CN115142400B - 一种地下连续墙槽壁稳固装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下连续墙槽壁稳固装置及施工方法，属于地下连续墙施工的技术领域，包括支架、一次顶进装置、二次顶进装置和稳固装置，一次顶进装置包括短程推进单元，稳固装置包括保护板和刺针，二次顶进装置包括提升装置、反力架以及长程推进单元，提升装置固定安装在支架上，反力架可上下滑动地安装在支架上，提升装置与反力架传动连接，并能带动反力架在支架上上下滑动，长程推进单元固定在反力架上。本发明采用打补丁的方法，在成槽后可以定点稳固某些软弱土层的槽壁；与其他地下连续墙槽壁加固方法相比，本发明可在成槽后根据需要针对性地对部分或全部槽壁加固，代价小、施工速度快。

Description

一种地下连续墙槽壁稳固装置及施工方法

技术领域

本发明涉及地下连续墙施工的技术领域，尤其涉及一种地下连续墙槽壁稳固装置及施工方法。

背景技术

地下连续墙作为一种基坑围护结构，也可兼做主体结构的一部分。其具有优秀的防水性能，在深基坑开挖时经常被用作止水帷幕。它不仅可以有效防止基坑渗水，在基坑开挖时的降水中起到止水帷幕的作用，同时可以作为基坑的围护结构保护基坑周边土体。

地下连续墙施工时首先进行槽壁的开挖，然后通过刷壁措施清除槽壁表面易坍塌、掉落的泥土，以及各槽段连接处的泥皮，之后下放钢筋笼，浇筑混凝土。其中槽壁作为地下连续墙的“模板”，其稳定性对地下连续墙的质量影响巨大。不稳定的地下连续墙槽壁容易在浇筑混凝土时脱落泥土，混入混凝土中造成地下连续墙质量下降，影响地下连续墙的强度和防水性能。尤其在土层含有沙土、软粘土时可能产生大量脱落的土块。

随着城市地铁建设的加速，基坑开挖面临更多复杂的地质条件。传统的地下连续墙施工方法使用刷壁的措施预防槽壁泥块的脱落，但这种方法在有些地质条件下变得不再适用，刷壁无法解决某些土层大量脱落的问题，甚至由于多次刷壁产生的泥浆造成槽壁的进一步不稳定。因此，本发明采用在槽壁上固定一层遮挡结构来阻止槽壁土体坍塌脱落的办法来解决这一问题。

稳固装置的刺针须刺入槽壁中土体一定深度才能起到稳固槽壁作用和保证自身可靠的工作。如果刺针刺入深度不够，对槽壁土体的约束影响范围很小，槽壁土体仍可能出现失稳坍塌。另外如果刺针刺入深度不够，刺针周围土体无法提供足够的抗力，来保证遮挡结构在自重作用下稳定的贴附在槽壁上。而槽壁内空间有限，留给千斤顶顶进的距离有限，所以本发明采用两次顶进将长度尽可能大的刺针刺入槽壁土体中。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种地下连续墙槽壁稳固装置及施工方法，解决上述地下连续墙槽壁泥块脱落的问题，提高地下连续墙的施工质量。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种地下连续墙槽壁稳固装置，其中：包括支架、一次顶进装置、二次顶进装置和稳固装置，一次顶进装置包括短程推进单元，短程推进单元固定在支架一侧的中部，稳固装置包括保护板和刺针，刺针固定在保护板上，短程推进单元前端与保护板可断开式连接，支架位于基坑中时，刺针正对基坑槽壁，短程推进单元用于横向推送保护板，使刺针至少部分刺入基坑槽壁，二次顶进装置包括提升装置、反力架以及长程推进单元，提升装置固定安装在支架上，反力架可上下滑动地安装在支架上，提升装置与反力架传动连接，并能带动反力架在支架上上下滑动，长程推进单元固定在反力架上，且反力架位于自身行程底端时，长程推进单元位于短程推进单元下方，反力架上移时，长程推进单元随之上移至稳固装置后侧，长程推进单元能横向推送保护板，使刺针完全刺入基坑槽壁。

