CN115198783B - 隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，包括：步骤一、设计隔仓式地连墙锚碇基础结构；步骤二、拼接一期钢箱接头；步骤三、一期成槽施工；步骤四、安装一期钢箱接头；步骤五、可视化浇筑一期成槽内的钢箱混凝土；步骤六、二期成槽施工、安装二期钢筋笼、浇筑混凝土，完成二期槽段施工；步骤七、隔仓式地连墙的地基加固施工；步骤八、隔仓式地连墙内部基坑的开挖施工，在基坑内从下至上依次进行水下封底、底板、填芯体、顶板的施工，完成隔仓式地连墙锚碇基础的施工。本发明的隔仓式地连墙锚碇基础同时具备地连墙锚碇基础和沉井锚碇基础的优点，地层适应性好，且本发明的施工控制方法可以提高锚碇基础的施工质量、加快施工速度。

Description

隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法

技术领域

本发明涉及隔仓式地连墙锚碇基础建造领域。更具体地说，本发明涉及隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法。

背景技术

随着悬索桥的跨度、荷载日益增大，对应锚碇基础的规模也越来越大。常用的锚碇基础型式包括地下连续墙、沉井、隧道锚等，其中，地下连续墙和沉井在深厚覆盖层区域应用广泛。但常规地下连续墙锚碇基础在持力层埋深过大时，经济性较差，沉井基础仅在砂层有较好的适用性。为了满足超大型悬索桥的建设需求，提出一种隔仓式地连墙锚碇基础，克服常规地下连续墙锚碇基础和沉井基础的缺点。

隔仓式地连墙锚碇基础不同于常规的地下连续墙锚碇基础和沉井基础，具有排插式钢筋网片接头形式地连墙、大埋深地基加固等特有工程特点，若按照传统施工工艺施工，施工速度和工程质量均无法满足要求。为加快锚碇基础的施工速度和提高施工质量，需要提出适用于隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法。为此，提出本申请的隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，同时满足施工速度和工程质量的要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，隔仓式地连墙锚碇基础同时具备地连墙锚碇基础和沉井锚碇基础的优点，地层适应性好，本发明的施工控制方法可以提高锚碇基础的施工质量、加快施工速度。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，包括：

步骤一、设计隔仓式地连墙锚碇基础结构，并将隔仓式地连墙的交叉点处均设置为一期槽段，二期槽段均设置于隔仓式地连墙的非交叉点处；

步骤二、将加工好的一期钢箱接头节段在施工现场拼接为整体形成一期钢箱接头，且拼接完成后的一期钢箱接头纵向偏差小于5mm；

步骤三、一期成槽施工；

步骤四、在一期成槽内安装一期钢箱接头；

步骤五、可视化浇筑一期成槽内的钢箱混凝土，完成一期槽段施工；

步骤六、一期槽段施工完成后，根据设计图纸加工二期钢筋笼，然后进行二期成槽施工、安装二期钢筋笼、浇筑混凝土，完成二期槽段施工；

步骤七、上述地连墙施工完成后，进行隔仓式地连墙的地基加固施工；

步骤八、地基加固施工完成后，进行隔仓式地连墙内部基坑的开挖施工，然后在基坑内从下至上依次进行水下封底、底板、填芯体、顶板的施工，完成隔仓式地连墙锚碇基础的施工。

优选的是，设计的隔仓式地连墙锚碇基础结构包括：

隔仓式地连墙，其包括外侧地连墙和内侧分隔地连墙，内侧分隔地连墙将外侧地连墙所围成的封闭区域分隔为若干个小隔仓；

地基加固体，其包括外侧地连墙所围成的封闭区域内的超高压旋喷桩加固体；

内部结构，其包括从下至少依次设置的水下封底、底板、填芯体、顶板。

优选的是，所述步骤二中拼接为整体的一期钢箱接头的纵向偏差测量方法为：

将一期钢箱接头平放在平整度满足设计要求的胎架上，并在一期钢箱接头上表面中轴线上布置三个光学棱镜，其沿一期钢箱接头长度方向均匀布置在上、中、下三点；

在一期钢箱接头外侧布置一台全站仪，采集三个光学棱镜的大地坐标(x₁、y₁、z₁)、(x₂、y₂、z₂)、(x₃、y₃、z₃)，并分别计算一期钢箱接头在x和z方向上的偏差：

n_x＝(max(x₁,x₂,x₃)-min(x₁,x₂,x₃))；n_z＝(max(z₁,z₂,z₃)-min(z₁,z₂,z₃))；

当max(n_x，n_z)<5mm时，纵向偏差合格，进行下一步施工，反之纵向偏差不合格，重新拼接一期钢箱接头。

优选的是，所述步骤三中一期成槽施工时，槽孔内充满膨润土泥浆，泥浆性能通过泥浆智能控制系统进行自动调整，所述泥浆智能控制系统包括泥浆性能参数检测装置、循环泥浆池、新浆池、新浆膨化池和制浆站，所述泥浆性能参数检测装置用于检测循环泥浆池中泥浆的比重、PH值、粘度、含砂率参数，循环泥浆池、新浆池、新浆膨化池和制浆站依次连通，所述新浆池中设置有第二泵，其用于将新浆池中的泥浆泵至循环泥浆池，所述新浆膨化池中设置有第一泵，其用于将新浆膨化池中的泥浆泵至新浆池，所述循环泥浆池中的泥浆充入至槽孔内；

