CN114108797A - 一种沉墙基础及其施工装置和施工法 - Google Patents

一种沉墙基础及其施工装置和施工法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种沉墙基础及其施工装置，涉及地下建筑施工技术领域，地下室包括沉墙基础和沉墙基础的施工装置，沉墙基础就是集地下室的墙下条形基础、地下连续墙和结构外墙三墙合一的在地面完成施工后，不挖基坑直接下沉的墙，墙包括墙体、U型卯、榫头、出土槽和连接体，榫头位于墙体的一端，榫头和U型卯相嵌，缺口和榫头的端面组成出土槽；施工装置包括沉墙装置和位于墙顶部的吊挂装置，沉墙装置包括链刀挖掘装置和卯挖掘装置，链刀挖掘装置挖掘墙体底部的岩土，包括链刀和铅直导轨，链刀包括链条和安装在链条上挖掘岩土的刀，墙体底部的链刀挖掘岩土，并将岩土带至出土槽中，出土槽中由下往上运行的链刀将已挖掘的岩土输送至上方。

Description

一种沉墙基础及其施工装置和施工法
技术领域
本发明涉及地下建筑施工技术领域，具体是一种沉墙基础及其施工装置和施工法。
背景技术
现有大型地下室用明挖法施工较多，明挖法需要先开挖基坑做支护和降水，然后在基坑内浇筑或者装配地下建筑，工艺复杂，成本昂贵，施工周期长，而且对周边的高层建筑有较大的。
现有地下室采用链刀挖掘装置，整体下沉，靠自重下沉，自身的重量全部压在底部链刀上，链刀易断且驱动功率大大增加；下降易产生倾斜，很难纠偏；不能控制下降速度即进刀量，下沉速度完成处于失控状态，刀头容易磨损。
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一种沉墙基础及其施工装置和施工法，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：地下室包括沉墙基础和沉墙基础的施工装置，沉墙基础就是集地下室的墙下条形基础、地下连续墙和结构外墙三墙合一的在地面完成施工后，不挖基坑直接下沉的墙，墙包括墙体、U型卯、榫头、出土槽和连接体，U型卯包括缺口，榫头位于墙体的一端，榫头和U型卯相嵌，缺口和榫头的端面组成出土槽；施工装置包括沉墙装置和位于墙顶部的吊挂装置，沉墙装置包括链刀挖掘装置和卯挖掘装置，链刀挖掘装置挖掘墙体底部的岩土，包括链刀和铅直导轨，链刀包括链条和安装在链条上挖掘岩土的刀，链条在铅直导轨上运行，铅直导轨分别安装在U型卯和榫头的端面，墙体底部的链刀挖掘岩土，并将岩土带至出土槽中，出土槽中由下往上运行的链刀将已挖掘的岩土输送至上方，卯挖掘装置挖掘U型卯底部的岩土，并将已挖掘的岩土带至上方，或送进链刀挖掘装置内，墙随之下沉；沉墙施工时，吊挂装置吊挂墙，沉墙装置挖掘墙底部的岩土，已挖掘的岩土从出土槽中出土，墙下沉到位后，抽出链刀，清理出土槽内的岩土，在出土槽内浇筑连接体，完成墙的施工，再进行后续施工，直至完成全部基础的施工。
作为本发明进一步的方案：所述的卯挖掘装置包括水力挖掘装置，水力挖掘装置包括冲刷装置和泵送装置，冲刷装置包括位于U型卯底部的管路架，启动泵送装置，冲刷装置挖掘岩土，已挖掘的岩土通过缺口输送至上方，或冲入链刀挖掘装置内。
作为本发明进一步的方案：所述的卯挖掘装置包括钻机，钻机包括机架、钻杆和钻具，钻杆位于缺口内，钻杆底部的钻具位于U型卯的底部，U型卯的底部包括底斜锥面；沉墙施工时，底斜锥面将U型卯下方的岩土挤向钻具，钻机将底部的已挖掘的岩土送至上方，或送入链刀挖掘装置内。
作为本发明进一步的方案：所述的卯挖掘装置包括卯底部装置，卯底部装置包括底部斜锥面，沉墙施工时，底部斜锥面将U型卯底部的岩土挤入缺口内，通过链刀挖掘装置将其带走。
