CN109555111B - 一种低净空下的复合地连墙结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低净空下的复合地连墙结构及施工方法，其地连墙骨架直接在地连墙沟槽内由FRP筋与普通钢筋连接组装成型，FRP筋沿着地连墙的墙身纵向布置成两排作为地连墙的竖向纵筋，靠近基坑开挖侧的那一排竖向纵筋为FRP预应力筋；地连墙骨架通过FRP筋连续拉挤成型后直接布置在地连墙沟槽内，无需吊装拼接，不受于净空限制。本发明运用预应力技术在充分发挥柔性FRP筋抗拉强度的同时，自动调节提升复合地连墙的抗弯刚度，使得地连墙的承载性能满足不同工况下的受力要求；此外，柔性FRP筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架能够自动适应地连墙沟槽大小、应对槽壁不规整等特殊不利情况承载能力更高、材料更经济，施工更便捷。

Description

一种低净空下的复合地连墙结构及施工方法

技术领域

本发明涉及地连墙施工领域，尤其涉及一种低净空下的复合地连墙结构及施工方法。

背景技术

通常，在狭小空间、低净空下进行超深地连墙施工时，往往会遇到地连墙钢筋笼吊装难题，由于净高和场地的限制，地连墙钢筋笼常常需要分段吊装、拼装连接。因此，常常出现吊装拼接时间长、拼装不到位、拼装成本高等问题，增加了地连墙的施工难度，影响了地连墙的整体受力性能。

因此，如何提供一种结构简单、性能可靠、装拆方便的低净空下的复合地连墙结构及施工方法，已成为建筑施工界需进一步完善优化的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低净空下的复合地连墙结构及施工方法，基于柔性FRP高强筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架同混凝土复合形成地连墙构件，运用预应力技术在充分发挥柔性FRP筋抗拉强度的同时，自动调节提升复合地连墙的抗弯刚度，使得地连墙的承载性能满足不同工况下的受力要求。本发明的进一步的目的在于，FRP筋通过新型设备装置连续拉挤成型，并与普通钢筋有机组合、通过固定扣件进行连接，形成一体化的地连墙钢筋骨架，无需吊装拼装等等，解决了狭小空间下的超深地连墙钢筋笼吊装、成型难题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种低净空下的复合地连墙结构，包括由地连墙骨架与混凝土浇筑形成的地连墙，所述地连墙骨架直接在地连墙沟槽内由FRP筋与普通钢筋连接组装成型，所述FRP筋沿着地连墙的墙身纵向布置成两排作为地连墙的竖向纵筋，其中，靠近基坑开挖侧的那一排竖向纵筋FRP筋为FRP预应力筋，所述普通钢筋包括若干水平横向钢筋以及若干“U型”拉结筋，每排所述FRP筋由若干由下至上依次间隔设置的所述若干水平横向钢筋连接在一起，两排所述FRP筋通过所述若干“U型”拉结筋拉结固定。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述地连墙骨架通过FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置直接在地连墙沟槽内由FRP筋与普通钢筋连接组装成型。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置，包括：纤维架体、含有环氧树脂的浸胶槽、若干温度固化器、若干筋材二次固化成型装置、若干第一转向轮、若干第二转向轮、筋材推送装置、钢筋固定扣件发射器、水平横向钢筋布料装置、“U型”拉结筋布料装置、以及设置于地连墙沟槽两侧的两操作架，所述筋材二次固化成型装置的两端分别设置于所述两操作架上，纤维架体的FRP纤维丝，交织在一起穿经内置环氧树脂的浸胶槽浸泡；浸泡后的FRP纤维丝分成若干FRP筋，每股FRP筋含有若干FRP纤维丝，FRP筋分别穿过各自的温度固化器装置受热预成型；预成型后的FRP筋通过各自的筋肋成型装置使自身的筋材表面呈肋状；经由第一转向轮和第二转向轮转向后将FRP筋拉挤方向由水平向转为竖向，使得FRP筋竖向穿经筋材二次固化成型装置后在筋材推送装置的作用下向地连墙沟槽内推送，形成作为地连墙的竖向纵筋的FRP筋；每个操作架上分别设置“U型”拉结筋布料装置和水平横向钢筋布料装置，且每个操作架上分别设置用于将“U型”拉结筋与FRP筋连接以及用于将水平横向钢筋与FRP筋连接的钢筋固定扣件发射器。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置，还包括若干筋肋成型装置，FRP筋分别穿过各自的温度固化器装置受热预成型；预成型后的FRP筋通过各自的筋肋成型装置使自身的筋材表面呈肋状；再经由第一转向轮和第二转向轮转向后将FRP筋拉挤方向由水平向转为竖向。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述操作架包括第一支撑台、第二支撑台以及第三支撑台，所述第二支撑台架设于所述第一支撑台上方，所述第三支撑台架设于所述第二支撑台的上方，所述“U型”拉结筋布料装置以及“U型”拉结筋设置于所述第一支撑台上，所述“U型”拉结筋布料装置将“U型”拉结筋向FRP筋处推送。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述水平横向钢筋布料装置以及水平横向钢筋设置于所述第二支撑台上，所述水平横向钢筋布料装置将水平横向钢筋向FRP筋处推送，所述第二支撑台的底部以及第三支撑台的底部分别设置对应的钢筋固定扣件发射器。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述钢筋固定扣件发射器能够向水平横向钢筋与FRP筋的连接处以及“U型”拉结筋与FRP筋的连接处发射X型钢筋固定扣件，所述X型钢筋固定扣件包括钢筋固定扣件抓头以及钢筋固定扣件端杆，所述钢筋固定扣件抓头包括四片半圆形卡簧，所述四片半圆形卡簧安装于所述钢筋固定扣件端杆的一端，形成一X型结构，所述钢筋固定扣件端杆的杆身上设置一薄弱处。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述钢筋固定扣件发射器包括一端与第二支撑台或者第三支撑台底部铰接的曲臂、液压油缸、电动机以及用于夹持钢筋固定扣件端杆的夹持部件，所述液压油缸安装于所述第二支撑台或者第三支撑台底部，所述液压油缸的伸缩端与所述曲臂连接，且所述液压油缸的伸缩端与所述曲臂的连接处靠近曲臂与第二支撑台或者第三支撑台底部的铰接处，所述曲臂的另一端安装所述电动机，所述夹持部件呈圆筒状，所述夹持部件的一端与所述电动机的输出端固定连接，所述电动机能够带动所述夹持部件转动，所述夹持部件的另一端的筒壁内设有用于夹持钢筋固定扣件端杆的三片夹持片，所述三片夹持片的底部与筒壁的连接处分别设有弹簧。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述筋材推送装置包括用于临时固定FRP筋的筋材夹持器以及用于向下推送FRP筋的筋材双向牵拉设备，所述筋材夹持器设置于所述第三支撑台上的上表面并靠近地连墙沟槽设置，所述筋材双向牵拉设备设置于所述第三支撑台的靠近地连墙沟槽的那一侧；所述筋材夹持器包括横向设置的第一液压千斤顶、一对拉杆、一对第一弧形夹片、第一支撑杆以及一对固定件，所述一对拉杆对称设置于第一液压千斤顶的两侧，所述第一液压千斤顶7-4包括缸体和一端伸入缸体内的杆件，所述杆件经由所述一对固定件固定于对应的支撑台上，所述拉杆的一端与第一液压千斤顶的缸体外壁铰接，所述拉杆的另一端与对应第一弧形夹片的外表面铰接，所述杆件的另一端与所述第一支撑杆的一端固定连接，所述一对第一弧形夹片活动连接于所述第一支撑杆的另一端，所述一对第一弧形夹片在第一液压千斤顶伸展时张开，在第一液压千斤顶收缩时收拢夹持FRP筋；所述筋材双向牵拉设备包括竖向设置的第二液压千斤顶、第二支撑杆、一对液压伸缩杆以及一对第二弧形夹片，所述一对第二弧形夹片活动连接于所述第二支撑杆的一端，所述第二支撑杆的另一端与所述第二液压千斤顶的输出杆固定连接，所述一对液压伸缩杆对称设置于所述第二支撑杆的两侧，所述液压伸缩杆的一端与对应的第二弧形夹片的外表面铰接，所述液压伸缩杆的另一端与所述第二支撑杆上靠近第二液压千斤顶的输出杆处连接，所述一对第二弧形夹片在液压伸缩杆收缩时张开，在液压伸缩杆伸展时收拢夹持FRP筋，所述第二液压千斤顶能够带动所述一对第二弧形夹片向下运动。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述水平横向钢筋布料装置包括第三液压千斤顶和筋支臂，所述第三液压千斤顶的伸缩端与用于放置水平横向钢筋的所述筋支臂的一端固定连接，第三液压千斤顶的上表面与第二支撑台的上表面齐平或者低于第二支撑台的上表面，第三液压千斤顶的伸缩端呈锲型结构，使得第二支撑台上的水平横向钢筋能够自动滚动至筋支臂上，通过第三液压千斤顶的往复伸缩，将水平横向钢筋推送至FRP筋；所述“U型”拉结筋布料装置包括第四液压千斤顶和推臂，所述第四液压千斤顶的伸缩端与用于放置“U型”拉结筋的所述推臂的一端固定连接，推臂通过第四液压千斤顶的往返收缩，将“U型”拉结筋推送至FRP筋。