所述泥浆智能控制系统的具体控制方法为：

当泥浆性能参数检测装置检测到循环泥浆池中泥浆比重大于1.2或PH值大于11或粘度大于35s或含砂率大于4％时，启动第二泵，将新浆池中的新浆抽至循环泥浆池，直至循环泥浆池中泥浆比重小于1.2、PH值小于11、粘度小于35s、含砂率小于4％时，关闭第二泵，记录由新浆池泵入循环泥浆池的体积V₁；

第二泵启动时，同时启动制浆站，按预先设定的新浆配比拌制新浆，拌制体积为V₁，并输送至新浆膨化池膨化，待膨化24h后，打开第一泵，将充分膨化的新浆抽至新浆池，即完成一次循环泥浆性能智能控制。

优选的是，所述步骤三中一期成槽施工时，每间隔20m或4h利用成槽检测装备对成槽垂直度进行一次检测，所述成槽检测装备包括工控主机、电动卷扬机、检测探头、一对钢丝绳和电缆，所述电动卷扬机设置于待测槽段的槽口中心，所述检测探头通过两侧的一对钢丝绳和中间的电缆连接至所述电动卷扬机上并位于待测槽段内，所述电动卷扬机也通过电缆连接至工控主机，所述电动卷扬机上的卷筒分别缠绕一对钢丝绳和电缆，所述电动卷扬机的卷筒通过交流电机驱动正反转，所述电动卷扬机内还设置有深度传感器，其用于获取所述检测探头所处的深度，所述检测探头包括防扭连接件、密封筒、陀螺仪、固定长杆、四根测臂和固定圆盘，所述防扭连接件位于所述密封筒的顶部，一对钢丝绳对称连接于所述防扭连接件上，所述陀螺仪设置于所述密封筒的内部，用于测量检测探头的方位角，所述电缆穿过所述防扭连接件中心后连接至所述陀螺仪，所述固定长杆连接至所述密封筒的底部中心，四根测臂呈正交关系设置于所述密封筒底部，所述测臂顶端与所述密封筒铰接且通过压力弹簧设置为仅沿测臂与固定长杆的竖向轴线组成的平面内转动，所述测臂顶端设置倾角传感器，用于测量测臂张开角度，所述固定圆盘中心具有所述固定长杆穿过的通孔，所述固定圆盘顶面设置有一圈挡环，其用于将四根测臂的下端限位于其内，所述工控主机用于控制电动卷扬机动作，读取深度传感器、陀螺仪以及倾角传感器获取的数据并计算显示结果。

优选的是，所述成槽检测装备对成槽垂直度进行检测的方法为：

S1：在待测槽口安装成槽检测装备，使其为初始状态，四根测臂通过固定圆盘限位为竖直状态，检测探头陀螺仪数据归零；

S2：通过电动卷扬机将检测探头放入待测槽段内，根据电动卷扬机内的深度传感器读取检测探头所处的深度位置，确定槽深H；

S3：人工通过探头电缆和钢丝绳的松紧判断检测探头是否到达槽底，是则进入下一步骤，否则跳到S2；

S4：设置检测探头提升深度间隔为L，则检测过程中数据组数N＝H/L；

S5：快速提拉钢丝绳和电缆，利用泥浆阻力使固定圆盘向下脱开，四根测臂在压力弹簧的作用下向外张开，分别抵在待测槽段槽壁的四个侧面；

S6：通过倾角传感器获取的数据判断测臂是否张开，是则进入下一步骤，否则跳到步骤S5；

S7：通过电动卷扬机根据设定的深度间隔L缓慢提升检测探头，读取并储存深度传感器、陀螺仪和倾角传感器测得的深度h_j、探头方位角cosα_j和四根测臂的张开角其中，j＝1,2,3，…N，i＝1,2,3,4；

S8：工控主机根据读取的深度、探头方位角、测臂张开角信息，计算出成槽宽度、长度和垂直度，并绘制出槽壁深度-成槽宽度曲线、槽壁深度-成槽长度曲线，深度-成槽垂直度曲线以及成槽垂直度；计算成槽宽度、长度和垂直度具体方法如下：

以相对的一对第一测臂和第三测臂为例，计算出第一测臂和第三测臂所检测出的半槽宽：

测点深度按下式进行修正：

通过线性插值计算出每一个标准深度h_j下所检测出的半槽宽B₁和B₂，相加得到成槽宽度B；

按照上述方法计算第二测臂和第四测臂所检测出的半槽长；

根据每一个标准深度下所检测出的半槽宽以及半槽长，生成该深度对应的一个矩形截面，利用非均匀有理样条方法将这些矩形截面在深度上连接起来，形成槽壁三维形态；

根据每一个标准深度下的矩形截面确定矩形中心坐标，矩形中心坐标就是槽壁中心坐标，将槽壁中心左边沿深度连接起来形成槽孔孔斜曲线，其与轴线在槽段宽度、长度方向的偏差角度即为对应的垂直度；

