CN113846675A - 用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于底部现场施工上部装配式地下建筑物的下沉施工装置，涉及地下建筑施工技术领域，建筑物的施工装置包括链刀挖掘装置、吊挂装置、浇筑装置和装配装置，建筑物包括现场施工的底部和装配式的上部，底部通过浇筑装置在地面分段浇筑，通过装配装置在底部的上方完成上部的装配，链刀挖掘装置包括链刀和链刀驱动装置，链刀包括链条和安装在链条上的刀，链刀横向或纵向包络在建筑物截面的外侧，通过吊挂装置将建筑物处于悬挂状态下，启动链刀驱动装置，建筑物底部的链刀挖掘岩土，由下往上运行的链刀将已挖掘的岩土带至上方，实现建筑物的下沉施工。

Description

用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置

技术领域

本发明涉及地下建筑施工技术领域，具体是用于底部现场施工上部装配式地下建筑物的下沉施工装置。

背景技术

现有大型地下建筑常用明挖法施工，明挖法需要先开挖基坑做支护，然后在基坑内浇筑或者装配地下建筑，需要做基坑临时支护和降水，工期长，造价高；目前采用链刀挖掘底部岩土，整体下沉的技术方案，无吊挂装置的下沉施工，由于地下建筑物自身载荷实在太重，有以下缺陷：易产生倾斜偏移，下沉时需要增设纠偏装置，而且一旦产生偏离，就很难实现纠偏；这么大的载荷压在底部链刀上，导致驱动装置功率太大，而且链刀极易拉断；下降速度很难控制；底部链刀的进刀量处于失控状态，极易损坏刀具；为此我们提出用于底部现场施工上部装配式地下建筑物的下沉施工装置来解决以上问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供用于底部现场施工上部装配式地下建筑物的下沉施工装置，来解决上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：位于地下的建筑物的施工装置包括链刀挖掘装置、吊挂装置、浇筑装置和装配装置，建筑物包括现场施工的底部和装配式的上部，底部通过浇筑装置在地面分段浇筑，通过装配装置在底部的上方完成上部的装配，链刀挖掘装置包括链刀和链刀驱动装置，链刀包括链条和安装在链条上的刀，链刀横向或纵向包络在建筑物截面的外侧，通过吊挂装置将建筑物处于悬挂状态下，启动链刀驱动装置，建筑物底部的链刀挖掘岩土，由下往上运行的链刀将已挖掘的岩土带至上方，实现建筑物的下沉施工。

作为本发明进一步的方案：所述的装配装置包括张拉装置，上部包括若干中板模块、顶板模块、侧墙模块和端墙模块，建筑物在高度方向的主要施工步骤如下：1）通过浇筑装置完成底部的施工；

2）通过施工装置用螺栓螺母副将底层的侧墙模块之间、端墙模块之间、侧墙模块与端墙模块之间联接成一体；

3）用螺栓螺母副或焊接将底部与侧墙模块之间，以及底部与端墙模块之间联接成一体；

4）通过吊挂装置将全部中板模块处于悬挂状态，通过张拉装置采用张拉法将中板模块联接成一体，将中板模块搁在底层的侧墙模块和端墙模块的顶部，用螺栓螺母副将底层的侧墙模块和端墙模块的顶部与中板模块的底部联接成一体；

5）完成除顶板外的全部中间层施工；

6）通过吊挂装置将全部顶板模块处于悬挂状态，通过张拉装置采用张拉法将顶板模块联接成一体，将顶板模块搁在顶层侧墙模块和端墙模块的顶部，用螺栓螺母副将顶层的侧墙模块和端墙模块的顶部与顶板模块的底部联接成一体，至此，完成建筑物的装配。

作为本发明进一步的方案：所述的建筑物包括有链刀侧的外墙，外墙包括下墙和上墙，下墙包括铅直的链刀孔，链刀孔包括入口斜锥面，链刀通过孔包络建筑物，下墙厚度大于上墙厚度加链刀厚度之和；当链刀携带大于下孔和链刀之间间隙的岩土时，通过入口斜锥面将其挤碎。