本发明还公开了一种如上所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，直接在地连墙沟槽内将FRP筋与普通钢筋连接组装成地连墙骨架，所述地连墙骨架由FRP筋与普通钢筋连接形成，所述FRP筋沿着地连墙的墙身纵向布置成两排作为地连墙的竖向纵筋，其中，靠近基坑开挖侧的那一排竖向纵筋FRP筋为FRP预应力筋，所述普通钢筋包括若干水平横向钢筋以及若干“U型”拉结筋，每排所述FRP筋由若干由下至上依次间隔设置的所述若干水平横向钢筋连接在一起，两排所述FRP筋通过所述若干“U型”拉结筋拉结固定；

步骤2，地连墙骨架布置完毕后，在地连墙骨架内放置混凝土浇捣管，浇筑混凝土；

步骤3，待地连墙的混凝土到达设计要求强度后，对地连墙骨架中靠近地连墙开挖侧的FRP筋的依次进行预应力张拉，所有FRP筋的预应力张拉完毕后，进行下一幅地连墙施工作业。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法中，通过FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置直接在地连墙沟槽内将FRP筋与普通钢筋连接组装成地连墙骨架，所述FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置，包括：纤维架体、含有环氧树脂的浸胶槽、若干温度固化器、若干筋肋成型装置、若干筋材二次固化成型装置、若干第一转向轮、若干第二转向轮、筋材推送装置、钢筋固定扣件发射器、水平横向钢筋布料装置、“U型”拉结筋布料装置、以及设置于地连墙沟槽两侧的两操作架，所述筋材二次固化成型装置的两端分别设置于所述两操作架上，具体包括：

步骤11，纤维架体的FRP纤维丝通过手动牵拉，交织在一起穿经内置环氧树脂的浸胶槽浸泡；浸泡后的FRP纤维丝分成若干FRP筋，每股FRP筋含有若干FRP纤维丝，FRP筋分别穿过各自的温度固化器装置受热预成型；预成型后的FRP筋通过各自的筋肋成型装置使自身的筋材表面呈肋状；