S9：根据深度h_j判断检测探头是否到达检测槽段的槽口，如果h_j<0，则进入下一步骤，否则继续步骤S6；

S10：停止提升检测探头，检测完成。

优选的是，所述步骤五中混凝土浇筑可视化具体包括水下混凝土液面实时监测和导管安装长度实时监测两部分；

水下混凝土液面实时监测具体为：在一期钢箱接头及二期钢筋笼制作时，提前安装分辨率为0.2m的温度光纤，在混凝土浇筑时，通过温度光纤解调设备监测温度光纤的温度变化，根据温度的变化，反映混凝土液面高度；

导管安装长度实时监测具体为：在每一节导管上安装一个包含导管长度信息的芯片，在导管架上安装电磁感应装置，每拆除一节导管时，电磁感应装置自动计数，将导管总长度减去被拆除的导管长度，即可得到剩余导管的长度。

优选的是，所述步骤八中基坑开挖控制方法为：

在内侧分隔地连墙的交叉点处布置覆盖内侧隔仓的克令吊，在内侧分隔地连墙顶部布置皮带式水平运输机，将内侧隔仓开挖的土方运至基坑外侧；

隔仓分层开挖，通过声呐探测技术对各隔仓开挖标高进行自动采集，并传输给控制系统，每层开挖深度为2m，当相邻隔仓开挖标高差超过2m时，控制系统发出警报；

在地连墙钢筋笼上提前布置应变计，通过控制系统实时获取应力值，当地连墙内应力小于容许应力时，继续开挖下一层，当地连墙内应力超过容许应力时，控制系统发出警报，停止开挖泥面较深的隔仓，开挖泥面较浅的相邻隔仓，直至所有相邻隔仓泥面高差小于0.3m，继续开挖下一层，直至完成所有隔仓的开挖，容许应力阈值为浇筑混凝土容许抗拉应力。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本申请针对设计的特殊隔仓式地连墙锚碇基础结构提出一种新的施工方法，可以提高锚碇基础的施工质量、加快施工速度。

2、本申请的隔仓式地连墙锚碇基础同时具备地连墙锚碇基础和沉井锚碇基础的优点，地层适应性好，克服常规地下连续墙锚碇基础和沉井基础的缺点，满足超大型悬索桥的建设施工需求。

3、本申请在成槽施工过程中，槽内的泥浆性能通过泥浆智能控制系统进行自动调整，以高质量泥浆保证成槽质量。

4、本申请在成槽过程中，每间隔20m或4h利用高适应性成槽检测装备对成槽垂直度进行一次检测，以实现“勤测勤纠”，保证高精度成槽，该设备检测精度不受泥浆性质影响，无需提前进行清孔换浆，没有检测盲区，可自动计算成槽垂直度并根据设定阈值进行报警，可实时生成槽孔三维孔形。

5、本申请在成槽混凝土浇筑过程中，通过水下混凝土液面高度、导管安装长度，可视化浇筑，实时反映水下混凝土的浇筑进度以及导管埋深，确保导管不被拔离混凝土并保持2～4m的埋深，控制水下混凝土浇筑质量，避免埋管过深或误操作拔出导管导致的水下混凝土浇筑事故。

6、本申请利用基坑土方开挖智能化施工控制方法，实现隔仓式地连墙干开挖快速出土、水下开挖各隔仓均衡取土，实现高效安全施工。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明隔仓式地连墙锚碇基础的平面示意图；

图2为本发明图1中隔仓式地连墙锚碇基础的A-A剖面图；

图3为本发明一期钢箱接头纵向偏差测量方法示意图；

图4为本发明泥浆智能控制系统的结构示意图；

图5为本发明地连墙的平面结构示意图；

图6为本发明成槽检测装备的结构示意图；

图7为本发明成槽检测装备的检测探头的结构示意图；

图8为本发明成槽检测装备检测过程及程序控制的流程图；

图9为本发明成槽检测装备检测过程中测臂位置俯视图；

图10为本发明成槽检测装备检测过程中测臂位置主视图；

图11为本发明成槽检测装备检测的槽壁三维形态示意图；

图12为本发明基坑开挖控制流程图。

附图标记说明：1、外侧地连墙，2、内侧分隔地连墙，3、地基加固体，4、水下封底，5、底板，6、填芯，7、顶板，8、光学棱镜，9、一期钢箱接头，10、全站仪，11、泥浆性能参数检测装置，12、循环泥浆池，13、新浆池，14、新浆膨化池，15、制浆站，16、一期槽段，17、二期槽段，18、工控主机，19、电动卷扬机，20、检测探头，21、钢丝绳，22、电缆，23、待测槽段，24、防扭连接件，25、密封筒，26、陀螺仪，27、固定长杆，28、测臂，29、固定圆盘，30、倾角传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。

如图1至12所示，本发明提供一种隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，包括：

步骤一、设计隔仓式地连墙锚碇基础结构，如图1和图2所示，并将隔仓式地连墙的交叉点处均设置为一期槽段16，二期槽段17均设置于隔仓式地连墙的非交叉点处，如图5所示；

步骤二、将在工厂加工好的9m一节的一期钢箱接头9节段运送至施工现场，在施工现场拼接为整体形成一期钢箱接头9，且拼接完成后的一期钢箱接头9纵向偏差小于5mm为合格；

