CN111827264A - 利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用钢沉箱技术构建地下连续墙的方法，包括单片地下连续墙及位于单片地下连续墙交接部位且与单片地下连续墙固定连接的钢角柱，单片地下连续墙由多个沉箱构件排列连接而成，钢角柱与其相邻的沉箱构件之间、单片地下连续墙内相邻的沉箱构件相向面设置导向机构；施工方法包括：利用机械设备取土，将钢角柱、相邻钢角柱之间的沉箱构件沉入土体：钢角柱、沉箱构件内泥浆置换、灌注混凝土；视需要在沉箱构件内插放钢筋笼。本发明取消了传统地下连续墙先期、后期必做的工艺步骤；连续施作，完整成型，质量优良；可采用小型施工机具施作；工期大为缩短，施工不利影响大为减少，经济社会效益显著。

Description

利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法

技术领域

本发明涉及一种利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法。

背景技术

地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行（实际分A、B段间隔施工），在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁。地下连续墙普遍适用于建造地下建、构筑物，国内一年完成的墙体面积达百万平米以上，几乎所有的地铁车站均采用地下连续墙。

地下连续墙施工主要工艺流程为：槽壁加固、浇注导墙、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墙段接头处理等，具体工艺功能如下：

1)槽壁加固。软土地区为提高成槽质量，防止成槽时槽壁塌陷，将地下连续墙内外侧土体先期施作加固。

2)导墙。导墙通常为就地灌注的钢筋混凝土结构。主要作用是：保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状；容蓄部分泥浆，保证成槽施工时液面稳定；承受挖槽机械的荷载，保护槽口土壁不破坏，并作为安装钢筋骨架的基准。

3)泥浆护壁。通过泥浆对槽壁施加压力以保护挖成的深槽形状不变，灌注混凝土把泥浆置换出来。

4)成槽施工。使用成槽的专用机械有：旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等。

5)水下灌注混凝土。采用导管法按水下混凝土灌注法进行。

6)墙段接头处理。地下连续墙是由许多墙段拼组而成，为保持墙段之间连续施工，接头采用锁口管工艺，也有根据墙体结构受力需要而设置刚性接头的，以使先后两个墙段联成整体。

工程中不可忽缺的地下连续墙，其几十年来不变的施工工艺具有如下问题：1）、泥浆护壁，分段施工。这就必然地容易导致出现墙段质量问题和相邻墙段不能对齐、漏水问题；2）、一些特殊的地质条件下（如软土、含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大，工效低；3）、工序多，造价高，工期长。先期做导墙，再浇注墙段本体，后期做墙段接头位置止水。因为接头位置漏水问题，几乎所有地铁车站外墙都是叠合墙（即在已施工的地下连续墙内再贴墙浇捣一层钢筋混凝土墙），其它的地下连续墙要么是叠合墙，要么是复合墙（即在已施工的地下连续墙内再砌筑一层砖墙），并且所有地连墙接头位置外侧（迎土侧）要做高压旋喷桩止水，而高压旋喷桩的质量堪忧，长期效用几乎为零。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的地下连续墙施工工艺存在墙段质量问题和相邻墙段不能对齐、漏水问题、造价高，工期长等问题。

本发明的具体实施方案是：利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，包括单片地下连续墙及位于单片地下连续墙交接部位且与单片地下连续墙固定连接的钢角柱，所述单片地下连续墙由多个沉箱构件排列连接而成，所述沉箱构件包括钢沉箱及连接钢箱；

钢角柱与其相邻的沉箱构件之间、单片地下连续墙内相邻的沉箱构件相向面设置有凸轨及导槽构成的导向机构；

所述钢沉箱一端固定有凸轨另一端固定有导槽，所述钢角柱外侧朝向相邻沉箱构件的一侧固定有导槽，所述连接钢箱两端固定有凸轨，相邻钢角柱之间的地下连续墙内设有多个钢沉箱及一个连接钢箱；