作为本发明进一步的方案：所述的吊挂装置包括钢铰线升降千斤顶，若干钢铰线升降千斤顶是同步缓慢升降的。

作为本发明进一步的方案：所述的建筑物下沉至设定的深度，当地下水对建筑物的浮力和岩土对建筑物的摩擦力等于建筑物包括链刀挖掘装置的自重时，处于临界状态，通过向建筑物加重，使建筑物在下沉过程中，始终处于悬挂状态。

作为本发明进一步的方案：所述的链刀包括链板，链板安装在链条上，刀安装在链板上。

作为本发明进一步的方案：所述的链刀包括若干组呈锥状的条状链刀，条状链刀中的刀包括位于前端的头部刀、位于中间的中间刀和位于尾端的刮板，头部刀包括一把长刀，中间刀包括两把短刀，刮板的高度略低于头部刀和中间刀的高度，头部刀和中间刀挖掘岩土，刮板将已挖掘的岩土带至前方。

作为本发明进一步的方案：所述的链刀挖掘岩土时，是通过控制吊挂装置的下降速度来满足不同的地质条件，当刀磨损时，在顶部进行更换。

作为本发明进一步的方案：所述的建筑物包括内部结构，建筑物的施工法包括施工A法、施工B法和施工C法，施工A法是完成下沉后再施工内部结构的，施工B法是完成内部结构的施工后，再实施下沉的，施工C法是完成部分内部结构的施工，实施下沉到位后，再完成全部内部结构的施工。

作为本发明进一步的方案：所述的建筑物是在底部下沉至设定深度后，再装配上部，上部包括下段、中段和上段，下段下沉至设定的深度后，再装配中段的；中段下沉至设定的深度后，再装配上段，最后完成建筑物的逐段下沉。

作为本发明进一步的方案：所述的建筑物是逐段下沉的，中间段的建筑物的两端包括宽端和窄段，后沉的窄段相嵌在宽端中。

综上所述，本技术方案通过底部构件现场浇筑，增加底部结构的强度和完整性，上部采用装配式结构，提高建筑物地面建造的施工速度，模块化装配施工可改善施工现场的环境。

本技术方案采用了吊挂装置，地下建筑物的自重由吊挂装置平衡，有下列优点：由于地下建筑物自身极重，不可能产生偏离，所以无需纠偏装置；由于地下建筑物的自重不压在链刀上，所以驱动装置功率较小，链条拉力也较小，不易拉断；下降速度可控；可以通过控制进刀量来适应不同的地质条件。

附图说明

图1是建筑物1通过浇筑装置23在地面按长度方向分段浇筑的结构示意图，浇筑装置23采用传统混凝土泵送设备输送混凝土，采用滑模或者固定模板等形式的模板支护；

图2是施工装置2对建筑物1中已浇筑的其中一段进行下沉施工的结构示意图；

图3是链刀挖掘装置21的链刀3包络在建筑物1的底部和侧面，位于建筑物1底部的链刀3挖掘岩土，在吊挂装置22的吊挂协助下，建筑物1和链刀挖掘装置21一起下沉的结构示意图；