步骤三、一期成槽施工；当单位时间内导墙口钢丝绳21振幅超过5cm的频率不大于0.2时或铣斗偏转角不大于0.05°时或铣斗平面坐标偏移不大于7.5cm时，成槽合格，完成一期槽成槽；

步骤四、在一期成槽内安装一期钢箱接头9；一期钢箱接头9入槽时，利用智能导向架对一期钢箱接头9进行导向、调平，确保一期钢箱接头9安装垂直度。智能导向架具备自动调平功能，可消除导墙高差对一期钢箱接头9安装垂直度的影响；

步骤五、可视化浇筑一期成槽内的钢箱混凝土，完成一期槽段16施工；

步骤六、一期槽段16施工完成后，根据设计图纸加工二期钢筋笼，然后进行二期成槽施工、安装二期钢筋笼、浇筑混凝土，完成二期槽段17施工；

步骤七、上述地连墙施工完成后，进行隔仓式地连墙的地基加固施工；地基加固施工工艺为超高压旋喷工艺，正式施工前，需进行引孔施工。引孔施工时，在钻杆底部进行引孔垂直度控制，使得引孔垂直度不大于1/500。

步骤八、地基加固施工完成后，进行隔仓式地连墙内部基坑的开挖施工，基坑开挖过程中，墙面凿毛采用智能凿毛机器人，然后在基坑内从下至上依次进行水下封底4、底板5、填芯6体、顶板7的施工，施工时，采用大体积混凝土温度控制系统，根据温度传感器监测数据控制冷凝水系统，确保底板5、填芯6体、顶板7不出现温度裂缝，完成隔仓式地连墙锚碇基础的施工。

在上述技术方案中，如图5所示，阴影部分为一期槽段16，阴影部分之间的白色部分为二期槽段17。施工时，先施工一期槽段16，待与某二期槽段17相邻的一期槽段16均施工完成后，方可施工已施工完成的一期槽段16之间的二期槽段17。一期槽段16施工时，先挖槽，挖槽完成后，将一期钢箱接头9放入已挖好的槽段中；二期槽段17施工时，先挖槽，挖槽完成后，将二期钢筋笼放入已挖好的槽段中，再浇筑混凝土，完成整个隔仓式地连墙的施工。

在另一种技术方案中，如图1和图2所示，设计的隔仓式地连墙锚碇基础结构包括：

隔仓式地连墙，其包括外侧地连墙1和内侧分隔地连墙2，内侧分隔地连墙2将外侧地连墙1所围成的封闭区域分隔为若干个小隔仓；

地基加固体3，其包括外侧地连墙1所围成的封闭区域内的超高压旋喷桩加固体；

内部结构，其包括从下至少依次设置的水下封底4、底板5、填芯6体、顶板7。

在另一种技术方案中，如图3所示，所述步骤二中拼接为整体的一期钢箱接头9的纵向偏差测量方法为：

将一期钢箱接头9平放在平整度满足设计要求的胎架上，并在一期钢箱接头9上表面中轴线上布置三个光学棱镜8，其沿一期钢箱接头9长度方向均匀布置在上、中、下三点；

在一期钢箱接头9外侧附近布置一台全站仪10，采集三个光学棱镜8的大地坐标(x₁、y₁、z₁)、(x₂、y₂、z₂)、(x₃、y₃、z₃)，并分别计算一期钢箱接头9在x和z方向上的偏差：

n_x＝(max(x₁,x₂,x₃)-min(x₁,x₂,x₃))；n_z＝(max(z₁,z₂,z₃)-min(z₁,z₂,z₃))；

当max(n_x，n_z)<5mm时，纵向偏差方为合格，进行下一步施工，反之纵向偏差不合格，重新拼接一期钢箱接头9。

在另一种技术方案中，如图4所示，所述步骤三中一期成槽施工时，槽孔内充满膨润土泥浆，泥浆性能通过泥浆智能控制系统进行自动调整，所述泥浆智能控制系统包括泥浆性能参数检测装置11、循环泥浆池12、新浆池13、新浆膨化池14和制浆站15，所述泥浆性能参数检测装置11用于检测循环泥浆池12中泥浆的比重、PH值、粘度、含砂率参数，循环泥浆池12、新浆池13、新浆膨化池14和制浆站15依次连通，所述新浆池13中设置有第二泵，其用于将新浆池13中的泥浆泵至循环泥浆池12，所述新浆膨化池14中设置有第一泵，其用于将新浆膨化池14中的泥浆泵至新浆池13，所述循环泥浆池12中的泥浆充入至槽孔内；

所述泥浆智能控制系统的具体控制方法为：

当泥浆性能参数检测装置11检测到循环泥浆池12中泥浆比重大于1.2或PH值大于11或粘度大于35s或含砂率大于4％时，启动第二泵，将新浆池13中的新浆抽至循环泥浆池12，直至循环泥浆池12中泥浆比重小于1.2、PH值小于11、粘度小于35s、含砂率小于4％时，关闭第二泵，记录由新浆池13泵入循环泥浆池12的体积V₁；

