CN107059842B - 地下连续墙施工预制墙体配套施工设备及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下连续墙施工预制墙体配套施工设备及施工方法，预制墙体的主要设计在于预制墙体底部设有工作腔，工作腔四周的预制墙体底部为刃脚，预制墙体上、下两端设有导通工作腔的挖掘操作孔和出土孔；配套施工的设备主要包括底座、立架、升降工作台、挖掘机和吸土机，底座支撑连接立架，立架设有对预制墙体导向施工的导面，升降工作台配合挖掘机实现升降控制，挖掘机的挖掘臂、挖掘机头可穿过预制墙体的挖掘操作孔伸入施工地面实现开挖操作，吸土机通过吸土软管连接至预制墙体的出土孔顶端。施工时，预制墙体导向至施工位置，开启挖掘机和吸土机进行挖掘施工，预制墙体在自身重力及刃脚作用下实现沉降，完成预制墙体施工，施工效率高。

Description

地下连续墙施工预制墙体配套施工设备及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，是一种地下连续墙施工预制墙体配套施工设备及施工方法。

背景技术

地下连续墙作为截水、防渗、承重、挡水结构，是地下工程和深基础施工中应用较多的施工技术。现有施工技术，主要采用挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁。由于现有挖掘机械对垂直控制效果欠佳，所以一般需要在地下开挖的近地面先修筑导墙，由导墙实现挖掘施工的导向作业。显然，采用导墙以及泥浆护壁施工，不仅成本增加，且泥浆对环境污染较大，后期处理较为麻烦，费时费力，影响整体施工进度。为此，有待对现有地下连续墙施工进行改进。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种地下连续墙施工预制墙体配套施工设备及施工方法，使其解决现有地下连续墙施工较为繁琐、效率较低的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种地下连续墙施工预制墙体配套施工设备，该预制墙体设有从顶面导通至底面的挖掘操作孔和出土孔，预制墙体底部设有同时导通挖掘操作孔和出土孔的工作腔，且工作腔四周的墙体底部形成刃脚。该预制墙体通过设置挖掘操作孔和出土孔，从而适用于挖掘机从挖掘操作孔进入，对预制墙体底部对应的施工面进行挖掘操作，利用出土孔，则方便连接吸土软管和吸土机，方便将挖掘所产生的泥土及时排出。设置上述工作腔，且工作腔四周的墙体底部形成刃脚，则方便预制墙体依靠自重及刃脚对挖掘壁形成切割，从而挖掘同时，即实现预制墙体自动沉降到位，提高了施工效率。该设备包括底座、立架、升降工作台、挖掘机、吸土机，其结构要点在于所述底座上方连接立架，立架设有对所述预制墙体的施工进行导向的导面，底座设有适合所述预制墙体从底座上方穿至底座下方进入待施工位置的施工孔；所述立架上方设置与所述预制墙体施工方向一致的竖向导杆，竖向导杆上设置升降运动的所述升降工作台，升降工作台连接有相对于升降工作台作升降运动的挖掘机，且挖掘机数量与所述预制墙体的挖掘操作孔数量相对应；所述挖掘机包括挖掘臂、挖掘机头、控制器，挖掘臂相对于升降工作台呈升降设置，挖掘臂底部通过万向电动手臂连接挖掘机头，万向电动手臂的角度和挖掘机头的旋转由所述控制器电路控制；当所述立架导面对所述预制墙体导向时，所述挖掘机头正对于所述挖掘操作孔的正上方，当挖掘机头随挖掘臂向下运动时，挖掘机头穿过所述挖掘操作孔；所述吸土机连接吸土软管，吸土软管密封连接所述预制墙体的出土孔顶端。上述预制墙体配合该设备进行施工，不仅能有效对预制墙体施工进行导向控制，免去了现有技术需另筑导墙和泥浆护壁的繁琐，且同时集成了挖掘机，使预制墙体导向同时，自动完成挖掘施工和预制墙体施工，减少了施工分段进行的繁琐，提高了施工的效率。所述立架设置夹紧机构和导向机构，夹紧机构包括动力缸、摆臂、操作杆、压辊，所述动力缸一端铰接定位于所述立架上相对于导面的背面，动力缸另一端的活塞杆铰接连接操作杆，操作杆两端活动连接对称设置的所述摆杆一端，摆杆中部摆动定位于所述立架的两侧，对称摆杆的另一端活动轴接所述压辊；所述动力缸、摆臂、操作杆、压辊之间的联动状态为：动力缸联动操作杆摆动，操作杆联动摆杆沿摆杆中部形成摆动，摆杆联动所述压辊朝所述立架的导面压紧或远离所述导面；所述导向机构包括至少一对对所述立架导面上的预制墙体两侧进行夹持导向的导轮，该对导轮分别旋转定位于所述立架的两侧，且导轮与立架之间为装卸式连接。通过上述夹紧机构和导向机构，使得上述设备对预制墙体形成更加稳定的导向，同时通过调节动力缸的作用力，能有效控制压辊对预制墙体的夹紧作用力，从而控制预制墙体导向运动的速度，以利于安全、稳定施工。