步骤12，所述FRP筋经由第一转向轮和第二转向轮将筋材拉挤方向由水平向转为竖向，转向后的FRP筋竖向通过筋材二次固化成型装置成型固化；

步骤13，将FRP筋手动牵拉至筋材推送装置，所述筋材推送装置包括用于临时固定FRP筋的筋材夹持器以及用于向下推送FRP筋的筋材双向牵拉设备，接着由筋材双向牵拉设备和筋材夹持器两者交替作用牵拉FRP筋继续向下运行；

步骤14，水平横向钢筋有序地放在第二支撑台上，根据水平横向钢筋的设计步距，通过水平横向钢筋布料装置等频率地将水平横向钢筋有序的向竖向FRP筋推送，并通过对应的钢筋固定扣件发射器发射“X型”扣件将水平横向钢筋与FRP筋进行固定；“U”型拉结筋通过“U”型拉结筋布料装置逐个依次与FRP筋靠近并通过对应的钢筋固定扣件发射器发射“X型”扣件将“U”型拉结筋与FRP筋进行固定；

步骤15，在FRP筋上布设完所有的水平横向钢筋和“U”型拉结筋后，地连墙骨架形成整体，随着筋材夹持器和筋材双向牵拉设备交替牵拉，将地连墙骨架布置在地连墙沟槽内指定位置。

由以上公开的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的低净空下的复合地连墙结构及施工方法，基于柔性FRP高强筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架同混凝土复合形成地连墙构件，运用预应力技术在充分发挥柔性FRP筋抗拉强度的同时，自动调节提升复合地连墙的抗弯刚度，使得地连墙的承载性能满足不同工况下的受力要求；利用新型设备装置实现FRP筋的拉挤成型，FRP筋与普通钢筋的有机组合、FRP筋预应力张拉锚固等多方面功能的一体化、批量化、工业化生产，解决狭小空间下的超深地连墙钢筋笼吊装、成型难题；此外，柔性FRP筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架能够自动适应地连墙沟槽大小、应对槽壁不规整等特殊不利情况，相比于传统地连墙构件，承载能力更高、材料更经济，施工更便捷；适用于复杂环境下的地连墙施工作业，尤其适用于狭小空间、低净空、超深地连墙的连续施工作业。

不同于传统的全预制钢筋笼，此结构通过FRP筋与普通钢筋组合形成地连墙“钢筋笼”骨架。其中，FRP筋作为地连墙竖向纵筋，承担地连墙水平向荷载；普通钢筋制作成“一字型”作为地连墙水平横向受力钢筋；“U型”筋作为两排纵向钢筋的拉结筋，进行纵向钢筋的拉结固定，使得筋材骨架形成整体稳定；地连墙沿墙身长方向布置两排FRP竖向纵筋，其中，靠近基坑开挖侧FRP筋为预应力筋，预应力筋采用后张法进行张拉，锚固端采用同材质一体化成型的锥形锚具，利用筋材双向牵拉设备进行定量化地张拉，提升地连墙的整体抗弯刚度和承载力。所有FRP筋通过现场新型设备进行批量化拉挤成型，并与横向钢筋通过锚扣件进行定性化组合装配；地连墙“钢筋笼”骨架安装完成、浇捣混凝土达到一定强度后对FRP筋进行张拉，预应力筋与混凝土间无粘结，采用端部锚具16进行锚固固定，从而整体提升地连墙的整体抗弯刚度，应用于复杂环境下的地连墙连续施工作业。

附图说明

图1为本发明一实施例的低净空下的复合地连墙结构的结构示意图；

图2为本发明一实施例中地连墙骨架的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明一实施例中筋材夹持器的平面结构示意图；

图5为本发明一实施例中筋材夹持器的立面结构示意图；

图6为本发明一实施例中筋材双向牵拉设备的平面结构示意图；

图7为本发明一实施例中筋材双向牵拉设备的立面结构示意图；

图8为本发明一实施例中钢筋固定扣件发射器与X型钢筋固定扣件的装配结构示意图；

图9为本发明一实施例中X型钢筋固定扣件的结构示意图；

图10为本发明一实施例中水平横向钢筋布料装置的结构示意图。

图11为本发明一实施例中“U”型拉结筋布料装置的结构示意图。

图中：1——纤维架体；2——浸胶槽；3——温度固化器；4——筋肋成型装置；5a——第一转向轮；5b-第二转向轮；6——筋材二次固化成型装置；7——筋材夹持器；7-1——第一弧形夹片；7-2——拉杆；7-3——固定件；7-4——第一液压千斤顶；7-5——第一支撑杆；8——筋材双向牵拉设备；8-1——第二弧形夹片；8-2——液压伸缩杆；8-3——第二液压千斤顶、8-4——第二支撑杆；9a——第一支撑台；9b——第二支撑台；9c——第三支撑台；10——钢筋固定扣件发射器；10-1——曲臂；10-2——液压油缸；10-3——电动机；10-4——夹持部件；10-4-1——夹持片；11——水平横向钢筋布料装置；11-1——第三液压千斤顶；11-2——筋支臂；12——“U”型拉结筋布料装置；12-1——第四液压千斤顶；12-2——推臂；13——FRP筋；14——水平横向钢筋；15——“U”型拉结筋；16——锚具；17——X型钢筋固定扣件；17-1——钢筋固定扣件抓头；17-2——钢筋固定扣件端杆；17-2-1——薄弱处。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