第二泵启动时，同时启动制浆站15，按预先设定的新浆配比拌制新浆，拌制体积为V₁，并输送至新浆膨化池14膨化，待膨化24h后，打开第一泵，将充分膨化的新浆抽至新浆池13，即完成一次循环泥浆性能智能控制。

在上述技术方案中，二期成槽施工时，槽孔内充满膨润土泥浆，泥浆性能也通过泥浆智能控制系统进行自动调整。泥浆智能控制系统及方法将成槽泥浆的性能参数与规范要求的性能参数自动对比，自动计算需要添加的掺加剂的数量，通过自动投料模块，实现泥浆性能智能调整，以高质量泥浆保证成槽质量。上述自动化过程是泥浆智能控制系统搭载控制器，自动获取数据并进行对比之后，自动控制各设备的动作，此为常规控制技术手段，在此不再赘述。

在另一种技术方案中，如图6和图7所示，所述步骤三中一期成槽施工时，每间隔20m或4h利用成槽检测装备对成槽垂直度进行一次检测，所述成槽检测装备包括工控主机18、电动卷扬机19、检测探头20、一对钢丝绳21和电缆22，所述电动卷扬机19设置于待测槽段23的槽口中心，所述检测探头20通过两侧的一对钢丝绳21和中间的电缆22连接至所述电动卷扬机19上并位于待测槽段23内，所述电动卷扬机19也通过电缆22连接至工控主机18，所述电动卷扬机19上的卷筒分别缠绕一对钢丝绳21和电缆22，所述电动卷扬机19的卷筒通过交流电机驱动正反转，所述电动卷扬机19内还设置有深度传感器，其用于获取所述检测探头20所处的深度，所述检测探头20包括防扭连接件24、密封筒25、陀螺仪26、固定长杆27、四根测臂28和固定圆盘29，所述防扭连接件24位于所述密封筒25的顶部，一对钢丝绳21对称连接于所述防扭连接件24上，所述陀螺仪26设置于所述密封筒25的内部，用于测量检测探头20的方位角，所述电缆22穿过所述防扭连接件24中心后连接至所述陀螺仪26，所述固定长杆27连接至所述密封筒25的底部中心，四根测臂28呈正交关系设置于所述密封筒25底部，所述测臂28顶端与所述密封筒25铰接且通过压力弹簧设置为仅沿测臂28与固定长杆27的竖向轴线组成的平面内转动，所述测臂28顶端设置倾角传感器30，用于测量测臂28张开角度，所述固定圆盘29中心具有所述固定长杆27穿过的通孔，所述固定圆盘29顶面设置有一圈挡环，其用于将四根测臂28的下端限位于其内，所述工控主机18用于控制电动卷扬机19动作，读取深度传感器、陀螺仪26以及倾角传感器30获取的数据并计算显示结果。

在上述技术方案中，成槽过程中，每间隔20m或4h利用高适应性成槽检测装备对成槽垂直度进行一次检测，以实现“勤测勤纠”，保证高精度成槽，该系统检测精度不受泥浆性质影响，无需提前进行清孔换浆，没有检测盲区，可自动计算成槽垂直度并根据设定阈值进行报警，可实时生成槽孔三维孔形。当然二期成槽过程中也采用相同的装备及方法进行检测。四根测臂28以固定长杆27为中心呈矩形分布于固定长杆27外周，四根测臂28初始状态时如图7所示被固定圆盘29限位，当固定圆盘29拆除后，四根测臂28在压力弹簧的作用下向外张开呈如图10所示的状态。钢丝绳21为防扭转钢丝绳21，电动卷扬机19的卷筒通过交流电机驱动正反转，用于将检测探头20下放或提升。防扭连接件24位于密封筒25顶部，将钢丝绳21和探头电缆22与检测探头20连接，同时防止检测探头20发生较大的扭转。

在另一种技术方案中，如图8至11所示，所述成槽检测装备对成槽垂直度进行检测的方法为：

S1：在待测槽口安装成槽检测装备，使其为初始状态，四根测臂28通过固定圆盘29限位为竖直状态，检测探头20陀螺仪26数据归零；

S2：通过电动卷扬机19将检测探头20放入待测槽段23内，根据电动卷扬机19内的深度传感器读取检测探头20所处的深度位置，确定槽深H；

S3：人工通过探头电缆22和钢丝绳21的松紧判断检测探头20是否到达槽底，是则进入下一步骤，否则跳到S2；

S4：设置检测探头20提升深度间隔为L，则检测过程中数据组数N＝H/L；

S5：快速提拉钢丝绳21和电缆22，利用泥浆阻力使固定圆盘29向下脱开，四根测臂28在压力弹簧的作用下向外张开，分别抵在待测槽段23槽壁的四个侧面；

S6：通过倾角传感器30获取的数据判断测臂28是否张开，是则进入下一步骤，否则跳到步骤S5；

S7：通过电动卷扬机19根据设定的深度间隔L缓慢提升检测探头20，读取并储存深度传感器、陀螺仪26和倾角传感器30测得的深度h_j、探头方位角cosα_j和四根测臂28的张开角其中，j＝1,2,3，…N，i＝1,2,3,4；