作为本发明进一步的方案：所述的榫头的两侧包括横向凸台，横向凸台的底部包括墙角斜锥面，沉墙时，墙角斜锥面将下方的岩土挤向钻具，或挤入缺口内，缺口包括用于与墙嵌合的C型槽，C型槽的最大宽度大于或等于横向凸台处墙的厚度。
作为本发明进一步的方案：所述的墙包括纵墙和横墙，纵墙和横墙是通过U型卯和榫头相连的；墙在长度方向是分段的，相邻的墙也是通过U型卯和榫头相连的。
作为本发明进一步的方案：所述的施工装置包括墙施工装置，墙施工装置包括模板，墙是在模板内浇筑而成的，墙的施工法包括采用边浇筑边下沉的施工A法和采用完成全部浇筑后再下沉的施工B法。
作为本发明进一步的方案：所述的磨损的刀是在地面上更换的。
作为本发明进一步的方案：所述的吊挂装置包括钢绞线液压升降千斤顶，千斤顶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，当锚具工作时，会自动锁紧钢绞线，锚具不工作时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动，若干千斤顶是同步缓慢升降的，墙是在悬挂状态下下沉的。
作为本发明进一步的方案：所述的墙在进行沉墙施工时，是通过控制吊挂装置的下降速度来满足不同的地质条件。
综上所述，沉墙基础是三墙合一结构，特别容易采用装配式建筑，可以将地下结构中永久性的顶板、楼层板或者梁作为支护，沉墙基础用墙下条形基础替代传统的桩基，还可以起到止水帷幕的作用，是一种无基坑、无支护的快速沉墙施工法。
本发明，由于增加了吊挂装置，下沉速度可控，与现有技术相比具有以下的优势：由于处于悬挂状态，底部压在链刀上的铅直力极小，使链刀的受力较小，驱动力急剧下降；由于是多点吊挂，容易实现同步下降，庞大的自重不可能产生倾斜，所以无需纠偏；由于下降速度可控，对于不同的地质条件，可根据需要设计成不同的进刀量，即不同的下降速度，刀头不容磨损，使用寿命大大增加。.
地下室的墙是分段下沉施工，各段墙之间通过U型卯、榫头和连接体连接成一体，相对于整体下沉，每段的墙体重量轻，降低施工难度。
附图说明
图1是基础1的俯视图，也是由墙体2-1、U型卯2U、榫头2-2、出土槽2-3和连接体2-4组成的墙2的结构示意图；
图2是墙体2-1的一端为榫头2-2，另一端为U型卯2U的结构示意图；
图3是榫头2-2和U型卯2U相嵌，在出土槽2-3内浇筑连接体2-4的结构示意图；
图4是吊挂装置4吊挂墙2，沉墙装置3挖掘墙2底部的岩土，墙2下沉施工的结构示意图；
图5是通过链刀挖掘装置5和水力挖掘装置6A挖掘墙2底部的岩土，顶部通过钢绞线液压升降千斤顶4A吊装墙2并控制下沉速度的结构示意图；
图6是图5的俯视图，也是U型卯2U上的冲刷装置6A-1的结构示意图；
图7是图6的Ⅰ局部放大视图，也是位于U型卯2U底部的管路架6A-1-2的结构示意图；
图8是钻机6B的机架6B-1固定在墙体2-1上的结构示意图，钻机6B的机架6B-1也可以固定在地面上，也是钻机6B和链刀挖掘装置5协同作业，使墙2下沉施工的结构示意图；
图9是图8的俯视图，也是钻杆6B-2位于缺口2U-1内的结构示意图；
图10是图9的A向视图，也是底斜锥面2U-2的结构示意图；
图11是钻杆6B-2的机架6B-1位于地面的结构示意图；
图12是卯底部装置6C的底部设有底部斜锥面6C-1的结构示意图；
图13是榫头2-2的两侧包括横向凸台8，C型槽2U-1C的最大宽度大于或等于横向凸台8处墙2的厚度的结构示意图；
图14是图13的A向视图，也是榫头2-2在两侧的横向凸台8的底部设有墙角斜锥面8-1的结构示意图；
