CN1095125A - 干作业地下连续墙成墙方法及其装置 - Google Patents

Abstract

干作业地下连续墙成墙方法及其装置，分一次取 土成墙和多次取土成墙，按墙深选用适当模管、取土 装置和接长杆，先将模管静压沉入1号孔位，取土装 置沿模管内壁插入在振动力作用下拔出取土装置实 现干净取土，桩机退至2号孔位的同时，对1号孔位 放置钢筋笼并浇灌成墙砼同时预埋可脱卸尖劈状封 口靴，此时桩机将2号孔位模管沿1号凸扣滑槽沉入 土中达相同深度，并对2号孔位重复1号孔位动作， 这样连续进行使相邻孔位的墙砼紧紧凝固在一起，不 留施工缝，从而减少泥浆处理系统，保证成墙质量，施 工简单工效高。

Description

本发明涉及土木建筑工程在深厚软土地层干作业地下连续墙的成墙方法及其装置。

目前施工地下连续墙的方法是：①采用成槽机械在所定位置开挖一条狭长的深槽;②使用膨润土泥浆进行护壁，当一定长度的深槽完成后，形成一个单元槽段;③在槽内插入预先在地面上制作好的钢筋笼;④插入导管水下浇灌砼，完成一个单元墙段;⑤各单元墙段之间以特定的接头方式相互联结，形成一道现浇壁式地下连续墙。这种方法最初应用于意大利和法国，1950年前后意大利的米兰ICOS公司首先应用桩排式地下连续墙，后来逐渐改进，克服接缝多、整体性差缺点，提高了防渗性能和强度，同时米兰ICOS公司又创造了两钻一抓方式的施工方法。1954年开始传入法国、西德，1956年传入南美，1957年加拿大开始应用作为防渗墙，我国于1958年在北京密云水库、青岛月子口水库首先利用地下连续墙，1959年传入日本，自地下连续墙开创后，在施工机械和施工技术方面不断得到改进和推广，但以单元墙段或竖桩相互排接，在深槽内用泥浆或高分子聚合物泥浆护壁和导管水下灌砼的基本工艺并无变化。近年来地下连续墙的施工工艺已发展为自凝泥浆置换成槽用的护壁泥浆，再在自凝泥浆内插入预制管桩、方桩、H型桩、钢管或预应力空心桩等构件形成地下连续墙，这种方法可避免处理置换出来的废浆，且墙面光洁度好，可单独作为地下结构的外墙，但接缝通过自凝泥浆来胶结不能承受垂直接缝上的剪力，工程造价昂贵。现有技术的用机械成槽泥浆护壁、在导管内水下灌筑砼成墙工艺存在下列缺点：①泥浆护壁所用的泥浆制作、储存、泥浆循环以及置换出来的废泥浆的处理，形成一个复杂的系统，使地下连续墙的成本提高并污染周围环境;②成槽后将钢筋笼插入护壁泥浆中，并插入导管内灌筑成墙砼的同时置换出槽中的泥浆，整个成墙过程均在泥浆中进行，质量难以控制;③地下连续墙施工沿墙体纵向分成许多单元墙段，施工时为独立的作业区段，单元墙段两端为锁口管，直接受施工缝夹泥影响，使地下连续墙整体性差，接缝渗水;④施工中由于机械选择、泥浆质量、单元槽段过长、地质条件变化等等均会降低成墙质量或槽壁坍塌，致使处理困难。

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种高效、高质量、施工方便、造价低、无环境污染的干作业地下连续墙成墙方法及其装置。

本发明通过如下方案来完成，地下连续墙根据墙深度可分一次取土成墙法或多次取土成墙法，一般墙深在20米以上就要采用多次取土成墙法，通过不同的装置设备与本成墙方法的结合即可完成地下连续墙的一次取土成墙或多次取土成墙。

具体通过下列步骤完成：

a.将第一组成墙模管沉入1号孔位土中达要求深度，土进入管内;

b.在上述模管内振压插入取土装置达相同深度，管内土进入取土斗内;

c.振动拔出取土装置，使斗内的土层在振动力作用下自动向门架前翻倒入预先设置在桩架前出口处的滑槽，土体经滑槽流至机动车车斗或地面;

d.重新插入取土装置继续将第一组模管内土体提取干净;

e.桩机退至相邻2号孔位的同时，即在1号孔位模管内放入已制作好的钢筋笼并浇灌成墙砼;

f.在1号孔位的模管凸扣滑槽外侧预埋可脱卸封土尖劈状封口靴，桩机将相同的第二组模管在2号孔位沿着1号孔位模管的凸扣滑槽沉入土中并达第一组模管的相同深度，土进入管内;

g.将取土装置振压插入2号孔位的第二组模管内，土进入管内，并将该模管内的土体全部取出，再放置钢筋笼灌入混凝土，桩机又进入1号孔位，将第一组成墙模管振动拔出，管内砼成墙并充填相邻模管的间隙，将拔出的第一组模管连同桩机退至3号孔位;

h.在2号孔位内的第二组模管凸扣滑槽外侧预埋尖劈状可脱卸的封口靴，桩机将第一组模管在3号孔位沿着2号孔位的第二组模管的凸扣滑槽沉入土中，并达相邻模管的相同深度，土进入管内，依此循环即完成所有孔位成墙。