上述预制墙体中，所述预制墙体设有一对对称设置的所述挖掘操作孔，所述出土孔位于挖掘操作孔的对称中心线上。该结构作为预制墙体较佳的实施结构，设计使用较为合理。所述预制墙体两侧分别设有呈互补配合的凹槽和凸台，通过凹槽和凸台使相邻预制墙体相互间结合更为可靠，结合的连接缝中注浆后实现防水防漏。

上述地下连续墙施工预制墙体配套施工设备中，所述立架底部与所述底座之间为铰接，即立架相对于底座呈翻转设置，立架上相对所述导面的背面与所述底座上表面之间通过第一液压缸连接形成支撑，第一液压缸一端的活塞杆与立架上相对导面的背面活动铰接定位，第一液压缸另一端与底座上表面活动铰接定位。通过上述结构，使设备能够调节预制墙体相对于施工面的导向角度，保证预制墙体与施工面之间的垂直度。

上述地下连续墙施工预制墙体配套施工设备中，所述升降工作台包括升降座和平移座，所述升降座与所述立架上方的竖向导杆呈升降配合，升降座安装第一升降电机，所述竖向导杆沿杆长方向设有直齿，所述第一升降电机输出端连接第一齿轮，并通过第一齿轮与所述竖向导杆的直齿配合；所述平移座安装第二升降电机，所述挖掘臂与所述平移座呈升降滑动配合，且挖掘臂沿臂长方向设有直齿，所述第二升降电机输出端连接第二齿轮，并通过第二齿轮与所述挖掘臂的直齿配合；所述平移座相对于升降座上表面为限位平移滑动设置，平移座底部固定连接第二液压缸，第二液压缸的活塞杆固定连接所述升降座，由第二液压缸控制平移座相对于升降座限位平移滑动，且限位平移滑动的行程使所述挖掘机在非工作状态时，挖掘机不阻碍所述预制墙体吊装至所述立架的导面，当挖掘机工作时，挖掘机的挖掘机头正对于预制墙体挖掘操作孔的正上方。通过上述结构，使升降工作台和挖掘机在预制墙体吊装至立架导面时，不会对预制墙体形成干涉，使预制墙体安全、顺利地吊装至立架导面上进行导向施工。

进一步的，所述平移座设有防护栏和伸缩梯，伸缩梯展开的长度限定为当所述升降工作台降到最低位置时，伸缩梯底部接触所述底座所在的支撑面。通过该结构，方便操作人员上下升降工作台，同时确保操作人员在升降工作台作业的安全性。

上述地下连续墙施工预制墙体配套施工设备中，所述底座设有移动滚轮和高度可调式支撑脚。通过该种结构，方便设备整体的搬运，以及使底座能适应不同的施工地面。

该地下连续墙施工预制墙体配套施工设备的施工方法为：首先将所述预制墙体吊装至指定施工位置，然后将挖掘机的挖掘机头由预制墙体上方沿挖掘操作孔穿至预制墙体下方，同时预制墙体的出土孔顶部密封连接吸土软管，吸土软管外接吸土机；接下来，开启挖掘机和吸土机，由挖掘机对预制墙体下方的施工地面进行挖掘操作，挖掘面积范围小于预制墙体底部面积范围，且保持预制墙体底部与挖掘机头之间保留间隙；随着挖掘机伸入挖掘，由所述吸土机将预制墙体底部工作腔内挖掘产生的泥土排出，预制墙体依靠自身的重力以及底部工作腔四周的刃脚实现对挖掘壁的切割，实现预制墙体自动沉降，直至沉降到位；沉降到位后，控制挖掘机脱离预制墙体的挖掘操作孔，通过预制墙体的挖掘操作孔对预制墙体底部的工作腔进行混凝土浇注填充，即完成一块预制墙体的施工；以上述方式循序施工预制墙体，即可完成地下连续墙的施工。

上述施工方法中，所述预制墙体施工时进行施工导向，并控制预制墙体沉降速度。

本发明预制墙体结构生产简单，施工操作方便，且与之配合使用的设备能够实现挖掘施工和预制墙体施工同时进行，无需泥浆护壁，减少了施工分段进行的繁琐，提高了施工效率，施工较为环保无污染。适合作为建筑领域中各类预制墙体和施工配套设备使用，或同类施工方法的改进。