图15是墙2是在模板9-1内边浇筑边下沉的结构示意；
图16是沉墙基础1-1的结构示意图，也是集地下室1的墙下条形基础1A、地下连续墙1B和结构外墙1C三墙合一的在地面完成施工后的不挖基坑直接下沉的墙2的结构示意图；
图中的1是地下室；1-1是沉墙基础； 1A是墙下条形基础；1B是地下连续墙；1C是结构外墙；2是墙；1-2是施工装置；2-1是墙体；2U是U型卯；2U-1是缺口；2U-2是底斜锥面；2U-1C 是C型槽；2-2是榫头；2-3是出土槽；2-4是连接体；2X是纵墙；2Y是横墙；3是沉墙装置，包括链刀挖掘装置5和卯挖掘装置6；4是吊挂装置；4A是钢绞线液压升降千斤顶；5是链刀挖掘装置，包括链刀7和铅直导轨5-1；5-1是铅直导轨；6是卯挖掘装置；6A是水力挖掘装置，包括冲刷装置6A-1和泵送装置6A-2；6A-1是冲刷装置；6A-2是泵送装置；6A-1-2是管路架；6B是钻机，包括机架6B-1、钻杆6B-2和钻具6B-3；6B-1是机架；6B-2是钻杆；6B-3是钻具；6C是卯底部装置；6C-1是底部斜锥面；7是链刀；8是横向凸台；8-1是墙角斜锥面；9是墙施工装置；9-1是模板。
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1～16本发明实施例中，地下室1包括沉墙基础1-1和沉墙基础1-1的施工装置1-2，沉墙基础1-1就是集地下室1的墙下条形基础1A、地下连续墙1B和结构外墙1C三墙合一的在地面完成施工后，不挖基坑直接下沉的墙2，墙2包括墙体2-1、U型卯2U、榫头2-2、出土槽2-3和连接体2-4，U型卯2U包括缺口2U-1，榫头2-2位于墙体2-1的一端，榫头2-2和U型卯2U相嵌，缺口2U-1和榫头2-2的端面组成出土槽2-3；施工装置1-2包括沉墙装置3和位于墙2顶部的吊挂装置4，沉墙装置3包括链刀挖掘装置5和卯挖掘装置6，链刀挖掘装置5挖掘墙体2-1底部的岩土，包括链刀7和铅直导轨5-1，链刀7包括链条7-1和安装在链条7-1上挖掘岩土的刀7-2，链条7-1在铅直导轨5-1上运行，铅直导轨5-1分别安装在U型卯2U和榫头2-2的端面，墙体2-1底部的链刀7挖掘岩土，并将岩土带至出土槽2-3中，出土槽2-3中由下往上运行的链刀7将已挖掘的岩土输送至上方，卯挖掘装置6挖掘U型卯2U底部的岩土，并将已挖掘的岩土带至上方，或送进链刀挖掘装置5内，墙2随之下沉；沉墙施工时，吊挂装置4吊挂墙2，沉墙装置3挖掘墙2底部的岩土，已挖掘的岩土从出土槽2-3中出土，墙2下沉到位后，抽出链刀7，清理出土槽2-3内的岩土，在出土槽2-3内浇筑连接体2-4，完成墙2的施工，再进行后续施工，直至完成全部基础1的施工。
如图5~图7所示，所述的卯挖掘装置6包括水力挖掘装置6A，水力挖掘装置6A包括冲刷装置6A-1和泵送装置6A-2，冲刷装置6A-1包括位于U型卯2U底部的管路架6A-1-2，启动泵送装置6A-2，冲刷装置6A-1挖掘岩土，已挖掘的岩土通过缺口2U-1输送至上方，或冲入链刀挖掘装置5内。
如图8~图11所示，所述的卯挖掘装置6包括钻机6B，钻机6B包括机架6B-1、钻杆6B-2和钻具6B-3，钻杆6B-2位于缺口2U-1内，钻杆6B-2底部的钻具6B-3位于U型卯2U的底部，U型卯2U的底部包括底斜锥面2U-2；沉墙施工时，底斜锥面2U-2将U型卯2U下方的岩土挤向钻具6B-3，钻机6B将底部的已挖掘的岩土送至上方，或送入链刀挖掘装置5内。