请参阅图1至图11，本实施例公开了一种低净空下的复合地连墙结构，包括由地连墙骨架与混凝土浇筑形成的地连墙，所述地连墙骨架直接在地连墙沟槽内由FRP筋13与普通钢筋连接组装成型，所述FRP筋13沿着地连墙的墙身纵向布置成两排作为地连墙的竖向纵筋，其中，靠近基坑开挖侧的那一排竖向纵筋FRP筋为FRP预应力筋，所述普通钢筋包括若干水平横向钢筋14以及若干“U”型拉结筋15，每排所述FRP筋13由若干由下至上依次间隔设置的所述若干水平横向钢筋14连接在一起，两排所述FRP筋13通过所述若干“U”型拉结筋15拉结固定。其中，FRP筋13为纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称FRP)，其具有质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀的优点。

本发明提供的低净空下的复合地连墙结构，基于柔性FRP高强筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架同混凝土复合形成地连墙构件，运用预应力技术在充分发挥柔性FRP筋13抗拉强度的同时，自动调节提升复合地连墙的抗弯刚度，使得地连墙的承载性能满足不同工况下的受力要求；将FRP筋13与普通钢筋的有机组合连接形成地连墙骨架、FRP筋13预应力张拉锚固等多方面功能的一体化、批量化、工业化生产，解决狭小空间下的超深地连墙骨架即地连墙钢筋笼吊装、成型难题。并且，柔性FRP筋13与普通钢筋组合而成的地连墙骨架能够自动适应地连墙沟槽大小、应对槽壁不规整等特殊不利情况，相比于传统地连墙构件，承载能力更高、材料更经济，施工更便捷。因为传统的地连墙骨架即钢筋笼是由普通钢筋焊接而成，钢筋笼是刚性的，而柔性FRP筋13与横向普通钢筋组成的钢筋笼骨架相对于传统钢筋笼是柔性的。而地连墙在成槽过程中，尤其是软土地区，槽壁的垂直度和平整度的精度难以保证，针对这类槽壁不平整，垂直度不高的地连墙钢筋笼施工，普通钢筋笼下放容易卡槽壁、吊装不便等，而利用柔性FRP筋13组成的钢筋笼，由于材质柔软，能够自动适应槽壁不平整、垂直度不高等问题。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述地连墙骨架通过FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置直接在地连墙沟槽内由FRP筋13与普通钢筋连接组装成型。所述FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置，包括：纤维架体1、含有环氧树脂的浸胶槽2、若干温度固化器3、若干筋材二次固化成型装置6、若干第一转向轮5a、若干第二转向轮5b、筋材推送装置、钢筋固定扣件发射器10、水平横向钢筋布料装置11、“U”型拉结筋布料装置、以及设置于地连墙沟槽两侧的两操作架，所述筋材二次固化成型装置6的两端分别设置于所述两操作架上，纤维架体1的FRP纤维丝，交织在一起穿经内置环氧树脂的浸胶槽2浸泡；浸泡后的FRP纤维丝分成若干FRP筋13，每股FRP筋13含有若干FRP纤维丝，FRP筋13分别穿过各自的温度固化器3装置受热预成型；预成型后的FRP筋13通过各自的筋肋成型装置4使自身的筋材表面呈肋状；经由第一转向轮5a和第二转向轮5b转向后将FRP筋13拉挤方向由水平向转为竖向，使得FRP筋13竖向穿经筋材二次固化成型装置6后在筋材推送装置的作用下向地连墙沟槽内推送，形成作为地连墙的竖向纵筋的FRP筋13；每个操作架上分别设置“U”型拉结筋布料装置和水平横向钢筋布料装置11，且每个操作架上分别设置用于将“U”型拉结筋15与FRP筋连接以及用于将水平横向钢筋14与FRP筋13连接的钢筋固定扣件发射器10。其利用FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置实现FRP筋13的拉挤成型、以及将FRP筋13与普通钢筋的有机组合连接，形成地连墙骨架，解决狭小空间下的超深地连墙骨架吊装、成型难题，实现狭小空间下的超深地连墙骨架的布置。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置，还包括若干筋肋成型装置4，筋肋成型装置4位于对应的温度固化器3和对应的第一转向轮5a之间，FRP筋分别穿过各自的温度固化器装置受热预成型；预成型后的FRP筋通过各自的筋肋成型装置使自身的筋材表面呈肋状；再经由第一转向轮5a和第二转向轮5b转向后将FRP筋拉挤方向由水平向转为竖向。筋肋成型装置4内有缠丝纤维线，随着FRP筋13牵拉方向，沿着FRP筋13表面缠绕，将FRP筋13表面制备成筋肋状。类似于钢材，为了和混凝土充分接触，FRP筋材表面也可做成肋纹，通常FRP筋肋纹通过在FRP筋表面上缠绕缠丝纤维线，将FRP筋勒紧成“肋”型。而筋肋成型装置就是具备这种功能，筋肋成型装置包括位于外部的矩形模具和位于矩形模具内部的缠绕纤维线系统，FRP筋从矩形模具正中穿过，缠丝纤维线会自动沿着FRP筋纵向在FRP筋筋材表面缠绕纤维线，形成“肋”型。由于筋肋成型装置4为现有技术，故在此不进行赘述。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述操作架包括第一支撑台9a、第二支撑台9b以及第三支撑台9c，所述第二支撑台9b架设于所述第一支撑台9a上方，所述第三支撑台9c架设于所述第二支撑台9b的上方，所述“U”型拉结筋布料装置以及“U”型拉结筋15设置于所述第一支撑台9a上，所述“U”型拉结筋布料装置将“U”型拉结筋15向FRP筋处推送；所述水平横向钢筋布料装置11以及水平横向钢筋14设置于所述第二支撑台9b上，所述水平横向钢筋布料装置11将水平横向钢筋14向FRP筋处推送，所述第二支撑台9b的底部以及第三支撑台9c的底部分别设置对应的钢筋固定扣件发射器10。如此，可以分别实现“U”型拉结筋15和水平横向钢筋14的布置以及向FRP筋处推送，以便进行连接组装。