在其中的一些实施例中，支架由三根竖向设置的槽钢和若干根横向设置的方钢管组成，槽钢与方钢管相互连接。

在其中的一些实施例中，刺针根部设置有缺口，缺口使刺针在遇到大于阈值的轴向作用力时，发生弯折或折断。

在其中的一些实施例中，保护板为金属板，短程推进单元和长程推进单元前端设置有电磁铁和压力传感器，电磁铁通电时，短程推进单元和长程推进单元能与保护板通过磁力相互固定连接，电磁铁断电时，短程推进单元和长程推进单元与保护板分离，压力传感器用于感应短程推进单元和长程推进单元是否与保护板连接。

在其中的一些实施例中，短程推进单元和长程推进单元的数量均为若干个，短程推进单元呈矩阵式固定安装在支架上，长程推进单元呈矩阵式固定安装在反力架上。

在其中的一些实施例中，短程推进单元和长程推进单元均为油压千斤顶。

在其中的一些实施例中，保护板与刺针连接的一面固定有用于增强保护板强度的框架筋网格，刺针根部连接在框架筋网格上。

在其中的一些实施例中，框架筋网格采用中空薄壁钢管制作，薄壁钢管切口处密封处理，稳固装置借助框架筋网格的内部空腔在泥浆中获得浮力，降低稳固装置所受到重力的下拉影响。

在其中的一些实施例中，提升装置为气缸或油缸或电动机。

一种地下连续墙槽壁稳固装置的施工方法，包括以下步骤：

第一步：支架部分放入地下连续墙槽内，保持短程推进单元完全位于地面之上，将稳固装置按照设计好的位置放在短程推进单元前面紧贴短程推进单元，短程推进单元前端的电磁铁通电，通过压力传感器确认短程推进单元与保护板连接情况，微调短程推进单元保证其与稳固装置连接正常；

第二步：支架再次下降，将稳固装置降至需要保护的深度；

第三步：短程推进单元启动，将稳固装置推向地下连续墙槽壁，将刺针初步顶到泥土中，这一过程中短程推进单元前端的电磁铁保持通电，

第四步：提升装置带动反力架上移，长程推进单元上移至稳固装置后侧，长程推进单元工作，长程推进单元端部贴近保护板，长程推进单元前端的电磁铁通电，通过压力传感器确认长程推进单元与保护板连接情况，微调长程推进单元保证其与稳固装置连接正常，短程推进单元前端的电磁铁断电，长程推进单元顶进对保护板加压直到完全将保护板贴合固定在槽壁上；

第五步：长程推进单元前端的电磁铁断电，稳固装置和二次顶进装置分离，短程推进单元和长程推进单元复位；提升装置带动反力架下移，然后将支架提起至短程推进单元完全位于地面之上，安装下一块稳固装置，重复第一步直第五步，直至所有稳固装置安装完毕。

与现有技术相比，本发明所具有的优点：

1、本发明可以解决地下连续墙混凝土浇筑时槽壁泥土脱落的问题，提高地下连续墙墙身质量，使地下连续墙不仅用于基坑围护阶段，还可作为主体结构的一部分；本发明采用打补丁的方法，可以定点稳固某些软弱土层；与其他地下连续墙加固方法相比，本发明可根据需要针对性对部分或全部槽壁加固、代价小、施工速度快。

2、本发明采用短程推进单元和长程推进单元组合的方式安装稳固装置，可以在狭窄的槽壁内将较长的刺针刺入槽壁土体中，约束相对较大范围内的土体，起到稳固槽壁作用，同时也保证刺针周围土体能提供足够的抗力，使保护板在自重作用下稳定的贴附在槽壁上。

