CN112502163A - 一种可低净空实施的装配式地下连续墙及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可低净空实施的装配式地下连续墙及其施工方法，包括：第一I型型钢构件和第二I型型钢构件，其中第一I型型钢构件的上下翼缘两端设有雄接头；第二I型型钢构件的上下翼缘两端设有雌接头；第一I型型钢构件与第二I型型钢构件相邻布置，第一I型型钢构件一侧的雄接头沿竖直方向插入相邻第二I型型钢构件的雌接头，第一I型型钢构件与第二I型型钢构件嵌套在一起。本发明相比现浇地下连续墙，具有装配化、低排泥、工效高、质量可靠等优点；且施工采用的型钢构件可拔除回收，节能降耗；可低净空实施,为既有建筑下开发地下空间提供了一种高效的围护结构形式。

Description

一种可低净空实施的装配式地下连续墙及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体地，涉及一种可低净空实施的装配式地下连续墙及其施工方法，适用于地下空间开发、地下工程等领域的基坑围护结构体系。

背景技术

近年来，我国城市地下空间开发利用进入快速增长阶段。城市地下空间开发利用成为建设资源节约型、环境友好型社会和实现生态文明的重要举措，且地下空间开发的规模和难度越来越大。城市深大地下空间的开发涉及大量的深大基坑工程，而以上海、天津、南京等为代表的沿江沿海地区，土层软弱、含水量高，地下水位高，为满足软土高地下水位地质条件下深大基坑工程的实施需求，非常广泛地应用泥浆护壁现浇地下连续墙技术，施工过程中存在较显著的环境影响问题，包括施工期间排放大量泥浆产生的生态环境影响问题，以及成槽施工易引起变形等城市环境影响问题，且工业化程度低，造成施工工效低、能耗高，已无法满足新时期城市建设“绿色生态”和“精细化管理”等方面的要求。此外，随着城市功能要求不断提升，在既有保护建筑下方开发地下空间以实现建筑功能提升的城市更新改造项目越来越多，传统的现浇地下连续墙技术无法满足既有建筑低净空条件的施工作业需求，因此，对于可以满足低净空实施的地下连续墙新技术的研发有着迫切的工程需求。

经检索发现，申请号为CN201811190402.7的中国专利，公开了一种装配格构型钢TRD工法地下连续墙及其施工方法，该连续墙包括TRD工法墙，TRD工法墙内设有格构组件，所述格构组件包括窄翼工字钢和位于窄翼工字钢的两翼缘外侧的直线型钢板桩。所述直线型钢板桩两端均设有锁口。所述窄翼工字钢相邻同侧翼缘外侧的直线钢板桩之间通过直线钢板桩的锁口连接。

但是上述专利中将窄翼工字钢和直线型钢板相互独立设置，整体刚度减弱，且该组合结构的抗弯刚度计算不明确，不便于工程人员应用；工字钢和钢板需分两次插入，施工工序增多，工效降低，没有低净空实施的措施，且施工无法保证两者贴合在一起；钢板端部的锁口型式不利于超长型钢的嵌套施工。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可低净空实施的装配式地下连续墙及其施工方法。

本发明第一个方面提供一种可低净空实施的装配式地下连续墙，包括：

第一I型型钢构件，所述第一I型型钢构件的上下翼缘两端设有雄接头；

第二I型型钢构件，所述第二I型型钢构件的上下翼缘两端设有雌接头；

所述第一I型型钢构件与所述第二I型型钢构件相邻布置，所述第一I型型钢构件一侧的雄接头沿竖直方向插入相邻所述第二I型型钢构件的雌接头，所述第一I型型钢构件与所述第二I型型钢构件嵌套在一起。

优选地，可低净空实施的装配式地下连续墙包括：

若干第一I型型钢构件和若干第二I型型钢构件，其中，将所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件依次间隔布置，并将相邻所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件相互嵌套装配成一整体。

优选地，所述第一I型型钢构件由若干第一节段首尾拼接一体；所述第一节段由两块第一翼缘板和一块第一腹板构成截面呈工字形结构。

优选地，所述雄接头为一字形型钢，所述一字形型钢沿所述第一翼缘板端部的长度方向布置，所述一字形型钢与所述第一翼缘板正交并焊接，所述一字形型钢与所述第一翼缘板构成截面呈T字形结构。