实现上述一次取土成墙法或多次取土成墙法所配备的装置有模管和取土装置，还有封口靴。

模管有模管甲和模管乙，模管甲用于一次取土成墙法;模管甲、乙的组合用于多次取土成墙法。

取土装置有提土管，取土管和接长杆，提土管用于一次沉管取土成墙法，取土管和接长杆的组合用于分段沉管多次取土成墙法或土层为硬、软互层的地质条件。

该成墙方法及其装置由于将相邻模管内砼整浇在一起，不留施工缝，从而可减少泥浆处理系统，成墙质量得到保证;施工机具简化，工效高，20-25米深的地下连续墙一台机可完成4-6米，无单元槽段和锁口板，无施工缝，不会因地质条件复杂而产生槽壁坍塌现象，从而可大幅度降低工程造价。

附图说明。

图1为本发明模管甲结构示意图。

图2为本发明模管乙结构示意图。

图3为图1、图2的A-A剖视图。

图4为图1、图2的B-B剖视图。

图5为图1的C-C剖视图。

图6为图2的D-D剖视图。

图7为图5的E-E剖视图〔放入尖劈状封口靴（10）〕。

图8为本发明的提土管结构示意图。

图9为图8的F-F剖视图。

图10为图8的G-G剖视图。

图11为图8的H-H剖视图。

图12为图8的I-I剖视图。

图13为本发明的取土管结构示意图。

图14为图13的J-J剖视图。

图15为图13的K-K剖视图。

图16为图13的L-L剖视图。

图17为本发明的接长杆结构示意图。

按上述附图实施例作进一步详细描述。

本发明根据地质条件及成墙深度，按取土方式有下列三种成墙方法：

①一次取土成墙法：一次沉入模管，一次在模管内取完土体，适用于成墙深度范围均为饱和软土地层，且在模管沉入土层过程无产生土塞的土层，成墙深度20米左右，其成墙模管装置由图1、图3-5、图7、图8-12组成，图1的模管甲与图8的提土管长度比连续墙成墙深度略长即可，其优点成墙施工效率高，速度快，每台机每天可成墙5-6米。

②多次沉管多次取土成墙法：图1模管甲不宜过长，一般为6米或12米，图2模管乙为接长模管，一般为6米，根据连续墙深度可设计非标长度。图13取土管长度为6米，图17接长杆与其接长达上述模管总长。适用于复杂地质条件、硬土层与软土层交叉出现，硬土土性有粘土、粉土、砂土，或地下连续墙深度很深，均采用多次沉管多次取土施工成墙法，其主要成墙装置包括图1-7的模管甲和模管乙的组合，以及图13-17的取土管和接长杆的组合，多次成墙相对一次成墙效率较低，一般每台机每天只能成墙3-5米。

③先取土后沉入封闭模管的成墙法：类似一次取土成墙法和适用条件。一般墙厚较薄（350-400毫米），先用图8的提土管取完土后即将图1模管甲管底用可脱卸的封口靴封阻土体进入管内，沉入标高即完成取土，其成墙模管装置由图1、图3-5、图7-12，此法效率最高，一般每台机每天可成墙6-8米，但先取土后孔位部分土体回缩，当封口模管沉入时再将土体排开，有少量土体扰动现象。

上述三种主要是取土方式和程序不同，其成墙方法是相同的，装置也是相同的。

成墙装置的模管包括模管甲、模管乙及封口靴（10）。

模管甲（图1、图3-5、图7）用于一次取土成墙，以截面形状呈方形的钢管（1）为基础件，在其上、下端沿四周焊有加强箍（2）、（6），上端的加强箍两侧焊有为提升或连接用的上口连接板（3）;在钢管的一侧焊接凸扣滑槽（4），另一侧焊接限位加强板（8）和卡扣滑槽（5）以及限位板（9）。

模管乙（图2-4、图6）与模管甲组合用于多次取土成墙，以截面形状呈方形的钢管（1）为基础件，在其上、下端沿四周焊有加强箍（2）、（6），上端的加强箍两侧焊有为提升或连接用的连接板（3）;在钢管一侧焊接凸扣滑槽（4），另一侧焊接限位加强板（8）和卡扣滑槽（5）以及限位板（9）;并在钢管的下端焊接与模管甲上口连接板（3）相配连接用的下口连接板（7）。