图12所示，所述的卯挖掘装置6包括卯底部装置6C，卯底部装置6C包括底部斜锥面6C-1，沉墙施工时，底部斜锥面6C-1将U型卯2U底部的岩土挤入缺口2U-1内，通过链刀挖掘装置5将其带走。
如图13和图14所示，所述的榫头2-2的两侧包括横向凸台8，横向凸台8的底部包括墙角斜锥面8-1，沉墙时，墙角斜锥面8-1将下方的岩土挤向钻具6B-3，或挤入缺口2U-1内，缺口2U-1包括用于与墙2嵌合的C型槽2U-1C，C型槽2U-1C的最大宽度大于或等于横向凸台8处墙2的厚度。
所述的墙2包括纵墙2X和横墙2Y，纵墙2X和横墙2Y是通过U型卯2U和榫头2-2相连的；墙2在长度方向是分段的，相邻的墙2也是通过U型卯2U和榫头2-2相连的。
所述的施工装置1-2包括墙施工装置9，墙施工装置9包括模板9-1，墙2是在模板9-1内浇筑而成的，墙2的施工法包括采用边浇筑边下沉的施工A法和采用完成全部浇筑后再下沉的施工B法。
所述的吊挂装置4包括钢绞线液压升降千斤顶4A，钢绞线液压升降千斤顶4A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，钢绞线可上下活动，若干钢绞线液压升降千斤顶4A是同步缓慢升降的，墙2是在悬挂状态下下沉的；由于其自身的巨大自重，难以产生偏移；由于其自身的巨大自重，难以产生偏移所以无需纠偏；所述的磨损的刀7-2是在地面上更换的。
所述的墙2在进行沉墙施工时，是通过控制吊挂装置4的下降速度来满足不同的地质条件。
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)

1.一种沉墙基础及其施工装置，其特征是地下室（1）包括沉墙基础（1-1）和沉墙基础（1-1）的施工装置（1-2），沉墙基础（1-1）就是集地下室（1）的墙下条形基础（1A）、地下连续墙（1B）和结构外墙（1C）三墙合一的在地面完成施工后，不挖基坑直接下沉的墙（2），墙（2）包括墙体（2-1）、U型卯（2U）、榫头（2-2）、出土槽（2-3）和连接体（2-4），U型卯（2U）包括缺口（2U-1），榫头（2-2）位于墙体（2-1）的一端，榫头（2-2）和U型卯（2U）相嵌，缺口（2U-1）和榫头（2-2）的端面组成出土槽（2-3）；施工装置（1-2）包括沉墙装置（3）和位于墙（2）顶部的吊挂装置（4），沉墙装置（3）包括链刀挖掘装置（5）和卯挖掘装置（6），链刀挖掘装置（5）挖掘墙体（2-1）底部的岩土，包括链刀（7）和铅直导轨（5-1），链刀（7）包括链条（7-1）和安装在链条（7-1）上挖掘岩土的刀（7-2），链条（7-1）在铅直导轨（5-1）上运行，铅直导轨（5-1）分别安装在U型卯（2U）和榫头（2-2）的端面，墙体（2-1）底部的链刀（7）挖掘岩土，并将岩土带至出土槽（2-3）中，出土槽（2-3）中由下往上运行的链刀（7）将已挖掘的岩土输送至上方，卯挖掘装置（6）挖掘U型卯（2U）底部的岩土，并将已挖掘的岩土带至上方，或送进链刀挖掘装置（5）内，墙（2）随之下沉；沉墙施工时，吊挂装置（4）吊挂墙（2），沉墙装置（3）挖掘墙（2）底部的岩土，已挖掘的岩土从出土槽（2-3）中出土，墙（2）下沉到位后，抽出链刀（7），清理出土槽（2-3）内的岩土，在出土槽（2-3）内浇筑连接体（2-4），完成墙（2）的施工，再进行后续施工，直至完成全部基础（1）的施工。
2.根据权利要求1所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的卯挖掘装置（6）包括水力挖掘装置（6A），水力挖掘装置（6A）包括冲刷装置（6A-1）和泵送装置（6A-2），冲刷装置（6A-1）包括位于U型卯（2U）底部的管路架（6A-1-2），启动泵送装置（6A-2），冲刷装置（6A-1）挖掘岩土，已挖掘的岩土通过缺口（2U-1）输送至上方，或冲入链刀挖掘装置（5）内。