S8：工控主机18根据读取的深度、探头方位角、测臂28张开角信息，计算出成槽宽度、长度和垂直度，并绘制出槽壁深度-成槽宽度曲线、槽壁深度-成槽长度曲线，深度-成槽垂直度曲线以及成槽垂直度；计算成槽宽度、长度和垂直度具体方法如下：

以相对的一对第一测臂和第三测臂为例，如图9和图10所示，通过传统的几何方法计算出第一测臂和第三测臂所检测出的半槽宽：

虽然四个测点都是检测探头20在同一深度位置测得，但由于四根测臂28张开的角度可能存在差异，测点的实际深度可能并不一致，不能简单将半槽宽相加得到槽宽，通过测臂28顶端对应的深度来计算测臂28底部对应的深度，应对测点深度按下式进行修正：

通过线性插值计算出每一个标准深度h_j下所检测出的半槽宽B₁和B₂，相加得到成槽宽度B；例如根据4m和6m处对应的槽宽来通过线性插值，计算出5m这个位置的半槽宽，提高检测效率；

按照上述方法计算第二测臂和第四测臂所检测出的半槽长；

根据每一个标准深度下所检测出的半槽宽以及半槽长，生成该深度对应的一个矩形截面，利用非均匀有理样条方法将这些矩形截面在深度上连接起来，形成槽壁三维形态，如图11所示；

根据每一个标准深度下的矩形截面确定矩形中心坐标，矩形中心坐标就是槽壁中心坐标，将槽壁中心左边沿深度连接起来形成槽孔孔斜曲线，其与轴线在槽段宽度、长度方向的偏差角度即为对应的垂直度；

S9：根据深度h_j判断检测探头20是否到达检测槽段的槽口，如果h_j<0，则进入下一步骤，否则继续步骤S6；

S10：停止提升检测探头20，检测完成。

在上述技术方案中，本申请采用的陀螺仪26检测精度为0.5°，倾角传感器30检测精度为0.07°，深度传感器精度为0.2％，使得整个成槽检测装备的整体检测精度较高，并且成槽检测装备检测操作快捷方便，检测装备重量较小，移动方便，设备操作简单，完成单幅槽段检测时间<10min，四根测臂28可以分别支撑在槽段的四个侧面，一次完成槽宽度、长度和垂直度的检测，提高检测效率。

在另一种技术方案中，所述步骤五中混凝土浇筑可视化具体包括水下混凝土液面实时监测和导管安装长度实时监测两部分；

水下混凝土液面实时监测具体为：在一期钢箱接头9及二期钢筋笼制作时，提前安装分辨率为0.2m的温度光纤，在混凝土浇筑时，通过温度光纤解调设备监测温度光纤的温度变化，根据温度的变化，反映混凝土液面高度；利用的原理是，混凝土浇筑时会释放水化热，与环境温度产生温差，温度光纤埋在混凝土里面的部分与在环境中的部分，存在温度差异，以此实现对混凝土与环境分界面的判断；

导管安装长度实时监测具体为：在每一节导管上安装一个包含导管长度信息的芯片，在导管架上安装电磁感应装置，每拆除一节导管时，电磁感应装置自动计数，将导管总长度减去被拆除的导管长度，即可得到剩余导管的长度。

在上述技术方案中，利用提前安装在一期钢箱接头9或二期钢筋笼内部的传感器，可以实时测量混凝土浇筑标高，结合可自动记录导管长度的智能导管，实现可视化浇筑。根据水下混凝土液面高度、导管安装长度，即可实时反映水下混凝土的浇筑进度以及导管埋深，确保导管不被拔离混凝土并保持2～4m的埋深，控制水下混凝土浇筑质量，避免埋管过深或误操作拔出导管导致的水下混凝土浇筑事故。

在另一种技术方案中，如图12所示，所述步骤八中基坑开挖控制方法为：

在内侧分隔地连墙2的交叉点处布置覆盖内侧隔仓的克令吊，在内侧分隔地连墙2顶部布置皮带式水平运输机，将内侧隔仓开挖的土方运至基坑外侧；

隔仓分层开挖，通过声呐探测技术对各隔仓开挖标高进行自动采集，并传输给控制系统，每层开挖深度为2m，当相邻隔仓开挖标高差超过2m时，控制系统发出警报；

在地连墙钢筋笼上提前布置应变计，即应力、应变监测传感器作为数据采集硬件，通过控制系统实时获取应力值，当地连墙内应力小于容许应力即设计值时，继续开挖下一层，当地连墙内应力超过容许应力时，控制系统发出警报，需立即采取减小相邻隔仓开挖标高差的措施，停止开挖泥面较深的隔仓，开挖泥面较浅的相邻隔仓，直至所有相邻隔仓泥面高差小于0.3m，继续开挖下一层，直至完成所有隔仓的开挖，容许应力阈值为浇筑混凝土容许抗拉应力，一般取0.5Mpa。