附图说明

图1是本发明实施例的立体结构示意图；

图2是本发明实施例的侧视结构示意图；

图3是一次顶进装置位置示意图；

图4是一次顶进装置与稳固装置4配合示意图；

图5是刺针构造示意图；

图6是稳固装置正反结构示意图；

图中标记名称：支架1、槽钢11、方钢管12、一次顶进装置2、短程推进单元21、二次顶进装置3、提升装置31、反力板32、长程推进单元33、稳固装置4、保护板41、刺针42、缺口42a、压力传感器5。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-6所示，首先介绍槽壁的稳固装置4。槽壁稳固装置4包括起保护作用的保护板41、刺入土体起固定作用的刺针42以及连接保护板41和刺针42的框架筋网格，保护板41为铁皮制作，刺针42采用光圆钢筋，端部为尖锐的圆锥状尖头，方便钢筋刺入土体；钢筋后端10cm处切有小槽，即缺口42a，当钢筋遇到小块岩石等障碍物阻挡钢筋前进时钢筋可以弯曲从而改变前进方向或折断，从而保证稳固结构整体在推进时不至于因某一根钢筋被阻挡导致稳固结构整体无法就位；因槽壁内工作空间有限，钢筋长度在50cm左右，钢筋直径采用8mm或6mm的细钢筋，钢筋间距50cm，在3m×3m大小的稳固装置4上布置49根钢筋。槽壁稳固装置4宽3米高3米，地下连续墙施工节段通常为6m,采用二片稳固装置4可以完成3米一层土体的稳固工作。框架筋网格是主要的受力构件，采用30mm×30mm×1.2mm的空心钢管焊接形成，空心钢管支架焊接完成后密封处理可以利用泥浆浮力大大减少支架的重力影响。钢筋位于支架节点处，钢筋与支架之间应采用焊接。保护板41尽可能采用薄钢板，钢板与支架之间可以采用铆钉连接或者采用绑扎的方式连接。

然后是施工设备。设备主要包括三个部分：1.起到支撑作用的支架1；2.一次顶进装置2，主要是用于一次顶进的千斤顶（千斤顶置于槽钢内侧）；3.二次顶进装置3，包括用于二次顶进的千斤顶和固定这些千斤顶的支架以及背后传递反力的钢制反力板32。在顶进过程中，稳固装置4被吸附在一次顶进千斤顶前，保证保护板41平面与一次顶进千斤顶加载方向垂直。二次顶进装置3的背部反力钢板不仅起到支撑二次顶进千斤顶的作用，在一次顶进千斤顶顶进时也可以起到传递反力的作用。

工作流程：

施工开始前槽壁稳固装置4和配套施工设备完全位于地面以上，整个装置可安装于工程车辆或者施工支架上，能够灵活控制装置高度即可。

第一步：支架1首先深入地下连续墙槽内，保持上部一次顶进的千斤顶完全位于地面之上，然后，将槽壁稳固装置4按照设计好的位置放在千斤顶前面紧贴千斤顶，一次顶进千斤顶前端电磁铁通电，通过压力传感器显示千斤顶和稳固装置4连接情况，微调千斤顶保证每一个千斤顶都与稳固装置4连接正常。

第二步：支架再次下降，将槽壁稳固装置4降至需要保护的深度。

第三步：一次顶进的液压千斤顶在油压的作用下逐渐产生位移，将保护装置初步顶到泥土中，这一过程中千斤顶端部的电磁铁保持磁性，以固定稳固装置4。

第四步：二次顶进装置3在液压拉杆的作用下上移；到达工作位置后二次顶进装置3的千斤顶加压，千斤顶端部贴近保护装置；二次顶进的电磁铁开始工作，微调千斤顶，通过压力传感器确认千斤顶与保护装置贴合完善后，一次顶进装置2的电磁铁消磁；二次顶进的千斤顶继续加压直到完全将保护装置固定在槽壁上。

第五步：二次顶进装置3的电磁铁消磁，顶进装置和稳固装置4分离，所有千斤顶复位；二次顶进装置3下移，支架1上移；一次顶进装置2露出地面，安装下一块稳固装置4，再次进行第一步。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：包括支架(1)、一次顶进装置(2)、二次顶进装置(3)和稳固装置(4)，所述的一次顶进装置(2)包括短程推进单元(21)，短程推进单元(21)固定在支架(1)一侧的中部，所述的稳固装置(4)包括保护板(41)和刺针(42)，所述的刺针(42)固定在保护板(41)上，所述的短程推进单元(21)前端与保护板(41)可断开式连接，所述的支架(1)位于基坑中时，刺针(42)正对基坑槽壁，所述的短程推进单元(21)用于横向推送保护板(41)，使刺针(42)至少部分刺入基坑槽壁，所述的二次顶进装置(3)包括提升装置(31)、反力板(32)以及长程推进单元(33)，所述的提升装置(31)固定安装在支架(1)上，所述的反力板(32)可上下滑动地安装在支架(1)上，所述的提升装置(31)与反力板(32)传动连接，并能带动反力板(32)在支架(1)上上下滑动，所述的长程推进单元(33)固定在反力板(32)上，且反力板(32)位于自身行程底端时，长程推进单元(33)位于短程推进单元(21)下方，反力板(32)上移时，长程推进单元(33)随之上移至稳固装置(4)后侧，长程推进单元(33)能横向推送保护板(41)，使刺针(42)完全刺入基坑槽壁。