优选地，所述第二I型型钢构件由若干第二节段首尾拼接一体；所述第二节段由两块第二翼缘板和一块第二腹板构成截面呈工字形结构。

优选地，所述雌接头为C字形型钢，所述C字形型钢沿所述第二翼缘板端部的长度方向布置，且所述C字形型钢的缺口背向所述第二翼缘板，使所述雄接头能沿竖直方向从所述缺口插入所述C字形型钢；所述C字形型钢与所述第二翼缘板正交并焊接。

优选地，所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件的顶段均设有冠梁区域，所述冠梁区域的翼缘长度小于所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件本体的翼缘长度，使所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件顶段的翼缘呈间隔布置，以满足冠梁的箍筋设置要求。

优选地，所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件设置于水泥土搅拌墙中。

本发明第二个方面提供一种上述的可低净空实施的装配式地下连续墙的施工方法，包括：

准备满足施工场地净空和受力要求的第一I型型钢构件、第二I型型钢构件；

在低净空作业区域施工等厚度水泥土搅拌墙；

将一个第一I型型钢构件吊装插入所述水泥土搅拌墙中，再将一个第二I型型钢构件吊装至所述水泥土搅拌墙中并与所述第一I型型钢构件相邻，并将所述第二I型型钢构件一侧的雌接头与所述第一I型型钢构件的一侧雄接头嵌套在一起，然后将另一个所述第一I型型钢构件吊装至所述第二I型型钢构件的另一侧，并将该第一I型型钢构件的雄接头与所述第二I型型钢构件另一侧的雌接头嵌套在一起；将所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件依次间隔布置，并将相邻侧通过雌接头、雄接头嵌套连接构成装配式地下连续墙。

优选地，所述在低净空作业区域施工等厚度水泥土搅拌墙：其中，采用满足低净空作业的渠式切割水泥土搅拌墙设备或铣削式水泥土搅拌墙设备进行施工。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明上述装配式地下连续墙，由依次相互嵌套的第一I型型钢构件和第二I型型钢构件装配而成，施工工序简单，高效快捷；第一I型型钢构件和第二I型型钢构件之间通过雌、雄接头嵌套连接在一起，导向性好，采用嵌套的装配方式，使得相邻型钢构件连接方式牢固，便于超深型钢施工，且嵌套后形成的连续墙刚度大，受力计算明确，易于工程人员设计应用；该装配式的地下连续墙，可解决现浇混凝土地下连续墙存在的泥浆排放大、施工工效低、质量难控等问题；相比现浇地下连续墙，具有装配化、低排泥、工效高、质量可靠等特点；型钢构件可拔除回收，节能降耗；也可作为永久的地下室结构外墙。

本发明上述装配式地下连续墙，将上述第一I型型钢构件、第二I型型钢构件插入等厚度水泥土搅拌墙中，相互嵌套的型钢构件刚度大，且型钢构件被水泥土包裹，隔渗性能好，可满足大深度基坑工程围护隔水挡土的要求。

本发明上述装配式地下连续墙的施工方法，结合可低净空作业的渠式切割水泥土搅拌墙技术或铣削式水泥土搅拌墙技术，通过型钢构件的装配可以实现低净空作业条件下大深度地下连续墙的高效实施，为既有建筑下开发地下空间提供了一种有效的围护结构形式。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例的可低净空实施的装配式地下连续墙的横截面示意图；