图4是浇筑装置23对底部1A进行施工的结构示意；

图5是通过吊挂装置22把侧墙模块1BC和端墙模块1BD吊装，用螺栓螺母副把他们全部连接固定；

图6是吊挂装置22将全部中板模块1BA处于悬挂状态，并进行穿插钢绞线，张拉装置241采用张拉法对钢绞线进行张拉和锚固，将中板模块1BA联接成一体的结构示意图；

图7是中板模块1BA与侧墙模块1BC和端墙模块1BD通过螺栓螺母连接成一体的结构示意图；

图8是通过吊挂装置22将全部顶板模块1BB处于悬挂状态，并进行穿插钢绞线，张拉锚固的结构示意图；

图9是用螺栓螺母副将底层的侧墙模块1BC和端墙模块1BD的顶部与顶板模块1BB的底部联接成一体的结构示意图；

图10是图9的Ⅰ局部放大示意图，中板模块1BA盖在底层的侧墙模块1BC上，通过螺栓螺母副连接固定的结构示意图，中间设有凹凸嵌入接口，增加连接强度和防水效果；

图11是链刀3的链条31为环链的结构示意图，也是刀32安装在链板33上的结构示意图；

图12是条状链刀5的结构示意图；

图13是底部1A在浇筑完后，在底部1A上安装下段1B1和中段1B2后，重新安装链刀挖掘装置21，挖掘建筑物1底部的岩土，分段下沉的结构示意图；

图14是中段1B2下沉到位后，拆除链刀挖掘装置21，在中段1B2上继续安装底部上段1B3，再重新链刀挖掘装置21，启动链刀驱动装置211，链刀3挖掘底部的岩土，建筑物的该段主体结构开始下沉的结构示意图；

图15是中间段的建筑物1的两端包括宽端7和窄段8的结构示意图；

图中的1是建筑物；11是外墙；1A是底部；1B是上部，包括下段1B1、中段1B2和上段1B3；1B1是下段；1B2是中段；1B3是上段；1B是上部；1BA是中板模块；1BB是顶板模块；1BC是侧墙模块；1BD是端墙模块；2是施工装置；21是链刀挖掘装置；211是链刀驱动装置；22是吊挂装置；23是浇筑装置；24是装配装置；241是张拉装置；3是链刀；31是链条；32是刀；33是链板；4是钢铰线升降千斤顶；5是条状链刀；51是头部刀；52是中间刀；521是短刀；53是刮板；6是内部结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～15，本发明实施例中，位于地下的建筑物1的施工装置2包括链刀挖掘装置21、吊挂装置22、浇筑装置23和装配装置24，建筑物1包括现场施工的底部1A和装配式的上部1B，底部1A通过浇筑装置23在地面分段浇筑，通过装配装置24在底部1A的上方完成上部1B的装配，链刀挖掘装置21包括链刀3和链刀驱动装置211，链刀3包括链条31和安装在链条31上的刀32，链刀3横向或纵向包络在建筑物1截面的外侧，通过吊挂装置22将建筑物1处于悬挂状态下，启动链刀驱动装置211，建筑物1底部的链刀3挖掘岩土，由下往上运行的链刀3将已挖掘的岩土带至上方，实现建筑物1的下沉施工。

如图4~图9所示，所述的装配装置24包括张拉装置241，上部1B包括若干中板模块1BA、顶板模块1BB、侧墙模块1BC和端墙模块1BD，建筑物1在高度方向的主要施工步骤如下：

1）通过浇筑装置23完成底部1A的施工；

2）通过施工装置2用螺栓螺母副将底层的侧墙模块1BC之间、端墙模块1BD之间、侧墙模块1BC与端墙模块1BD之间联接成一体；

3）用螺栓螺母副或焊接将底部1A与侧墙模块1BC之间，以及底部1A与端墙模块1BD之间联接成一体；

4）通过吊挂装置22将全部中板模块1BA处于悬挂状态，通过张拉装置241采用张拉法将中板模块1BA联接成一体，将中板模块1BA搁在底层的侧墙模块1BC和端墙模块1BD的顶部，用螺栓螺母副将底层的侧墙模块1BC和端墙模块1BD的顶部与中板模块1BA的底部联接成一体；

5）完成除顶板外的全部中间层施工；

6）通过吊挂装置22将全部顶板模块1BB处于悬挂状态，通过张拉装置241采用张拉法将顶板模块1BB联接成一体，将顶板模块1BB搁在顶层侧墙模块1BC和端墙模块1BD的顶部，用螺栓螺母副将顶层的侧墙模块1BC和端墙模块1BD的顶部与顶板模块1BB的底部联接成一体，至此，完成建筑物1的装配。