所述钢角柱及沉箱构件沿竖向分为若干节段，各个节段的沉箱构件等高；

施工方法包括以下工作步骤：

1）在单片地下连续墙交接部位打设钢角柱：以吊车吊起钢角柱，用机械设备在钢角柱内取土，钢角柱下沉，将各个节段的钢角柱依次沉入土体至设计标高；钢角柱每节段焊接连接；钢角柱的顶端固定连接有起始导柱，钢角柱侧部导槽延伸至起始导柱的顶端，起始导柱外露出地面数米；

2）将相邻钢角柱之间的沉箱构件沉入土体：

逐个沉箱构件施工方案：将紧邻钢角柱的沉箱构件首节段吊起，并利用沉箱构件侧部与起始导柱及钢角柱相向接合面的导向机构导入，在该节沉箱构件内利用机械设备取土，将沉箱构件首节段沉入土体中，之后将同排其余沉箱构件由两端的钢角柱向单片地下连续墙中间部位依排列顺序逐步沉入土体内，相邻的沉箱构件中预先沉入土内的沉箱构件与另一沉箱构件相向面通过导向机构配合导向，预先沉入土内的沉箱构件其位于地面上方的待沉土节段与相邻未沉入土内沉箱构件节段同步取土下沉；

同排沉箱构件同时施工方案：将钢角柱之间多个沉箱构件在地面排布好，各沉箱构件之间导槽与凸轨啮合，在各沉箱构件内利用机械设备同时取土，同节段的沉箱构件同时下沉；

3）重复步骤（2），上下相邻的沉箱构件节段之间焊接连接；

4）将各沉箱构件内及钢角柱内泥浆置换；

5）在各沉箱构件内置入钢筋笼并灌注混凝土，钢角柱内灌注混凝土；

6）割除钢角柱顶部的起始导柱。

优选的，所述钢角柱由钢板或钢板与型钢围合焊接而成，所述导槽焊接于钢角柱侧部。

优选的，所述钢沉箱及连接钢箱由多个钢板或钢板与型钢围合焊接而成，所述钢角柱以及钢沉箱、连接钢箱竖向相邻的各节段高度相同且外边缘保持平齐，所述连接钢箱的两端各焊接有一对凸轨，所述钢沉箱一端焊接有一对凸轨，钢沉箱另一端焊接有一对导槽。

优选的，沉箱构件及钢角柱内取土采用冲、钻孔机、旋挖机、螺杆桩机、搅拌桩机、双轮铣中的一种或多种机械粉碎；或采用高压水直冲、高压旋喷桩旋喷水粉碎；或采用机械、水力联合粉碎。

优选的，连接钢箱及钢沉箱的钢筋笼插放在混凝土浇注前进行或在混凝土浇注后初凝前进行。

优选的，钢沉箱内混凝土灌注的深度大于或等于钢筋笼深度，钢筋笼深度大于或等于钢沉箱及连接钢箱的入土深度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、取消了传统地下连续墙先期常作的槽壁加固和导墙，取消了传统地下连续墙后期必做的止水（包括叠合墙、复合墙、迎土侧高压旋喷桩等），工期大为缩短（约为常规工期一半），效率极大提高，施工对城市的不利影响大为减少；2、地下连续墙连续施作，完整成型，避免了传统地下连续墙一幅一幅施工、跳跃施工必然造成的墙幅之间质量问题；3、在钢沉箱内浇捣的地下连续墙质量优良，远胜传统地下连续墙浇捣质量；4、可采用小型施工机具施作，对施工作业场地要求，对租赁和使用大型机械的要求降低，节省了造价和租金；4、降低了造价，缩短了工期，减少了风险和对社会的不利影响，经济、社会效益显著。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明钢角柱横截面大样图。

图3为本发明钢沉箱横截面大样图。

图4为本发明连接用钢沉箱横截面大样图。

图5为本发明钢沉箱结合部位大样图。

图6为本发明逐个沉箱构件施工方案实施例示意图。

图中：1、钢沉箱；21、导槽；22、凸轨；3、连接钢箱；4、钢筋笼；5、混凝土；6、钢角柱；8、起始导柱；911、1#钢沉箱入土节段；92、2#钢沉箱未入土节段；912、1#钢沉箱未入土节段。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～6所示，利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，包括单片地下连续墙及位于单片地下连续墙交接部位且与单片地下连续墙固定连接的钢角柱6，所述单片地下连续墙由多个沉箱构件排列连接而成，所述沉箱构件包括钢沉箱1及连接钢箱3；