2.根据权利要求1所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的支架(1)由三根竖向设置的槽钢(11)和若干根横向设置的方钢管(12)组成，所述的槽钢(11)与方钢管(12)相互连接。

3.根据权利要求2所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的刺针(42)根部设置有缺口(42a)，所述的缺口(42a)使刺针(42)在遇到大于阈值的轴向作用力时，发生弯折或折断。

4.根据权利要求3所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的保护板(41)为金属板，所述的短程推进单元(21)和长程推进单元(33)前端设置有电磁铁和压力传感器(5)，所述的电磁铁通电时，短程推进单元(21)和长程推进单元(33)能与保护板(41)通过磁力相互固定连接，所述的电磁铁断电时，短程推进单元(21)和长程推进单元(33)与保护板(41)分离，所述的压力传感器(5)用于感应短程推进单元(21)和长程推进单元(33)是否与保护板(41)连接。

5.根据权利要求4所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的短程推进单元(21)和长程推进单元(33)的数量均为若干个，短程推进单元(21)呈矩阵式固定安装在支架(1)上，所述的长程推进单元(33)呈矩阵式固定安装在反力板(32)上。

6.根据权利要求5所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的短程推进单元(21)和长程推进单元(33)均为油压千斤顶。

7.根据权利要求6所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的保护板(41)与刺针(42)连接的一面固定有用于增强保护板(41)强度的框架筋网格，所述的刺针(42)根部连接在框架筋网格上。

8.根据权利要求7所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的框架筋网格采用中空薄壁钢管制作，薄壁钢管切口处密封处理，稳固装置(4)借助框架筋网格的内部空腔在泥浆中获得浮力，降低稳固装置(4)所受到重力的下拉影响。

9.根据权利要求8所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置，其特征是：所述的提升装置(31)为气缸或油缸或电动机。

10.如权利要求4所述的一种地下连续墙槽壁稳固装置的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

第一步：支架(1)部分放入地下连续墙槽内，保持短程推进单元(21)完全位于地面之上，将稳固装置(4)按照设计好的位置放在短程推进单元(21)前面紧贴短程推进单元(21)，短程推进单元(21)前端的电磁铁通电，通过压力传感器确认短程推进单元(21)与保护板(41)连接情况，微调短程推进单元(21)保证其与稳固装置(4)连接正常；

第二步：支架(1)再次下降，将稳固装置(4)降至需要保护的深度；

第三步：短程推进单元(21)启动，将稳固装置(4)推向地下连续墙槽壁，将刺针(42)初步顶到泥土中，这一过程中短程推进单元(21)前端的电磁铁保持通电，

第四步：提升装置(31)带动反力板(32)上移，长程推进单元(33)上移至稳固装置(4)后侧，长程推进单元(33)工作，长程推进单元(33)端部贴近保护板(41)，长程推进单元(33)前端的电磁铁通电，通过压力传感器确认长程推进单元(33)与保护板(41)连接情况，微调长程推进单元(33)保证其与稳固装置(4)连接正常，短程推进单元(21)前端的电磁铁断电，长程推进单元(33)顶进对保护板(41)加压直到完全将保护板(41)贴合固定在槽壁上；

第五步：长程推进单元(33)前端的电磁铁断电，稳固装置(4)和二次顶进装置(3)分离，短程推进单元(21)和长程推进单元(33)复位；提升装置(31)带动反力板(32)下移，然后将支架(1)提起至短程推进单元(21)完全位于地面之上，安装下一块稳固装置(4)，重复第一步至 第五步，直至所有稳固装置(4)安装完毕。

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