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述钢筋固定扣件发射器10能够向水平横向钢筋14与FRP筋的连接处以及“U”型拉结筋15与FRP筋的连接处发射X型钢筋固定扣件17，所述X型钢筋固定扣件17包括钢筋固定扣件抓头17-1以及钢筋固定扣件端杆17-2，所述钢筋固定扣件抓头17-1包括四片半圆形卡簧，所述四片半圆形卡簧安装于所述钢筋固定扣件端杆17-2的一端，形成一X型结构，所述钢筋固定扣件端杆17-2的杆身上设置一薄弱处17-2-1。所述薄弱处17-2-1相对钢筋固定扣件端杆17-2的其他部位更加容易扭断。所述钢筋固定扣件抓头17-1的四片半圆形卡簧在钢筋固定扣件发射器10发射至水平横向钢筋14与FRP筋的连接处或“U”型拉结筋15与FRP筋13的连接处时，受到水平横向钢筋14与FRP筋13的连接处或“U”型拉结筋15与FRP筋13的连接处的挤压而将水平横向钢筋14与FRP筋13的连接处或“U”型拉结筋15与FRP筋13的连接处囊括在四片半圆形卡簧内腔中。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述钢筋固定扣件发射器10包括一端与第二支撑台9b或者第三支撑台9c底部铰接的曲臂10-1、液压油缸10-2、电动机10-3以及用于夹持钢筋固定扣件端杆17-2的夹持部件10-4，所述液压油缸10-2安装于所述第二支撑台9b或者第三支撑台9c底部，所述液压油缸10-2的伸缩端与所述曲臂10-1连接，且所述液压油缸10-2的伸缩端与所述曲臂10-1的连接处靠近曲臂10-1与第二支撑台9b或者第三支撑台9c底部的铰接处，所述曲臂10-1的另一端安装所述电动机10-3，所述夹持部件10-4呈圆筒状，所述夹持部件10-4的一端与所述电动机10-3的输出端固定连接，所述电动机10-3能够带动所述夹持部件10-4转动，所述夹持部件10-4的另一端的筒壁内设有用于夹持钢筋固定扣件端杆17-2的三片夹持片，所述三片夹持片的底部与筒壁的连接处分别设有弹簧。通过液压油缸10-2驱动曲臂10-1，使得用于夹持钢筋固定扣件端杆17-2的夹持部件10-4向水平横向钢筋14与FRP筋的连接处或“U”型拉结筋15与FRP筋的连接处靠近，在所述钢筋固定扣件抓头17-1将水平横向钢筋14与FRP筋的连接处或“U”型拉结筋15与FRP筋的连接处囊括在四片半圆形卡簧内腔中后，通过电动机10-3转动夹持部件10-4，使得钢筋固定扣件端杆17-2的薄弱处17-2-1扭断，实现钢筋固定扣件发射器10与对应X型钢筋固定扣件17的分离，从而将对应X型钢筋固定扣件17留置于水平横向钢筋14与FRP筋的连接处或“U”型拉结筋15与FRP筋的连接处。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述筋材推送装置包括用于临时固定FRP筋13的筋材夹持器7以及用于向下推送FRP筋13的筋材双向牵拉设备8，所述筋材夹持器7设置于所述第三支撑台9c上的上表面并靠近地连墙沟槽设置，所述筋材双向牵拉设备8设置于所述第三支撑台9c的靠近地连墙沟槽的那一侧。筋材夹持器7与筋材双向牵拉设备8互为补充，筋材双向牵拉设备8负责向下牵拉，筋材夹持器7负责临时固定，交替作用，以解决筋材双向牵拉设备8行程有限的问题。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述筋材夹持器7包括横向设置的第一液压千斤顶7-4、一对拉杆7-2、一对第一弧形夹片7-1、第一支撑杆7-5以及一对固定件7-3，所述一对拉杆7-2对称设置于第一液压千斤顶7-4的两侧，所述第一液压千斤顶7-4包括缸体和一端伸入缸体内的杆件，所述杆件经由所述一对固定件7-3固定于对应的支撑台上，所述拉杆7-2的一端与第一液压千斤顶7-4的缸体外壁铰接，所述拉杆7-2的另一端与对应第一弧形夹片7-1的外表面铰接，所述杆件的另一端与所述第一支撑杆7-5的一端固定连接，所述一对第一弧形夹片7-1活动连接于所述第一支撑杆7-5的另一端，所述一对第一弧形夹片7-1在第一液压千斤顶7-4伸展时张开，在第一液压千斤顶7-4收缩时收拢夹持FRP筋13，从而实现对FRP筋13的夹持固定与松开，松开以便筋材双向牵拉设备8对FRP筋13进行牵引。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述筋材双向牵拉设备8包括竖向设置的第二液压千斤顶8-3、第二支撑杆8-4、一对液压伸缩杆8-2以及一对第二弧形夹片8-1，所述一对第二弧形夹片8-1活动连接于所述第二支撑杆8-4的一端，所述第二支撑杆8-4的另一端与所述第二液压千斤顶8-3的输出杆固定连接，所述一对液压伸缩杆8-2对称设置于所述第二支撑杆8-4的两侧，所述液压伸缩杆8-2的一端与对应的第二弧形夹片8-1的外表面铰接，所述液压伸缩杆8-2的另一端与所述第二支撑杆8-4上靠近第二液压千斤顶8-3的输出杆处连接，所述一对第二弧形夹片8-1在液压伸缩杆8-2收缩时张开，在液压伸缩杆8-2伸展时收拢夹持FRP筋13，所述第二液压千斤顶8-3能够带动所述一对第二弧形夹片8-1向下运动，从而实现对FRP筋13的夹持固定牵引与松开。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构中，所述水平横向钢筋布料装置11包括第三液压千斤顶11-1和筋支臂11-2，所述第三液压千斤顶11-1的伸缩端与用于放置水平横向钢筋14的所述筋支臂11-2的一端固定连接，第三液压千斤顶11-1的上表面与第二支撑台9b的上表面齐平或者低于第二支撑台9b的上表面，第三液压千斤顶11-1的伸缩端呈锲型结构(如图10所示)，使得第二支撑台9b上的水平横向钢筋14能够自动滚动至筋支臂11-2上，通过第三液压千斤顶11-1的往复伸缩，将水平横向钢筋14推送至FRP筋13。或者也可以，在第二支撑台9b的外侧设置于用于推送水平横向钢筋14的千斤顶，从而实现水平横向钢筋14向FRP筋13推送。所述“U”型拉结筋布料装置包括第四液压千斤顶12-1和推臂12-2，所述第四液压千斤顶12-1的伸缩端与用于放置“U”型拉结筋15的所述推臂12-2的一端固定连接，推臂12-2通过第四液压千斤顶12-1的往返收缩，将“U”型拉结筋15推送至FRP筋13。