图2是本发明一优选实施例的可低净空实施的装配式地下连续墙的三维示意图；

图3是本发明一优选实施例的第一I型型钢构件的横截面示意图；

图4是本发明一优选实施例的第二I型型钢构件的横截面示意图；

图5是本发明一优选实施例的第一I型型钢构件的相邻第一节段拼接方式俯视图；

图6是本发明一优选实施例的第一I型型钢构件的相邻第一节段拼接方式侧视图；

图中标记分别表示为：1为第一I型型钢构件、2为第二I型型钢构件、3为冠梁区域、4为水泥土搅拌墙、5为腹板拼接夹板、6为翼缘外侧拼接夹板、7为翼缘内侧拼接夹板、8为第一螺栓、9为第二螺栓、11为第一翼缘板、12为第一腹板、13为雄接头、21为第二翼缘板、22为第二腹板、23为雌接头、1a为最上段第一节段、1b为下段第一节段、2a为最上段第二节段、2b为下段第二节段。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，为本发明一优选实施例的可低净空实施的装配式地下连续墙的横截面示意图，可作为深大基坑工程一种节能高效的装配式围护结构，尤其适用于作为既有建筑下开发地下空间的可低净空实施的基坑围护结构形式。图中包括第一I型型钢构件1和第二I型型钢构件2，将第一I型型钢构件1、第二I型型钢构件2插入水泥土搅拌墙4中，第一I型型钢构件1、第二I型型钢构件2依次间隔相邻布置装配为一体。

其中，第一I型型钢构件1的上下翼缘两端设有雄接头13。第二I型型钢构件2的上下翼缘两端设有雌接头23。第一I型型钢构件1一侧的雄接头13沿竖直方向插入相邻第二I型型钢构件2的雌接头23，第一I型型钢构件1与第二I型型钢构件2嵌套在一起。

在其他部分优选实施例中，可低净空实施的装配式地下连续墙包括：若干第一I型型钢构件1和若干第二I型型钢构件2，其中，由第一I型型钢构件1、第二I型型钢构件2依次间隔布置，并将相邻第一I型型钢构件1、第二I型型钢构件2相互嵌套装配成一整体。参照图2所示，第一I型型钢构件1、第二I型型钢构件2的数量均为两个。将第一I型型钢构件1一侧的上下两个雄接头13分别插入相邻第二I型型钢构件2同侧的两个雌接头23内，再将另一个第一I型型钢构件1布置在上述第二I型型钢构件2的另一侧相邻位置，并将该第一I型型钢构件1一侧的上下两个雄接头13分别插入上述第二I型型钢构件2另一侧的两个雌接头23内，再将该第一I型型钢构件1另一侧的两个雄接头13插入另一个第二I型型钢构件2的两个雌接头23内，从而使上述两个第一I型型钢构件1和两个第二I型型钢构件2装配为一整体。

在其他部分优选实施例中，第一I型型钢构件1由若干第一节段首尾拼接一体；参照图2所示，第一I型型钢构件1由最上段第一节段1a的尾端与下段第一节段1b拼接成一体。第一节段由两块第一翼缘板11和一块第一腹板12加工成截面呈工字形一体结构，其中，两块第一翼缘板11分别连接于第一腹板12两端。作为一优选方式，两个第一节段的首尾之间采用螺栓或螺丝等机械连接方式。具体为：参照图5、图6所示，在两个第一节段的第一翼缘板11拼接处设置翼缘外侧拼接夹板6、翼缘内侧拼接夹板7，翼缘外侧拼接夹板6、翼缘内侧拼接夹板7分别位于第一翼缘板11拼接处的内侧、外侧，多个第一螺栓8依次穿过翼缘外侧拼接夹板6、第一翼缘板11、翼缘内侧拼接夹板7使三者连接为一体。在两个第一节段的第一腹板12拼接处设置两块腹板拼接夹板5，两块腹板拼接夹板5分别夹于第一腹板12两面；多个第二螺栓9依次穿过其中一个腹板拼接夹板5、第一腹板12以及另一个腹板拼接夹板5将三者连接为一体。在具体实施时翼缘外侧拼接夹板6、翼缘内侧拼接夹板7及腹板拼接夹板5的规格和第一螺栓8、第二螺栓9的规格根据型钢等强连接要求确定。第一I型型钢构件1的第一节段的数量可根据施工场地净空要求布置。在具体施工时，可先将下段第一节段吊装至指定位置后，再将上段第一节段吊装至下段第一节段的上方，将上段第一节段吊装的下端与下段第一节段的上端对齐后并拼接。

上述两块第一翼缘板11和第一腹板12的厚度可根据工程需求设计。以一项应用工程为例：工字型钢(Q235)高900mm、宽700mm；其中，第一腹板12厚度16mm，第一翼缘板11厚度28mm，其抗弯刚度等同于高980mm的混凝土地下连续墙(C30)。