钢角柱6与其相邻的沉箱构件之间、单片地下连续墙内相邻的沉箱构件相向面设置有凸轨22及导槽21构成的导向机构；

所述钢沉箱一端固定凸轨22另一端固定有导槽21，所述钢角柱6外侧朝向相邻沉箱构件的一侧固定有导槽21，所述连接钢箱3两端固定有凸轨22，相邻钢角柱6之间的地下连续墙内设有多个钢沉箱1及一个连接钢箱3；

所述钢角柱6及沉箱构件沿竖向分为若干节段，各个节段的沉箱构件等高；

施工方法包括以下工作步骤：

1）在单片地下连续墙交接部位打设钢角柱6：以吊车吊起钢角柱6，用机械设备在钢角柱6内取土，钢角柱6下沉，将各个节段的钢角柱6依次沉入土体至设计标高；钢角柱6上下相邻每节段焊接连接；钢角柱6的顶端固定连接有起始导柱8，钢角柱6侧部导槽21延伸至起始导柱8的顶端，起始导柱8外露出地面数米；

2）将相邻钢角柱6之间的沉箱构件沉入土体：

逐个沉箱构件施工方案：将紧邻钢角柱6的沉箱构件首节段吊起，并利用沉箱构件侧部与起始导柱及钢角柱6相向接合面的导向机构导入，在该节沉箱构件内利用机械设备取土，将沉箱构件首节段沉入土体中，之后将同排其余沉箱构件由两端的钢角柱6向单片地下连续墙中间部位依排列顺序逐步沉入土体内，相邻的沉箱构件中预先沉入土内的沉箱构件与另一沉箱构件相向面通过导向机构配合导向，预先沉入土内的沉箱构件其位于地面上方的待沉土节段与相邻未沉入土内沉箱构件节段同步取土下沉；

以相邻沉箱构件为钢沉箱为例，相邻1#钢沉箱与2#钢沉箱中，1#钢沉箱与2#钢沉箱依顺序排列，若1#钢沉箱的第一节段911已沉入土中到位，则在下沉1#钢沉箱第二节段912中可以与2#钢沉箱的第一节段92同时进行取土下沉工作。

同排沉箱构件同时施工方案：将钢角柱6之间多个沉箱构件在地面排布好，各沉箱构件之间导槽21与凸轨22啮合，在各沉箱构件内利用机械设备同时取土，同节段的沉箱构件同时下沉；

3）重复步骤（2），上下相邻的沉箱构件节段之间焊接连接；

4）将各沉箱构件内及钢角柱6内泥浆置换；

5）在各沉箱构件内置入钢筋笼4并灌注混凝土5，钢角柱6内灌注混凝土5；

6）割除钢角柱6顶部的起始导柱。

本实施例中，所述钢角柱6由钢板或型钢围合焊接而成，所述导槽21焊接于钢角柱6侧部。

本实施例中，所述钢沉箱1及连接钢箱3由多个钢板或型钢围合焊接而成，所述钢角柱6以及钢沉箱、连接钢箱竖向相邻的各节段高度相同且的外边缘保持平齐，所述连接钢箱3的两端各焊接有一对凸轨22，所述钢沉箱一端焊接有一对凸轨22，钢沉箱另一端焊接有一对导槽21，导槽21和凸轨22的高度与其所在焊接的沉箱构件或钢角柱的节段高度相一致。

本实施例中，沉箱构件及钢角柱6内取土采用冲、钻孔机、旋挖机、螺杆桩机、搅拌桩机、双轮铣中的一种或机械多种机械粉碎；或采用高压水直冲、高压旋喷桩旋喷水粉碎；或采用机械、水力联合粉碎。