请继续参阅图1至图11，本发明还公开了一种如上所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，直接在地连墙沟槽内将FRP筋13与普通钢筋连接组装成地连墙骨架，所述地连墙骨架由FRP筋13与普通钢筋连接形成，所述FRP筋13沿着地连墙的墙身纵向布置成两排作为地连墙的竖向纵筋，其中，靠近基坑开挖侧的那一排竖向纵筋FRP筋为FRP预应力筋，所述普通钢筋包括若干水平横向钢筋14以及若干“U”型拉结筋15，每排所述FRP筋13由若干由下至上依次间隔设置的所述若干水平横向钢筋14连接在一起，两排所述FRP筋13通过所述若干“U”型拉结筋15拉结固定；

步骤2，地连墙骨架布置完毕后，在地连墙骨架内放置混凝土浇捣管，浇筑混凝土；

步骤3，待地连墙的混凝土到达设计要求强度后，对地连墙骨架中靠近地连墙开挖侧的FRP筋13的依次进行预应力张拉，所有FRP筋13的预应力张拉完毕后，进行下一幅地连墙施工作业。

本发明提供的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，直接在地连墙沟槽内将FRP筋13与普通钢筋连接组装成地连墙骨架，柔性FRP筋13与普通钢筋组合而成的地连墙骨架能够自动适应地连墙沟槽大小、应对槽壁不规整等特殊不利情况，相比于传统地连墙构件，承载能力更高、材料更经济，施工更便捷。因为传统的钢筋笼是由普通钢筋焊接而成，钢筋笼是刚性的，而柔性FRP筋13与横向普通钢筋组成的钢筋笼骨架相对于传统钢筋笼是柔性的。而地连墙在成槽过程中，尤其是软土地区，槽壁的垂直度和平整度的精度难以保证，针对这类槽壁不平整，垂直度不高的地连墙钢筋笼施工，普通钢筋笼下放容易卡槽壁、吊装不便等，而利用柔性FRP筋13组成的钢筋笼，由于材质柔软，能够自动适应槽壁不平整、垂直度不高等问题。

优选的，在上述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法中，通过FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置直接在地连墙沟槽内将FRP筋13与普通钢筋连接组装成地连墙骨架，所述FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置，包括：纤维架体1、含有环氧树脂的浸胶槽2、若干温度固化器3、若干筋肋成型装置4、若干筋材二次固化成型装置6、若干第一转向轮5a、若干第二转向轮5b、筋材推送装置、钢筋固定扣件发射器10、水平横向钢筋布料装置11、“U”型拉结筋布料装置、以及设置于地连墙沟槽两侧的两操作架，所述筋材二次固化成型装置6的两端分别设置于所述两操作架上，具体包括：

步骤11，纤维架体1的FRP纤维丝通过手动牵拉，交织在一起穿经内置环氧树脂的浸胶槽2浸泡；浸泡后的FRP纤维丝分成若干FRP筋13，每股FRP筋13含有若干FRP纤维丝，FRP筋13分别穿过各自的温度固化器3装置受热预成型；预成型后的FRP筋13通过各自的筋肋成型装置4使FRP筋13自身的筋材表面呈肋状，增加FRP筋13筋材与混凝土间的摩擦力；

步骤12，所述FRP筋13经由第一转向轮5a和第二转向轮5b将筋材拉挤方向由水平向转为竖向，转向后的FRP筋13竖向通过筋材二次固化成型装置6成型固化，达到建筑工程应用中FRP筋13筋材所需强度和刚度。筋材二次固化成型装置6中由加温管、挤压模具，温控器等设备组成，拉挤穿过装置的筋材，通过高温加热使树脂固化，从而使筋材达到其复合后的力学性能；

步骤13，将FRP筋13手动牵拉至筋材推送装置，所述筋材推送装置包括用于临时固定FRP筋13的筋材夹持器7以及用于向下推送FRP筋13的筋材双向牵拉设备8，接着由筋材双向牵拉设备8和筋材夹持器7两者交替作用牵拉FRP筋13继续向下运行；

步骤14，水平横向钢筋14有序地放在第二支撑台9b上，根据水平横向钢筋14的设计步距，通过水平横向钢筋布料装置11等频率地将水平横向钢筋14有序的向竖向FRP筋13推送，并通过对应的钢筋固定扣件发射器10发射“X型”扣件将水平横向钢筋14与FRP筋13进行固定；“U”型拉结筋15通过“U”型拉结筋布料装置12逐个依次与FRP筋13靠近并通过对应的钢筋固定扣件发射器10发射“X型”扣件将“U”型拉结筋15与FRP筋13进行固定；