在上述技术方案中，传统地连墙基坑采用坑内水平集土，坑边垂直出土即可完成基坑开挖作业；而大型沉井基础一般采用水下吸泥作业。但本发明中的隔仓式地连墙锚碇基础，同时具备上述两种结构的特点，上述两种结构的开挖工艺均不适用，因此，提出皮带式运输机水平出土工艺，实现内侧隔仓土方开挖。该工艺的优点是，相比于大吨位塔吊出土，出土速度快、造价低。同时采用多隔仓均衡取土技术、内侧分隔地连墙2应力、变形监测系统实现基坑开挖的安全高效施工。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、设计隔仓式地连墙锚碇基础结构，并将隔仓式地连墙的交叉点处均设置为一期槽段，二期槽段均设置于隔仓式地连墙的非交叉点处；

步骤二、将加工好的一期钢箱接头节段在施工现场拼接为整体形成一期钢箱接头，且拼接完成后的一期钢箱接头纵向偏差小于5mm；

步骤三、一期成槽施工；一期成槽施工时，每间隔20m或4h利用成槽检测装备对成槽垂直度进行一次检测，所述成槽检测装备包括工控主机、电动卷扬机、检测探头、一对钢丝绳和电缆，所述电动卷扬机设置于待测槽段的槽口中心，所述检测探头通过两侧的一对钢丝绳和中间的电缆连接至所述电动卷扬机上并位于待测槽段内，所述电动卷扬机也通过电缆连接至工控主机，所述电动卷扬机上的卷筒分别缠绕一对钢丝绳和电缆，所述电动卷扬机的卷筒通过交流电机驱动正反转，所述电动卷扬机内还设置有深度传感器，其用于获取所述检测探头所处的深度，所述检测探头包括防扭连接件、密封筒、陀螺仪、固定长杆、四根测臂和固定圆盘，所述防扭连接件位于所述密封筒的顶部，一对钢丝绳对称连接于所述防扭连接件上，所述陀螺仪设置于所述密封筒的内部，用于测量检测探头的方位角，所述电缆穿过所述防扭连接件中心后连接至所述陀螺仪，所述固定长杆连接至所述密封筒的底部中心，四根测臂呈正交关系设置于所述密封筒底部，所述测臂顶端与所述密封筒铰接且通过压力弹簧设置为仅沿测臂与固定长杆的竖向轴线组成的平面内转动，所述测臂顶端设置倾角传感器，用于测量测臂张开角度，所述固定圆盘中心具有所述固定长杆穿过的通孔，所述固定圆盘顶面设置有一圈挡环，其用于将四根测臂的下端限位于其内，所述工控主机用于控制电动卷扬机动作，读取深度传感器、陀螺仪以及倾角传感器获取的数据并计算显示结果；

所述成槽检测装备对成槽垂直度进行检测的方法为：

S1：在待测槽口安装成槽检测装备，使其为初始状态，四根测臂通过固定圆盘限位为竖直状态，检测探头陀螺仪数据归零；

S2：通过电动卷扬机将检测探头放入待测槽段内，根据电动卷扬机内的深度传感器读取检测探头所处的深度位置，确定槽深H；

S3：人工通过探头电缆和钢丝绳的松紧判断检测探头是否到达槽底，是则进入下一步骤，否则跳到S2；

S4：设置检测探头提升深度间隔为L，则检测过程中数据组数N＝H/L；

S5：快速提拉钢丝绳和电缆，利用泥浆阻力使固定圆盘向下脱开，四根测臂在压力弹簧的作用下向外张开，分别抵在待测槽段槽壁的四个侧面；

S6：通过倾角传感器获取的数据判断测臂是否张开，是则进入下一步骤，否则跳到步骤S5；

S7：通过电动卷扬机根据设定的深度间隔L缓慢提升检测探头，读取并储存深度传感器、陀螺仪和倾角传感器测得的深度h_j、探头方位角cosα_j和四根测臂的张开角其中，j＝1,2,3，…N，i＝1,2,3,4；

S8：工控主机根据读取的深度、探头方位角、测臂张开角信息，计算出成槽宽度、长度和垂直度，并绘制出槽壁深度-成槽宽度曲线、槽壁深度-成槽长度曲线，深度-成槽垂直度曲线以及成槽垂直度；计算成槽宽度、长度和垂直度具体方法如下：

以相对的一对第一测臂和第三测臂为例，计算出第一测臂和第三测臂所检测出的半槽宽：

测点深度按下式进行修正：

通过线性插值计算出每一个标准深度h_j下所检测出的半槽宽B₁和B₂，相加得到成槽宽度B；

按照上述方法计算第二测臂和第四测臂所检测出的半槽长；

根据每一个标准深度下所检测出的半槽宽以及半槽长，生成该深度对应的一个矩形截面，利用非均匀有理样条方法将这些矩形截面在深度上连接起来，形成槽壁三维形态；

根据每一个标准深度下的矩形截面确定矩形中心坐标，矩形中心坐标就是槽壁中心坐标，将槽壁中心左边沿深度连接起来形成槽孔孔斜曲线，其与轴线在槽段宽度、长度方向的偏差角度即为对应的垂直度；