3.根据权利要求1所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的卯挖掘装置（6）包括钻机（6B），钻机（6B）包括机架（6B-1）、钻杆（6B-2）和钻具（6B-3），钻杆（6B-2）位于缺口（2U-1）内，钻杆（6B-2）底部的钻具（6B-3）位于U型卯（2U）的底部，U型卯（2U）的底部包括底斜锥面（2U-2）；沉墙施工时，底斜锥面（2U-2）将U型卯（2U）下方的岩土挤向钻具（6B-3），钻机（6B）将底部的已挖掘的岩土送至上方，或送入链刀挖掘装置（5）内。
4.根据权利要求1所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的卯挖掘装置（6）包括卯底部装置（6C），卯底部装置（6C）包括底部斜锥面（6C-1），沉墙施工时，底部斜锥面（6C-1）将U型卯（2U）底部的岩土挤入缺口（2U-1）内，通过链刀挖掘装置（5）将其带走。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的榫头（2-2）的两侧包括横向凸台（8），横向凸台（8）的底部包括墙角斜锥面（8-1），沉墙时，墙角斜锥面（8-1）将下方的岩土挤向钻具（6B-3），或挤入缺口（2U-1）内，缺口（2U-1）包括用于与墙（2）嵌合的C型槽（2U-1C），C型槽（2U-1C）的最大宽度大于或等于横向凸台（8）处墙（2）的厚度。
6.根据权利要求5所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的墙（2）包括纵墙（2X）和横墙（2Y），纵墙（2X）和横墙（2Y）是通过U型卯（2U）和榫头（2-2）相连的；墙（2）在长度方向是分段的，相邻的墙（2）也是通过U型卯（2U）和榫头（2-2）相连的。
7.根据权利要求6所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的施工装置（1-2）包括墙施工装置（9），墙施工装置（9）包括模板（9-1），墙（2）是在模板（9-1）内浇筑而成的，墙（2）的施工法包括采用边浇筑边下沉的施工A法和采用完成全部浇筑后再下沉的施工B法。
8.根据权利要求7所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的磨损的刀（7-2）是在地面上更换的。
9.根据权利要求8所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的吊挂装置（4）包括钢绞线液压升降千斤顶（4A），钢绞线液压升降千斤顶（4A）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，当锚具工作时，会自动锁紧钢绞线，锚具不工作时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动，若干钢绞线液压升降千斤顶（4A）是同步缓慢升降的，墙（2）是在悬挂状态下下沉的。
10.根据权利要求9所述的一种沉墙基础及其施工装置，其特征是所述的墙（2）在进行沉墙施工时，是通过控制吊挂装置（4）的下降速度来满足不同的地质条件。
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