附图说明

图1是本发明预制墙体的立体结构示意图。

图2是本发明预制墙体的剖视结构示意图。

图3是本发明设备的立体结构示意图。

图4是本发明设备使用状态的立体结构示意图。

图5是本发明设备的使用状态一结构示意图。

图6是本发明设备的使用状态二结构示意图。

图7是本发明设备的使用状态三结构示意图。

图中序号及名称为：1、预制墙体，101、挖掘操作孔，102、出土孔，103、防水凹槽，104、防水凸块，105、工作腔，106、刃脚，2、底座，201、施工孔，3、移动滚轮，4、支撑脚，5、立架，501、导面，6、竖向导杆，7、升降座，8、第一升降电机，9、平移座，10、挖掘机，1001、挖掘臂，1002、万向电动手臂，1003、挖掘机头，11、第二升降电机，12、第一液压缸，13、导轮，14、压辊，15、摆臂，16、操作杆，17、动力缸，18、第二液压缸，19、伸缩梯，20、吸土软管。

具体实施方式

现结合附图，对本发明作进一步描述。

如图1、图2所示，该地下连续墙施工预制墙体1呈立方形，预制墙体两侧设有呈互补配合的凹槽103和凸台104，预制墙体设有从顶面导通至底面的一对挖掘操作孔101和一个出土孔102，挖掘操作孔相对于预制墙体呈对称设置，出土孔位于该对挖掘操作孔之间的对称中心轴上。预制墙体底部设有镂空，并同时导通挖掘操作孔和出土孔的工作腔105，且工作腔四周的墙体底部形成刃脚106。

如图3-图5所示，本发明还公开了一种与上述预制墙体1配套施工的设备，该设备包括底座2、立架5、升降工作台、挖掘机10、吸土机。底座上方连接立架，立架设有对预制墙体施工进行导向的导面501，底座设有适合预制墙体从底座上方穿至底座下方进入待施工位置的施工孔201；立架上方固定连接与预制墙体施工方向一致的竖向导杆6，竖向导杆上设置升降运动的升降工作台。升降工作台包括升降座7和平移座9，升降座与立架上方的竖向导杆呈升降滑动配合，升降座安装第一升降电机8，竖向导杆沿竖向设有直齿，第一升降电机输出端连接第一齿轮，并通过第一齿轮与竖向导杆的直齿配合，从而实现升降座相对于竖向导杆作升降运动。平移座连接有相对于平移座作升降运动的挖掘机，且挖掘机数量与预制墙体的挖掘操作孔101数量相对应。挖掘机包括挖掘臂1001、挖掘机头1003、控制器，挖掘臂相对于平移座呈升降设置，挖掘臂底部通过万向电动手臂1002连接挖掘机头，万向电动手臂的角度和挖掘机头的旋转由控制器电路控制。平移座固定连接第二升降电机11，挖掘臂沿臂长方向设有直齿，第二升降电机输出端连接第二齿轮，并通过第二齿轮与挖掘臂的直齿配合，从而实现挖掘臂相对于平移座作升降运动。平移座与升降座上表面之间为限位平移滑动配合，平移座底部固定连接第二液压缸18，第二液压缸的活塞杆固定连接升降座一侧，由第二液压缸控制平移座相对于升降座限位平移滑动，且限位平移滑动的行程使得挖掘机在非工作状态时，挖掘机不阻碍预制墙体吊装至立架的导面；当挖掘机工作时，挖掘机的挖掘机头正对于立架导面上预制墙体的挖掘操作孔，使挖掘机头随挖掘臂向下运动时，挖掘机头穿过挖掘操作孔。上述吸土机用于挖掘操作时连接吸土软管20，吸土软管密封连接预制墙体的出土孔102顶端，从而用于预制墙体工作腔内的泥土排出。

为了使上述预制墙体配套施工的设备能够对预制墙体形成更好的导向作业，上述立架5设置夹紧机构和导向机构，夹紧机构包括动力缸17、摆臂15、操作杆16、压辊14，动力缸一端铰接定位于立架上与导面501相对的背面，动力缸另一端的活塞杆铰接连接操作杆，操作杆两端活动连接对称设置的摆杆一端，摆杆中部摆动定位于立架的两侧，对称摆杆的另一端活动铰接压辊，动力缸、摆臂、操作杆、压辊之间的联动状态为：动力缸联动操作杆摆动，操作杆联动摆杆沿摆杆中部形成摆动，摆杆联动压辊朝立架的导面压紧或远离导面。导向机构包括至少一对对立架导面上的预制墙体两侧进行夹持导向的导轮13，该对导轮分别旋转定位于立架的两侧，且导轮与立架之间为装卸式连接，方便导轮的更换和导轮间间距的调节。通过上述夹紧机构和导向机构，对预制墙体埋设施工进行有效的导向，同时控制下降速度，保证施工的有序进行。