本实施例中，连接钢箱3及钢沉箱的钢筋笼4插放在混凝土5浇注前进行或在混凝土5浇注后初凝前进行。

本实施例中，钢沉箱内混凝土5灌注的深度大于或等于钢筋笼4深度，钢筋笼4深度大于或等于钢沉箱1及连接钢箱3的入土深度。

当需要型钢混凝土地下连续墙顶设置钢筋混凝土冠梁时，若钢沉箱内未设钢筋笼4，则在灌注钢沉箱内混凝土时在顶部混凝土中留设插筋，如有钢筋笼4，可以将钢筋笼4与钢沉箱在顶端通过辅助筋焊接连接。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，其特征在于，包括单片地下连续墙及位于单片地下连续墙交接部位且与单片地下连续墙固定连接的钢角柱，所述单片地下连续墙由多个沉箱构件排列连接而成，所述沉箱构件包括钢沉箱及连接钢箱；

钢角柱与其相邻的沉箱构件之间、单片地下连续墙内相邻的沉箱构件相向面设置有凸轨及导槽构成的导向机构；

所述钢沉箱一端固定有凸轨另一端固定有导槽，所述钢角柱外侧朝向相邻沉箱构件的一侧固定有导槽，所述连接钢箱两端固定有凸轨，相邻钢角柱之间的地下连续墙内设有多个钢沉箱及一个连接钢箱；

所述钢角柱及沉箱构件沿竖向分为若干节段，各个节段的沉箱构件等高；

施工方法包括以下工作步骤：

1）在单片地下连续墙交接部位打设钢角柱：以吊车吊起钢角柱，用机械设备在钢角柱内取土，钢角柱下沉，将各个节段的钢角柱依次沉入土体至设计标高；钢角柱每节段焊接连接；钢角柱的顶端固定连接有起始导柱，钢角柱侧部导槽延伸至起始导柱的顶端，起始导柱外露出地面数米；

2）将相邻钢角柱之间的沉箱构件沉入土体：

逐个沉箱构件施工方案：将紧邻钢角柱的沉箱构件首节段吊起，并利用沉箱构件侧部与起始导柱及钢角柱相向接合面的导向机构导入，在该节沉箱构件内利用机械设备取土，将沉箱构件首节段沉入土体中，之后将同排其余沉箱构件由两端的钢角柱向单片地下连续墙中间部位依排列顺序逐步沉入土体内，相邻的沉箱构件中预先沉入土内的沉箱构件与另一沉箱构件相向面通过导向机构配合导向，预先沉入土内的沉箱构件其位于地面上方的待沉土节段与相邻未沉入土内沉箱构件节段同步取土下沉；

同排沉箱构件同时施工方案：将钢角柱之间多个沉箱构件在地面排布好，各沉箱构件之间导槽与凸轨啮合，在各沉箱构件内利用机械设备同时取土，同节段的沉箱构件同时下沉；

3）重复步骤（2），上下相邻的沉箱构件节段之间焊接连接；

4）将各沉箱构件内及钢角柱内泥浆置换；

5）在各沉箱构件内置入钢筋笼并灌注混凝土，钢角柱内灌注混凝土；

6）割除钢角柱顶部的起始导柱。

2.根据权利要求1所述的利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，其特征在于，所述钢角柱由钢板或钢板与型钢围合焊接而成，所述导槽焊接于钢角柱侧部。

3.根据权利要求3所述的利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，其特征在于，所述钢沉箱及连接钢箱由多个钢板或钢板与型钢围合焊接而成，所述钢角柱以及钢沉箱、连接钢箱竖向相邻的各节段高度相同且外边缘保持平齐，所述连接钢箱的两端各焊接有一对凸轨，所述钢沉箱一端焊接有一对凸轨，钢沉箱另一端焊接有一对导槽。

4.根据权利要求1所述的利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，其特征在于，沉箱构件及钢角柱内取土采用冲、钻孔机、旋挖机、螺杆桩机、搅拌桩机、双轮铣中的一种或多种机械粉碎；或采用高压水直冲、高压旋喷桩旋喷水粉碎；或采用机械、水力联合粉碎。

5.根据权利要求1所述的利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，其特征在于，连接钢箱及钢沉箱的钢筋笼插放在混凝土浇注前进行或在混凝土浇注后初凝前进行。

6.根据权利要求1所述的利用钢沉箱技术构建型钢混凝土地下连续墙的方法，其特征在于，钢沉箱内混凝土灌注的深度大于或等于钢筋笼深度，钢筋笼深度大于或等于钢沉箱及连接钢箱的入土深度。

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