成墙装置的取土装置包括提土管、取土管及接长杆。

提土管（图8-12）用于一次取土成墙，以截面形状呈“

”形敝口式的钢架（16）为基础件，其上、下端沿四周焊有加强箍（25）、（22），其余按高度分段相同分布数个分段封口板（17）和活动封口板（20）;顶上设有顶盖（13）和排气管（12），四周设置提升用的成“十”字形分布的连接槽口（14），槽口两侧是加强板（15）;活动封口板（20）上装有与其铰接的活动翻板（18）和中端的封闭限位板（21），钢架（16）两内侧装有开启限位板（19）;上端内侧焊有封口板（24），下端加强箍（22）与钢架（16）的肩胛面上装有加强箍导板（23）。

取土管（图13-16）用于多次取土成墙，由两半截面形状呈“ ”形的钢架（32）相向合拢成“口”形并在顶部铰接形成可绕着铰轴（28）转动的结构，两半钢架的上、下端沿四周焊有加强箍（30）、（37），上端有顶盖（27）和进气管（29），以及成“十”字形分布的连接槽口（39）和槽口两侧的加强板（26），钢架（32）两侧具有同轴心的卸土插孔（31）;两半合缝处的前后沿高度方向装有多付连接用的搭扣（34）和锁条（33）;下端还装有翻板（36）和限位板（38）。取土管的下端还设有超深导向条（35），用于当取土管沉入土体超过模管深度时，拔出取土管时作导向用。

接长杆（图17）与取土管组合用于多次取土成墙，包括内芯杆（45），其上端装有顶板（41）和加强板（42）以及连接用槽口（40），多块三角形导向板（44）焊在内芯杆（45）圆表面上，卸杆插孔（43）设在近上端部;内芯杆下端焊有底板（48），底板上焊接多个轴座（47）及轴座加强板（46），连接用多个翻板（49）铰接在轴座（47）上。

下面再描述一下成墙方法及其装置在施工时的动态结构：

在1号孔位将第一组成墙模管甲（图1）静压沉入土中，土体进入模管甲内，并达至设计高程，在模管甲上口插入提土管（图8）振动压入已进入模管甲内的土层过程中，活动翻板（18）开启，并受到开启限位板（19）限位，使翻板与“

”形提土管形成小夹角，排气管（12）底部闭塞，阻止土体进入排气管内，土体进入提土管格斗内，振动上拔提土管，在格斗内的土体因自重将翻板（18）封闭并搁置在封闭限位板（21）上，排气管（12）下端封口开启，空气从顶部进入底部空间，又通过提土管上、下端加强箍（25）、（22）在模管甲内壁的小间隙内滑动，由于提土管与模管甲内壁有一定空气间隙，避免使提土管底部形成真空，有利上拔，土体随上拔提土管时全部提出，一旦提出模管上口在振动力作用下，土体自动向开口侧倾倒，通过滑槽排至外地面，通过一次或数次提土达到设计高程的土体全部提出，完成取土工作。桩机退至2号孔位，将第二组模管甲按图5卡扣滑槽（5）插入第一组模管甲凸扣滑槽（4），并沿该槽贴紧可脱卸埋设的封口靴（10），当第二组模管甲沿导向插入时，封口靴（10）恰好封住连接的进土口，封口靴的斜口将土体挤入第二组模管甲内，第二组模管甲徐徐沿着导向静压至设计高程，土体进第二组模管甲，同上方法取出第二组模管甲管内的全部土体的同时，在第一组模管甲内放入钢筋笼和灌入成墙砼，封口靴（10）被埋入地下，桩机进入1号孔位连接模管甲上口连接板（3），振动拔出第一组模管甲的过程，管内砼在振动作用下使其液体，充填管的空间成墙并充填卡扣滑槽（5）与凸扣滑槽（4）之间的空间，使砼密实，直至第一组模管甲全部拔出，并将拔出后的第一组模管甲退至3号孔位。模管甲卡扣滑槽（5）插入第二组模管甲凸扣滑槽（4），并沿第二组模管甲凸扣滑槽贴紧埋设可脱卸封口靴（10），当在3号孔位第一组模管甲沿导向插入时，封口靴恰好封除连接下口的进土口并被埋下，同上静压沉入模管甲和取土完毕，同时在第二组模管甲内置入钢筋笼并灌入砼后，桩机进入2号孔位将第二组模管振动拔出后桩机退至4号孔位，依此循环，进一退二，自开工至竣工连续施工不能中断，整个墙体整浇为一体。

当墙体需要转弯时，通过异型模管可90°向上或向下转角，也可形成T型地下墙。

Claims (9)