在其他部分优选实施例中，雄接头13为一字形型钢。一字形型钢沿第一翼缘板11端部的长度方向布置，一字形型钢与第一翼缘板11正交并焊接，一字形型钢与第一翼缘板11构成截面呈T字形结构。在第一I型型钢构件1与第二I型型钢构件2连接过程中，雄接头13起到导向功能，可保障超深型钢墙体的实施。具体实施时，在第一I型型钢构件1的两块第一翼缘板11的端部焊接通长的一字形型钢。参照图3所示，将四块一字形型钢与第一翼缘板11正交焊接形成四个雄接头13。

在其他部分优选实施例中，第二I型型钢构件2由若干第二节段首尾拼接一体；参照图2所示，第二I型型钢构件由最上段第二节段22a的尾端与下段第二节段22b首端拼接为一体。第二节段由两块第二翼缘板21和一块第二腹板22加工成截面呈工字形一体结构，其中，两块第二翼缘板21分别连接于第二腹板22两端。作为一优选方式，两个第二节段的连接方式可以采用上述第一节段的拼接方式进行。具体的连接方式，可参照图5、图6所示。第二I型型钢构件2的第二翼缘板21和第二腹板22的规格可以与第一I型型钢构件1相同，也可以不同。

在其他部分优选实施例中，雌接头23为C字形型钢，C字形型钢沿第二翼缘板21端部的长度方向布置，且C字形型钢的缺口背向第二翼缘板21，使雄接头13能沿竖直方向从缺口插入C字形型钢；C字形型钢与第二翼缘板21正交并焊接。具体实施时，在第二I型型钢构件2的两块第二翼缘板21的端部焊接通长C字形型钢。参照图4所示，将四块与第二翼缘板21正交的C字形型钢焊接形成四个雌接头23。

上述实施例中，一字形型钢的规格和C字形型钢的规格可根据设计要求确定，并确保雄接头13可沿竖直方向插入雌接头23，同时可牢靠地嵌套在一起，不发生脱离。以一项应用工程为例：雄接头13的规格为76mm(宽)×28mm(厚)；雌接头23由开企口的圆形钢管加工而成，内径106mm，外径130mm，壁厚12mm，开口尺寸48mm。

在其他部分优选实施例中，基坑围护结构一般需设置支撑冠梁和围檩，参照图2所示，第一I型型钢构件1和第二I型型钢构件2的顶段需设置冠梁区域3，冠梁区域3的翼缘板加工成缩小长度的翼缘，即冠梁区域3的翼缘长度小于第一I型型钢构件1、第二I型型钢构件2本体的翼缘长度。使得该范围翼缘11间隔布置，以满足冠梁的箍筋设置要求。对于需设置围檩的区域可以通过现场在型钢构件上焊接吊筋或栓钉的方式实现。

上述实施例所述的装配式地下连续墙可以仅作为基坑实施阶段的临时围护结构，在地下结构实施完成后，上述型钢构件可以拔除回收，重复利用；也可以两墙合一作为永久的地下室结构外墙，作为永久地下墙时型钢上须预留的栓钉等构件可根据设计要求确定。

另一实施例提供可低净空实施的装配式地下连续墙的施工方法，用以施工形成上述可低净空实施的装配式地下连续墙，该施工方法可以包括以下步骤：

S1:准备满足施工场地净空和受力要求的若干第一I型型钢构件1、若干第二I型型钢构件2。

S2:在低净空作业区域施工等厚度水泥土搅拌墙4。

S3:将其中一个第一I型型钢构件1吊装插入水泥土搅拌墙4中，再将一个第二I型型钢构件2吊装至水泥土搅拌墙4中，并与第一I型型钢构件1相邻，将第二I型型钢构件2的一侧雌接头23与其相邻的第一I型型钢构件1的雄接头13嵌套在一起，然后将另一个第一I型型钢构件吊装至第二I型型钢构件的另一侧，并将该第一I型型钢构件的雄接头与第二I型型钢构件另一侧的雌接头嵌套在一起；将第一I型型钢构件、第二I型型钢构件依次间隔布置，并将相邻侧通过雌接头、雄接头嵌套连接构成装配式地下连续墙。