步骤15，在FRP筋13上布设完所有的水平横向钢筋14和“U”型拉结筋15后，地连墙骨架形成整体，随着筋材夹持器7和筋材双向牵拉设备8交替牵拉，将地连墙骨架布置在地连墙沟槽内指定位置。

由于基于柔性FRP高强筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架同混凝土复合形成地连墙构件，运用预应力技术在充分发挥柔性FRP筋13抗拉强度的同时，自动调节提升复合地连墙的抗弯刚度，使得地连墙的承载性能满足不同工况下的受力要求；利用FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置实现FRP筋13的拉挤成型，FRP筋13与普通钢筋的有机组合、FRP筋13预应力张拉锚固等多方面功能的一体化、批量化、工业化生产，解决狭小空间下的超深地连墙钢筋笼吊装、成型难题；此外，柔性FRP筋13与普通钢筋组合而成的地连墙骨架能够自动适应地连墙沟槽大小、应对槽壁不规整等特殊不利情况，相比于传统地连墙构件，承载能力更高、材料更经济，施工更便捷；适用于复杂环境下的地连墙施工作业，尤其适用于狭小空间、低净空、超深地连墙的连续施工作业。

综上所述，本发明的低净空下的复合地连墙结构及施工方法，基于柔性FRP高强筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架同混凝土复合形成地连墙构件，运用预应力技术在充分发挥柔性FRP筋抗拉强度的同时，自动调节提升复合地连墙的抗弯刚度，使得地连墙的承载性能满足不同工况下的受力要求；利用新型设备装置实现FRP筋的拉挤成型，FRP筋与普通钢筋的有机组合、FRP筋预应力张拉锚固等多方面功能的一体化、批量化、工业化生产，解决狭小空间下的超深地连墙钢筋笼吊装、成型难题；此外，柔性FRP筋与普通钢筋组合而成的地连墙骨架能够自动适应地连墙沟槽大小、应对槽壁不规整等特殊不利情况，相比于传统地连墙构件，承载能力更高、材料更经济，施工更便捷；适用于复杂环境下的地连墙施工作业，尤其适用于狭小空间、低净空、超深地连墙的连续施工作业。

不同于传统的全预制钢筋笼，此结构通过FRP筋与普通钢筋组合形成地连墙“钢筋笼”骨架。其中，FRP筋作为地连墙竖向纵筋，承担地连墙水平向荷载；普通钢筋制作成“一字型”作为地连墙水平横向受力钢筋；“U型”筋作为两排纵向钢筋的拉结筋，进行纵向钢筋的拉结固定，使得筋材骨架形成整体稳定；地连墙沿墙身长方向布置两排FRP竖向纵筋，其中，靠近基坑开挖侧FRP筋为预应力筋，预应力筋采用后张法进行张拉，锚固端采用同材质一体化成型的锥形锚具，利用筋材双向牵拉设备进行定量化地张拉，提升地连墙的整体抗弯刚度和承载力。所有FRP筋通过现场新型设备进行批量化拉挤成型，并与横向钢筋通过锚扣件进行定性化组合装配；地连墙“钢筋笼”骨架安装完成、浇捣混凝土达到一定强度后对FRP筋进行张拉，预应力筋与混凝土间无粘结，采用端部锚具进行锚固固定，从而整体提升地连墙的整体抗弯刚度，应用于复杂环境下的地连墙连续施工作业。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，直接在地连墙沟槽内将FRP筋与普通钢筋连接组装成地连墙骨架，所述地连墙骨架由FRP筋与普通钢筋连接形成，所述FRP筋沿着地连墙的墙身纵向布置成两排作为地连墙的竖向纵筋，其中，靠近基坑开挖侧的那一排竖向纵筋FRP筋为FRP预应力筋，所述普通钢筋包括若干水平横向钢筋以及若干“U型”拉结筋，每排所述FRP筋由若干由下至上依次间隔设置的所述若干水平横向钢筋连接在一起，两排所述FRP筋通过所述若干“U型”拉结筋拉结固定；

步骤2，地连墙骨架布置完毕后，在地连墙骨架内放置混凝土浇捣管，浇筑混凝土；

步骤3，待地连墙的混凝土到达设计要求强度后，对地连墙骨架中靠近地连墙开挖侧的FRP筋的依次进行预应力张拉，所有FRP筋的预应力张拉完毕后，进行下一幅地连墙施工作业；

所述步骤1中，通过FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置直接在地连墙沟槽内将FRP筋与普通钢筋连接组装成地连墙骨架，所述FRP纤维筋-钢筋组合钢筋笼生产装置，包括：纤维架体、含有环氧树脂的浸胶槽、若干温度固化器、若干筋肋成型装置、若干筋材二次固化成型装置、若干第一转向轮、若干第二转向轮、筋材推送装置、钢筋固定扣件发射器、水平横向钢筋布料装置、“U型”拉结筋布料装置、以及设置于地连墙沟槽两侧的两操作架，所述筋材二次固化成型装置的两端分别设置于所述两操作架上，具体包括：

步骤11，纤维架体的FRP纤维丝通过手动牵拉，交织在一起穿经内置环氧树脂的浸胶槽浸泡；浸泡后的FRP纤维丝分成若干FRP筋，每股FRP筋含有若干FRP纤维丝，FRP筋分别穿过各自的温度固化器装置受热预成型；预成型后的FRP筋通过各自的筋肋成型装置使自身的筋材表面呈肋状；

步骤12，所述FRP筋经由第一转向轮和第二转向轮将筋材拉挤方向由水平向转为竖向，转向后的FRP筋竖向通过筋材二次固化成型装置成型固化；

步骤13，将FRP筋手动牵拉至筋材推送装置，所述筋材推送装置包括用于临时固定FRP筋的筋材夹持器以及用于向下推送FRP筋的筋材双向牵拉设备，接着由筋材双向牵拉设备和筋材夹持器两者交替作用牵拉FRP筋继续向下运行；