需要说明的是：中板模块1BA和顶板模块1BB也可以用螺栓螺母副联接，而不用张拉法。

所述的吊挂装置22包括钢铰线升降千斤顶4，钢绞线升降千斤顶4同步缓慢升降，钢绞线升降千斤顶4采用穿芯式结构液压提升器作为升降机具，液压升降器两端的楔形锚具具有单向自锁作用，当锚具工作紧时，会自动锁紧钢绞线，锚具不工作松时，放开钢绞线，钢绞线能上下活动，可以使建筑物1在悬挂状态下整体同步下沉，由于其自身的巨大自重，难以产生偏移，不需要设置其他纠偏装置。

所述的建筑物1下沉至设定的深度，当地下水对建筑物1的浮力和岩土对建筑物1的摩擦力等于建筑物1包括链刀挖掘装置3的自重时，处于临界状态，通过向建筑物1加重，例如往建筑物1内灌水，使建筑物1在下沉过程中，始终处于悬挂状态。

所述的链刀3包括链板33，链板33安装在链条31上，刀32安装在链板33上；链刀3包括若干组呈锥状的条状链刀5，条状链刀5中的刀32包括位于前端的头部刀51、位于中间的中间刀52和位于尾端的刮板53，头部刀51包括一把长刀511，中间刀52包括两把短刀521，刮板53的高度略低于头部刀51和中间刀52的高度，头部刀51和中间刀52挖掘岩土，刮板53将已挖掘的岩土带至前方。

需要说明的是：设每组链刀的宽度为B，链条的节距为T，有n把中间刀52，短刀521的长度为a，则长刀511的长度为2a，B=（2n+1）a，每组条状链刀5的长度等于（n+2）T，这样能使每块链板33上切削岩土的刀32的长度相等。

所述的链刀3挖掘岩土时，是通过控制吊挂装置22的下降速度来满足不同的地质条件，当刀32磨损时，在顶部进行更换。

需要说明的是：当遇到鹅卵石和孤石时，通过极慢的下降速度用刀32对鹅卵石和孤石进行刮削。

所述的建筑物1包括内部结构6，建筑物1的施工法包括施工A法、施工B法和施工C法，施工A法是完成下沉后再施工内部结构6的，施工B法是完成内部结构6的施工后，再实施下沉的，施工C法是完成部分内部结构6的施工，实施下沉到位后，再完成全部内部结构6的施工。

所述的建筑物1是在底部1A下沉至设定深度后，再装配上部1B，上部1B包括下段1B1、中段1B2和上段1B3，下段1B1下沉至设定的深度后，再装配中段1B2的；中段1B2下沉至设定的深度后，再装配上段1B3，最后完成建筑物1的逐段下沉；建筑物1也可以在底部1A浇筑固化后，直接装配上部1B再进行下沉施工。

所述的建筑物1是逐段下沉的，中间段的建筑物1的两端包括宽端7和窄段8，后沉的窄段8相嵌在宽端7中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，本发明中，还需要说明的是，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型连接，也可以是机械连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以通过具体情况理解术语在本发明中的具体含义。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是位于地下的建筑物（1）的施工装置（2）包括链刀挖掘装置（21）、吊挂装置（22）、浇筑装置（23）和装配装置（24），建筑物（1）包括现场施工的底部（1A）和装配式的上部（1B），底部（1A）通过浇筑装置（23）在地面分段浇筑，通过装配装置（24）在底部（1A）的上方完成上部（1B）的装配，链刀挖掘装置（21）包括链刀（3）和链刀驱动装置（211），链刀（3）包括链条（31）和安装在链条（31）上的刀（32），链刀（3）横向包络在建筑物（1）截面的外侧，通过吊挂装置（22）将建筑物（1）处于悬挂状态下，启动链刀驱动装置（211），建筑物（1）底部的链刀（3）挖掘岩土，由下往上运行的链刀（3）将已挖掘的岩土带至上方，实现建筑物（1）的下沉施工。