在其他部分优选实施例中，在低净空作业区域施工等厚度水泥土搅拌墙4，该水泥土搅拌墙4可由渠式切割水泥土搅拌墙4设备或铣削式水泥土搅拌墙4设备施工形成。渠式切割水泥土搅拌墙4设备和悬吊式铣削式水泥土搅拌墙4设备均可在7m的净空下作业，这两种设备构筑的水泥土搅拌墙4等厚连续，水泥土墙体搅拌均匀性好，成墙最大深度可达80m，垂直度可达1/500，可适用各种软硬地层，且施工环境影响小。型钢构件插入水泥土墙体中被具有一定强度的水泥土包裹，隔渗性能好，可满足低净空条件下大深度基坑工程围护隔水挡土的要求。

综上，上述实施例的可低净空实施的装配式地下连续墙及其施工方法，相比现浇地下连续墙，该地下连续墙及其施工方式具有装配化、低排泥、工效高、质量可靠等特点；型钢构件可拔除回收，节能降耗；也可作为永久的地下室结构外墙；同时可低净空实施，为既有建筑下开发地下空间提供了一种高效的围护结构形式。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (10)

1.一种可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，包括：

第一I型型钢构件，所述第一I型型钢构件的上下翼缘两端设有雄接头；

第二I型型钢构件，所述第二I型型钢构件的上下翼缘两端设有雌接头；

所述第一I型型钢构件与所述第二I型型钢构件相邻布置，所述第一I型型钢构件一侧的雄接头沿竖直方向插入相邻所述第二I型型钢构件的雌接头，所述第一I型型钢构件与所述第二I型型钢构件嵌套在一起。

2.根据权利要求1所述的可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，包括：

若干第一I型型钢构件和若干第二I型型钢构件，其中，将所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件依次间隔布置，并将相邻所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件相互嵌套装配成一整体。

3.根据权利要求1所述的可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，所述第一I型型钢构件由若干第一节段首尾拼接一体；所述第一节段由两块第一翼缘板和一块第一腹板构成截面呈工字形结构。

4.根据权利要求3所述的可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，所述雄接头为一字形型钢，所述一字形型钢沿所述第一翼缘板端部的长度方向布置，所述一字形型钢与所述第一翼缘板正交并焊接，所述一字形型钢与所述第一翼缘板构成截面呈T字形结构。

5.根据权利要求1所述的可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，所述第二I型型钢构件由若干第二节段首尾拼接一体；所述第二节段由两块第二翼缘板和一块第二腹板构成截面呈工字形结构。

6.根据权利要求5所述的可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，所述雌接头为C字形型钢，所述C字形型钢沿所述第二翼缘板端部的长度方向布置，且所述C字形型钢的缺口背向所述第二翼缘板，使所述雄接头能沿竖直方向从所述缺口插入所述C字形型钢；所述C字形型钢与所述第二翼缘板正交并焊接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件的顶段均设有冠梁区域，所述冠梁区域的翼缘长度小于所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件本体的翼缘长度，使所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件顶段的翼缘呈间隔布置，以满足冠梁的箍筋设置要求。

8.根据权利要求1-6任一项所述的可低净空实施的装配式地下连续墙，其特征在于，所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件设置于水泥土搅拌墙中。

9.一种权利要求1-8所述的可低净空实施的装配式地下连续墙的施工方法，其特征在于，包括：

准备满足施工场地净空和受力要求的若干第一I型型钢构件、若干第二I型型钢构件；

在低净空作业区域施工等厚度水泥土搅拌墙；

将一个第一I型型钢构件吊装插入所述水泥土搅拌墙中，再将一个第二I型型钢构件吊装至所述水泥土搅拌墙中并与所述第一I型型钢构件相邻，并将所述第二I型型钢构件一侧的雌接头与所述第一I型型钢构件的一侧雄接头嵌套在一起，然后将另一个所述第一I型型钢构件吊装至所述第二I型型钢构件的另一侧，并将该第一I型型钢构件的雄接头与所述第二I型型钢构件另一侧的雌接头嵌套在一起；将所述第一I型型钢构件、所述第二I型型钢构件依次间隔布置，并将相邻侧通过雌接头、雄接头嵌套连接构成装配式地下连续墙。

10.根据权利要求9所述的可低净空实施的装配式地下连续墙的施工方法，其特征在于，所述在低净空作业区域施工等厚度水泥土搅拌墙：其中，采用满足低净空作业的渠式切割水泥土搅拌墙设备或铣削式水泥土搅拌墙设备进行施工。

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