1、一种干作业地下连续墙成墙方法，其特征在于：

a.将第一组成墙模管沉入1号孔位土中达要求深度，土进入管内；

b.在上述模管内振压插入取土装置达相同深度，管内土进入取土斗内；

c.振动拔出取土装置，使斗内的土层在振动力作用下自动向门架前翻倒入预先设置在桩架前出口处的滑槽，土体经滑槽流至机动车车斗或地面；

d.重新插入取土装置继续将第一组模管内土体提取干净；

e.桩机退至相邻2号孔位的同时，即在1号孔位模管内放入已制作好的钢筋笼并浇灌成墙砼；

f.在1号孔位的模管凸扣滑槽(4)外侧预埋可脱卸尖劈状封口靴(10)，桩机将相同的第二组模管在2号孔位沿着1号孔位模管的凸扣滑槽沉入土中并达第一组模管的相同深度，土进入管内；

g.将取土装置振压插入2号孔位的第二组模管内，土进入管内，并将该模管内的土体全部取出，再放置钢筋笼灌入混凝土，桩机又进入1号孔位，将第一组成墙模管振动拔出，管内砼成墙并充填相邻模管的间隙，将拔出的第一组模管连同桩机退至3号孔位；

h.在2号孔位内的第二组模管凸扣滑槽(4)外侧预埋可脱卸的尖劈状封口靴(10)，桩机将第一组模管在3号孔位沿着2号孔位的第二组模管的凸扣滑槽沉入土中，并达相邻模管的相同深度，土进入管内，依此循环即完成所有孔位成墙。

2、一种使用权利要求1所述的干作业地下连续墙成墙方法的模管，其特征在于该模管可以是模管甲或模管甲与模管乙的组合，以及预制好的封口靴（10）。

3、如权利要求2所述的干作用地下连续墙成墙方法的模管，其特征在于所述的模管甲以截面形状呈方形的钢管（1）为基础件，在其上、下端沿四周焊有加强箍（2）、（6），上端的加强箍两侧焊有为提升或连接用的上口连接板（3）;在钢管（1）的一侧焊接凸扣滑槽（4），另一侧焊接限位加强板（8）和卡扣滑槽（5）以及限位板（9）。

4、如权利要求2所述的干作业地下连续墙成墙方法的模管，其特征在于所述的模管乙以截面形状呈方形的钢管（1）为基础件，在其上、下端沿四周焊有加强箍（2）、（6），上端的加强箍两侧焊有为提升或连接用的连接板（3）;在钢管（1）一侧焊接凸扣滑槽（4），另一侧焊接限位加强板（8）和卡扣滑槽（5）以及限位板（9）;并在钢管（1）的下端焊接与模管甲上口连接板（3）相配连接用的下口连接板（7）。

5、一种使用权利要求1所述的干作业地下连续墙成墙方法的取土装置，其特征在于所述的取土装置可以是“

”形提土管或取土管与接长杆的组合。

6、如权利要求5所述的干作业地下连续墙成墙方法的取土装置，其特征在于所述的提土管以截面形状呈“ ”形敝口式的钢架（18）为基础件，其上、下端沿四周焊有加强箍（25）、（22），其余按高度分段相间分布数个分段封口板（17）和活动封口板（20）;顶上设有顶盖（13）和排气管（12），四周设置成“十”字形分布的连接槽口（14），槽口两侧是加强板（15）;活动封口板（20）上装有与其铰接的活动翻板（18）和中端的封闭限位板（21），钢架（16）两内侧装有开启限位板（19）;下端加强箍（22）与钢架（16）的肩胛面上装有加强箍导板（23）。

7、如权利要求5所述的干作业地下连续墙成墙方法的取土装置，其特征在于所述的取土管由两半截面形状呈“

”形的钢架（32）相向合拢成“口”形并在顶部铰接形成可绕着铰轴（28）转动的结构，两半钢架的上、下端沿四周焊有加强箍（30）、（37），上端有顶盖（27）和进气管（29），以及成“十”字形分布的连接槽口（39）和槽口两侧的加强板（26），钢架两侧具有同轴心的卸土插孔（31）;两半合缝处的前后沿高度方向装有多付连接用的搭扣（34）和锁条（33）;下端还装有翻板（36）和限位板（38）。

8、如权利要求7所述的干作业地下连续墙成墙方法的取土装置，其特征在于所述的取土管下端还设有超深导向条（35）。

9、如权利要求5所述的干作业地下连续墙成墙方法的取土装置，其特征在于所述的接长杆包括内芯杆（45），其上端装有顶板（41）和加强板（42）以及连接用槽口（40），多块三角形导向板（44）焊在内芯杆（45）圆表面上，卸杆插孔（43）设在近上端部;内芯杆下端焊有底板（48），底板上焊接多个轴座（47）及轴座加强板（46），连接用多个翻板（49）铰接在轴座（47）上。

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