2.根据权利要求1所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的装配装置（24）包括张拉装置（241），上部（1B）包括若干中板模块（1BA）、顶板模块（1BB）、侧墙模块（1BC）和端墙模块（1BD），建筑物（1）在高度方向的主要施工步骤如下：

1）通过浇筑装置（23）完成底部（1A）的施工；

2）通过施工装置（2）用螺栓螺母副将底层的侧墙模块（1BC）之间、端墙模块（1BD）之间、侧墙模块（1BC）与端墙模块（1BD）之间联接成一体；

3）用螺栓螺母副或焊接将底部（1A）与侧墙模块（1BC）之间，以及底部（1A）与端墙模块（1BD）之间联接成一体；

4）通过吊挂装置（22）将全部中板模块（1BA）处于悬挂状态，通过张拉装置（241）采用张拉法将中板模块（1BA）联接成一体，将中板模块（1BA）搁在底层的侧墙模块（1BC）和端墙模块（1BD）的顶部，用螺栓螺母副将底层的侧墙模块（1BC）和端墙模块（1BD）的顶部与中板模块（1BA）的底部联接成一体；

5）完成除顶板外的全部中间层施工；

6）通过吊挂装置（22）将全部顶板模块（1BB）处于悬挂状态，通过张拉装置（241）采用张拉法将顶板模块（1BB）联接成一体，将顶板模块（1BB）搁在顶层侧墙模块（1BC）和端墙模块（1BD）的顶部，用螺栓螺母副将顶层的侧墙模块（1BC）和端墙模块（1BD）的顶部与顶板模块（1BB）的底部联接成一体，至此，完成建筑物（1）的装配。

3.根据权利要求2所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的吊挂装置（22）包括钢铰线升降千斤顶（4），若干钢铰线升降千斤顶（4）是同步缓慢升降的。

4.根据权利要求3所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的建筑物（1）下沉至设定的深度，当地下水对建筑物（1）的浮力和岩土对建筑物（1）的摩擦力等于建筑物（1）包括链刀挖掘装置（3）的自重时，处于临界状态，通过向建筑物（1）加重，使建筑物（1）在下沉过程中，始终处于悬挂状态。

5.根据权利要求4所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的链刀（3）包括链板（33），链板（33）安装在链条（31）上，刀（32）安装在链板（33）上。

6.根据权利要求5所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的链刀（3）包括若干组呈锥状的条状链刀（5），条状链刀（5）中的刀（32）包括位于前端的头部刀（51）、位于中间的中间刀（52）和位于尾端的刮板（53），头部刀（51）包括一把长刀（511），中间刀（52）包括两把短刀（521），刮板（53）的高度略低于头部刀（51）和中间刀（52）的高度，头部刀（51）和中间刀（52）挖掘岩土，刮板（53）将已挖掘的岩土带至前方。

7.根据权利要求6所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的链刀（3）挖掘岩土时，是通过控制吊挂装置（22）的下降速度来满足不同的地质条件，当刀（32）磨损时，在顶部进行更换。

8.根据权利要求7所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的建筑物（1）包括内部结构（6），建筑物（1）的施工法包括施工A法、施工B法和施工C法，施工A法是完成下沉后再施工内部结构（6）的，施工B法是完成内部结构（6）的施工后，再实施下沉的，施工C法是完成部分内部结构（6）的施工，实施下沉到位后，再完成全部内部结构（6）的施工。

9.根据权利要求8所述的用于底部现场施工上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的建筑物（1）是在底部（1A）下沉至设定深度后，再装配上部（1B），上部（1B）包括下段（1B1）、中段（1B2）和上段（1B3），下段（1B1）下沉至设定的深度后，再装配中段（1B2）的；中段（1B2）下沉至设定的深度后，再装配上段（1B3），最后完成建筑物（1）的逐段下沉。

10.根据权利要求9所述的用于底部现浇上部装配式的地下建筑物的下沉施工装置，其特征是所述的建筑物（1）是逐段下沉的，中间段的建筑物（1）的两端包括宽端（7）和窄段（8），后沉的窄段（8）相嵌在宽端（7）中。

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