S9：根据深度h_j判断检测探头是否到达检测槽段的槽口，如果h_j<0，则进入下一步骤，否则继续步骤S6；

S10：停止提升检测探头，检测完成；

步骤四、在一期成槽内安装一期钢箱接头；

步骤五、可视化浇筑一期成槽内的钢箱混凝土，完成一期槽段施工；

步骤六、一期槽段施工完成后，根据设计图纸加工二期钢筋笼，然后进行二期成槽施工、安装二期钢筋笼、浇筑混凝土，完成二期槽段施工；

步骤七、上述地连墙施工完成后，进行隔仓式地连墙的地基加固施工；

步骤八、地基加固施工完成后，进行隔仓式地连墙内部基坑的开挖施工，在内侧分隔地连墙的交叉点处布置覆盖内侧隔仓的克令吊，在内侧分隔地连墙顶部布置皮带式水平运输机，将内侧隔仓开挖的土方运至基坑外侧；然后在基坑内从下至上依次进行水下封底、底板、填芯体、顶板的施工，完成隔仓式地连墙锚碇基础的施工；设计的隔仓式地连墙锚碇基础结构包括：

隔仓式地连墙，其包括外侧地连墙和内侧分隔地连墙，内侧分隔地连墙将外侧地连墙所围成的封闭区域分隔为若干个小隔仓；

地基加固体，其包括外侧地连墙所围成的封闭区域内的超高压旋喷桩加固体；

内部结构，其包括从下至少依次设置的水下封底、底板、填芯体、顶板。

2.如权利要求1所述的隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，其特征在于，所述步骤二中拼接为整体的一期钢箱接头的纵向偏差测量方法为：

将一期钢箱接头平放在平整度满足设计要求的胎架上，并在一期钢箱接头上表面中轴线上布置三个光学棱镜，其沿一期钢箱接头长度方向均匀布置在上、中、下三点；

在一期钢箱接头外侧布置一台全站仪，采集三个光学棱镜的大地坐标(x₁、y₁、z₁)、(x₂、y₂、z₂)、(x₃、y₃、z₃)，并分别计算一期钢箱接头在x和z方向上的偏差：

n_x＝(max(x₁,x₂,x₃)-min(x₁,x₂,x₃))；n_z＝(max(z₁,z₂,z₃)-min(z₁,z₂,z₃))；

当max(n_x，n_z)<5mm时，纵向偏差合格，进行下一步施工，反之纵向偏差不合格，重新拼接一期钢箱接头。

3.如权利要求1所述的隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，其特征在于，所述步骤三中一期成槽施工时，槽孔内充满膨润土泥浆，泥浆性能通过泥浆智能控制系统进行自动调整，所述泥浆智能控制系统包括泥浆性能参数检测装置、循环泥浆池、新浆池、新浆膨化池和制浆站，所述泥浆性能参数检测装置用于检测循环泥浆池中泥浆的比重、PH值、粘度、含砂率参数，循环泥浆池、新浆池、新浆膨化池和制浆站依次连通，所述新浆池中设置有第二泵，其用于将新浆池中的泥浆泵至循环泥浆池，所述新浆膨化池中设置有第一泵，其用于将新浆膨化池中的泥浆泵至新浆池，所述循环泥浆池中的泥浆充入至槽孔内；

所述泥浆智能控制系统的具体控制方法为：

当泥浆性能参数检测装置检测到循环泥浆池中泥浆比重大于1.2或PH值大于11或粘度大于35s或含砂率大于4％时，启动第二泵，将新浆池中的新浆抽至循环泥浆池，直至循环泥浆池中泥浆比重小于1.2、PH值小于11、粘度小于35s、含砂率小于4％时，关闭第二泵，记录由新浆池泵入循环泥浆池的体积V₁；

第二泵启动时，同时启动制浆站，按预先设定的新浆配比拌制新浆，拌制体积为V₁，并输送至新浆膨化池膨化，待膨化24h后，打开第一泵，将充分膨化的新浆抽至新浆池，即完成一次循环泥浆性能智能控制。

4.如权利要求1所述的隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，其特征在于，所述步骤五中混凝土浇筑可视化具体包括水下混凝土液面实时监测和导管安装长度实时监测两部分；

水下混凝土液面实时监测具体为：在一期钢箱接头及二期钢筋笼制作时，提前安装分辨率为0.2m的温度光纤，在混凝土浇筑时，通过温度光纤解调设备监测温度光纤的温度变化，根据温度的变化，反映混凝土液面高度；

导管安装长度实时监测具体为：在每一节导管上安装一个包含导管长度信息的芯片，在导管架上安装电磁感应装置，每拆除一节导管时，电磁感应装置自动计数，将导管总长度减去被拆除的导管长度，即可得到剩余导管的长度。

5.如权利要求1所述的隔仓式地连墙锚碇基础的施工控制方法，其特征在于，所述步骤八中基坑开挖控制方法为：

隔仓分层开挖，通过声呐探测技术对各隔仓开挖标高进行自动采集，并传输给控制系统，每层开挖深度为2m，当相邻隔仓开挖标高差超过2m时，控制系统发出警报；

在地连墙钢筋笼上提前布置应变计，通过控制系统实时获取应力值，当地连墙内应力小于容许应力时，继续开挖下一层，当地连墙内应力超过容许应力时，控制系统发出警报，停止开挖泥面较深的隔仓，开挖泥面较浅的相邻隔仓，直至所有相邻隔仓泥面高差小于0.3m，继续开挖下一层，直至完成所有隔仓的开挖，容许应力阈值为浇筑混凝土容许抗拉应力。