步骤14，水平横向钢筋有序地放在第二支撑台上，根据水平横向钢筋的设计步距，通过水平横向钢筋布料装置等频率地将水平横向钢筋有序的向竖向FRP筋推送，并通过对应的钢筋固定扣件发射器发射“X型”扣件将水平横向钢筋与FRP筋进行固定；“U”型拉结筋通过“U”型拉结筋布料装置逐个依次与FRP筋靠近并通过对应的钢筋固定扣件发射器发射“X型”扣件将“U”型拉结筋与FRP筋进行固定；

步骤15，在FRP筋上布设完所有的水平横向钢筋和“U”型拉结筋后，地连墙骨架形成整体，随着筋材夹持器和筋材双向牵拉设备交替牵拉，将地连墙骨架布置在地连墙沟槽内指定位置。

2.如权利要求1所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，所述操作架包括第一支撑台、第二支撑台以及第三支撑台，所述第二支撑台架设于所述第一支撑台上方，所述第三支撑台架设于所述第二支撑台的上方，所述“U型”拉结筋布料装置以及“U型”拉结筋设置于所述第一支撑台上，所述“U型”拉结筋布料装置将“U型”拉结筋向FRP筋处推送。

3.如权利要求2所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，所述水平横向钢筋布料装置以及水平横向钢筋设置于所述第二支撑台上，所述水平横向钢筋布料装置将水平横向钢筋向FRP筋处推送，所述第二支撑台的底部以及第三支撑台的底部分别设置对应的钢筋固定扣件发射器。

4.如权利要求2所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，所述钢筋固定扣件发射器能够向水平横向钢筋与FRP筋的连接处以及“U型”拉结筋与FRP筋的连接处发射X型钢筋固定扣件，所述X型钢筋固定扣件包括钢筋固定扣件抓头以及钢筋固定扣件端杆，所述钢筋固定扣件抓头包括四片半圆形卡簧，所述四片半圆形卡簧安装于所述钢筋固定扣件端杆的一端，形成一X型结构，所述钢筋固定扣件端杆的杆身上设置一薄弱处。

5.如权利要求4所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，所述钢筋固定扣件发射器包括一端与第二支撑台或者第三支撑台底部铰接的曲臂、液压油缸、电动机以及用于夹持钢筋固定扣件端杆的夹持部件，所述液压油缸安装于所述第二支撑台或者第三支撑台底部，所述液压油缸的伸缩端与所述曲臂连接，且所述液压油缸的伸缩端与所述曲臂的连接处靠近曲臂与第二支撑台或者第三支撑台底部的铰接处，所述曲臂的另一端安装所述电动机，所述夹持部件呈圆筒状，所述夹持部件的一端与所述电动机的输出端固定连接，所述电动机能够带动所述夹持部件转动，所述夹持部件的另一端的筒壁内设有用于夹持钢筋固定扣件端杆的三片夹持片，所述三片夹持片的底部与筒壁的连接处分别设有弹簧。

6.如权利要求2所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，所述筋材夹持器设置于所述第三支撑台上的上表面并靠近地连墙沟槽设置，所述筋材双向牵拉设备设置于所述第三支撑台的靠近地连墙沟槽的那一侧。

7.如权利要求6所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，所述筋材夹持器包括横向设置的第一液压千斤顶、一对拉杆、一对第一弧形夹片、第一支撑杆以及一对固定件，所述一对拉杆对称设置于第一液压千斤顶的两侧，所述第一液压千斤顶包括缸体和一端伸入缸体内的杆件，所述杆件经由所述一对固定件固定于对应的支撑台上，所述拉杆的一端与第一液压千斤顶的缸体外壁铰接，所述拉杆的另一端与对应第一弧形夹片的外表面铰接，所述杆件的另一端与所述第一支撑杆的一端固定连接，所述一对第一弧形夹片活动连接于所述第一支撑杆的另一端，所述一对第一弧形夹片在第一液压千斤顶伸展时张开，在第一液压千斤顶收缩时收拢夹持FRP筋；所述筋材双向牵拉设备包括竖向设置的第二液压千斤顶、第二支撑杆、一对液压伸缩杆以及一对第二弧形夹片，所述一对第二弧形夹片活动连接于所述第二支撑杆的一端，所述第二支撑杆的另一端与所述第二液压千斤顶的输出杆固定连接，所述一对液压伸缩杆对称设置于所述第二支撑杆的两侧，所述液压伸缩杆的一端与对应的第二弧形夹片的外表面铰接，所述液压伸缩杆的另一端与所述第二支撑杆上靠近第二液压千斤顶的输出杆处连接，所述一对第二弧形夹片在液压伸缩杆收缩时张开，在液压伸缩杆伸展时收拢夹持FRP筋，所述第二液压千斤顶能够带动所述一对第二弧形夹片向下运动。

8.如权利要求2所述的低净空下的复合地连墙结构的施工方法，其特征在于，所述水平横向钢筋布料装置包括第三液压千斤顶和筋支臂，所述第三液压千斤顶的伸缩端与用于放置水平横向钢筋的所述筋支臂的一端固定连接，第三液压千斤顶的上表面与第二支撑台的上表面齐平或者低于第二支撑台的上表面，第三液压千斤顶的伸缩端呈锲型结构，使得第二支撑台上的水平横向钢筋能够自动滚动至筋支臂上，通过第三液压千斤顶的往复伸缩，将水平横向钢筋推送至FRP筋；所述“U型”拉结筋布料装置包括第四液压千斤顶和推臂，所述第四液压千斤顶的伸缩端与用于放置“U型”拉结筋的所述推臂的一端固定连接，推臂通过第四液压千斤顶的往返收缩，将“U型”拉结筋推送至FRP筋。