目前地下连续墙施工过程中两大技术难题，即墙体质量差和施工环境差，同时，待施工结束后可部分回收地下连续墙体，可供后续工程重复使用，节约工程成本，同时也减少废弃的地下连续墙对工程所在地地下环境的影响。采用本发明的工艺技术，还可大幅度加快现场施工速度，推动地下工程走向工业化时代。

Claims (10)

1.一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：包括预制混凝土墙段和预制钢结构墙段，所述预制混凝土墙段包括上部的混凝土墙段和下部的混凝土墙段下沉刃脚，所述混凝土墙段内竖向设有至少两个空腔，其中一个空腔内设有用于高压力水破土的压力水管，一个空腔内设有用于排泥水的排泥管，所述压力水管与高压水泵连接，所述排泥管与泥浆泵连接；所述混凝土墙段下沉刃脚内在沿着墙段走向方向开设有一排用于冲刷地层的高压水出水口，所述高压水出水口处设有具有单向密封功能的水射流型喷嘴，所述水射流型喷嘴通过设置在混凝土墙段下沉刃脚内的压力水分配通道与压力水管连通，所述混凝土墙段下沉刃脚上还开设有上下贯通的出泥孔，所述出泥孔与混凝土墙段上安装有排泥管的空腔上下正对并连通；所述混凝土墙段的左右两侧分别设有连接槽；

所述预制钢结构墙段包括上部的钢结构墙段和下部的钢结构墙段刃脚，所述钢结构墙段包括纵向主板和横向加劲肋板，所述纵向主板与横向加劲肋板十字交叉布置形成箱形结构，所述横向加劲肋板与纵向主板之间通过水平加劲肋连接，所述纵向主板的左右两端分别向外延伸形成连接板，所述预制混凝土墙段与预制钢结构墙段相间布设，所述连接板卡接在所述混凝土墙段连接槽内，与此同时，钢结构墙段与相邻的混凝土墙段之间、钢结构墙段刃脚与相邻的混凝土墙段下沉刃脚在沿着墙段走向方向相互贴合；

每个预制混凝土墙段和钢结构墙段的上端面上均预埋有便于起吊的预埋吊件。

2.如权利要求1所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述钢结构墙段连接板的端部设有钢管结构，所述混凝土墙段连接槽的底部设有与钢管结构匹配的柱形槽。

3.如权利要求1或2所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述地下连续墙结构还包括压顶梁，所述压顶梁设置在墙段上且压顶梁的梁宽与墙段厚度相等，压顶梁间的连接面设在混凝土墙段的空腔间隔处和钢结构墙段的横向加劲肋板处。

4.如权利要求1或2所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述混凝土墙段和钢结构墙段均分段预制，包括上墙段和下墙段，混凝土墙段的上墙段的下端与其下墙段的上端分别预埋钢板并相互焊接；所述钢结构墙段的上墙段与其下墙段之间在纵向主板和横向加劲肋板处采用剖口对接，同时，在横向加劲肋板接口处外贴附加钢板并进行围焊。

5.如权利要求1或2所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述混凝土墙段的两侧预设有用于对墙段间连接处注浆封水之用的竖向和水平方向独立的注浆管道系统，注浆管道系统的上端口可与注浆泵连接，且沿墙段深度方向预设2～3个水平注浆出口孔。

6.如权利要求1或2所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述钢结构墙段刃脚为横向加劲肋板下延的敞口结构，所述敞口结构上还增设有附加的横向加劲肋。

7.如权利要求2所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述混凝土墙段的左右两侧的每一侧分别设有两个连接槽，两个连接槽之间设有一排竖向受力钢筋；钢结构墙段连接板的外伸距离与混凝土墙段连接槽的水平尺寸相等。

8.如权利要求3所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述混凝土墙段内设有两排竖向受力钢筋，每排竖向受力钢筋之间通过水平纵向钢筋连接，两排竖向受力钢筋之间通过水平横向钢筋连接，

所述压顶梁上设有用于钢筋穿过的钢筋预留孔，每排竖向受力钢筋的上端间距2m留出一根与压顶梁连接的钢筋并在该钢筋的端头上车有外螺纹，车有外螺纹的钢筋自下而上穿过压顶梁的钢筋预留孔与螺母螺接。

9.如权利要求3述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构，其特征在于：所述压顶梁中间与墙段的空腔对应位置处也设有空腔。

10.如权利要求1所述的一种部分可回收装配式钢混组合地下连续墙结构施工艺，其特征在于：所述施工工艺包括以下步骤：

1)根据地下连续墙的总深度和设计计算深度；预制混凝土墙段和钢结构墙段，同时，校验墙体的防水能力是否满足地下水压力条件；钢结构墙段取与预制混凝土墙段同厚度，地下水土侧压力相同；

当地下连续墙的深度较大，墙段无法整体预制、运输、吊装时，可将预制墙段沿深度方向分若干段，分段预制，分段下沉，且在中间各段的上、下端面预埋钢板，段与段间采用直接焊接的方法相连接；

2)按设计将预制混凝土墙段、钢结构墙段及其它构配件在预制工厂将其制作完成并运至施工现场，在施工现场首先按地下连续墙的设计走向在地面画出墙体的布置位置，首先用挖掘机施工导向槽；

3)起吊一个预制混凝土墙段，竖直放置于导向槽内，在墙段的两端各布设一台液压式静压机，在墙段中部至少布设一台扶正墙段的机械，以保证墙段施工过程保持与地面垂直；

4)启动静压机，两侧同步下压墙段，当下压有困难时，启动高压水泵和泥浆泵，协助墙段的下压沉降。当墙段将要达到设计深度时，停止高压水泵，通过静压机使墙体就位，同时调整两侧下压量，使墙段保持水平；

5)起吊预制钢结构墙段至下沉位置，使连接用的连接板及钢管插入预制混凝土墙段的连接槽内并保持预制钢结构墙段垂直，两侧静压机起动，下压钢结构墙段，若遇下沉困难则在墙段上端上安设振动机，启动振动机协助钢结构墙段下沉至设计位置；也可以按设计位置先下沉多个预制混凝土墙段，随后再下沉钢结构墙段，直至所有预制墙段下沉完毕组成一道地下连续墙体；

6)对预制混凝土墙段空腔浇筑封底混凝土，封底混凝土厚度不小于1.0m，且混凝土强度与墙体保持一致；通过在预制混凝土墙段及钢结构墙段内预留的高压水通道和注浆管道向墙体周边及墙段连接处压力注浆，填充墙体内所有的连接缝隙和与地层间的空隙；当地下连续墙防水要求高且整体承载力要求高时，可将预制混凝土墙段的空腔全部用现浇混凝土填充，填充的混凝土强度等级尽可能与预制混凝土强度接近；

7)安装压顶梁，将地下连续墙连成一个整体；

当所设计的地下连续墙深度不大15m，各墙段连接可靠且地层条件较好时也可以不设压顶梁；

8)当地下连续墙内侧的地下工程施工结束后，可将压顶梁和钢结构墙段拔出重复使用；

当拔出有困难时，也可利用振动机使墙段适当振动，协助钢结构墙段的拔出。