为了使上述设备能够适应不同地形的作业，立架5底部与底座2之间为铰接，即立架相对于底座呈翻转设置，立架上相对导面501的背面与底座上表面之间通过第一液压缸12连接形成支撑，第一液压缸一端的活塞杆与立架上相对导面的背面活动铰接定位，第一液压缸另一端与底座上表面活动铰接定位。通过控制第一液压缸的动作，从而调节预制墙体相对于施工面的导向角度，保证预制墙体与施工面之间的垂直度。

除上述结构以外，为了方便操作人员在升降工作台上安装调试作业，本发明升降工作台的平移座9设有防护栏和伸缩梯19，伸缩梯展开的长度限定为当升降工作台降到最低位置时，伸缩梯底部接触底座2所在的支撑面，从而方便操作人员上下升降工作台。为了方便整体设备的搬运，以及为了使底座适应不同的施工地形，底座设有移动滚轮3和高度可调式支撑脚4。

以上述地下连续墙施工预制墙体和配套施工的设备为例，对预制墙体的施工方法进行如下阐述。

首先在施工区域铺设方便设备移动操作的轨道，将设备的移动滚轮3置于轨道内。当进行预制墙体1施工时，将设备的支撑脚4调节至使设备达到稳定支撑状态，接下来进行预制墙体的施工。先调节设备，将升降工作台和挖掘机10预先升至高位，并使升降工作台的平移座9带动挖掘机平移至不影响预制墙体吊装至立架5导面501的工位状态。然后，将预制墙体吊装至立架的导面，并使预制墙体准确进入立架的导向机构（导轮13）和夹紧机构（压辊14）所形成的导向空间内。此时，操作动力缸17，由动力缸联动操作杆16、摆臂15、压辊，使压辊将预制墙体压紧于立架的导面，同时对预制墙体下降速度进行调节。再控制升降工作台的平移座，使平移座平移至挖掘机的挖掘机头1003正对于预制墙体的挖掘操作孔101正上方，接下来控制挖掘机的挖掘臂1001相对于平移座向下运动，直至挖掘臂带动挖掘机头穿过预制墙体的挖掘操作孔。此时开启挖掘机和吸土机，挖掘机按控制器预设的程序对预制墙体底部的施工地面进行挖掘操作。挖掘时，确保挖掘机头的挖掘面积范围小于预制墙体底部面积范围，且保持预制墙体底部与挖掘机头之间安全间隙。随着挖掘机伸入挖掘，以及吸土机不断将预制墙体底部工作腔105内的泥土排出，预制墙体依靠自身的重力以及底部工作腔四周的刃脚106对挖掘壁形成切割，从而实现自动沉降。当上述挖掘臂的长度不足以继续下降时，再控制升降工作台沿竖向导杆6继续向下运动，直至预制墙体沉降到位，沉降到位后控制升降工作台、挖掘机复位，完成一块预制墙体的沉降。以上述方式，循环实施一排预制墙体，通过预制墙体的挖掘操作孔对预制墙体底部的工作腔进行混凝土浇注填充，并且对各预制墙体之间的拼缝注浆，即完成一排地下连续墙的施工；以上述方式循序施工其它预制墙体，即可完成地下连续墙的施工，施工较为方便、效率。

Claims (8)

1.一种地下连续墙施工预制墙体配套施工设备，该预制墙体（1）设有从顶面导通至底面的挖掘操作孔（101）和出土孔（102），预制墙体底部设有同时导通挖掘操作孔和出土孔的工作腔（105），且工作腔四周的墙体底部形成刃脚（106）；该设备包括底座（2）、立架（5）、升降工作台、挖掘机（10）、吸土机，其特征在于所述底座（2）上方连接立架（5），立架设有对所述预制墙体（1）的施工进行导向的导面（501），底座设有适合所述预制墙体从底座上方穿至底座下方进入待施工位置的施工孔（201）；所述立架上方设置与所述预制墙体施工方向一致的竖向导杆（6），竖向导杆设置升降运动的所述升降工作台，升降工作台连接有相对于升降工作台作升降运动的挖掘机（10），且挖掘机数量与所述预制墙体的挖掘操作孔（101）数量相对应；所述挖掘机包括挖掘臂（1001）、挖掘机头（1003）、控制器，挖掘臂相对于升降工作台呈升降设置，挖掘臂底部通过万向电动手臂（1002）连接挖掘机头，万向电动手臂的角度和挖掘机头的旋转由所述控制器电路控制；当所述立架导面对所述预制墙体导向时，所述挖掘机头正对于所述挖掘操作孔的正上方，当挖掘机头随挖掘臂向下运动时，挖掘机头穿过所述挖掘操作孔；所述吸土机连接吸土软管（20），吸土软管密封连接所述预制墙体的出土孔（102）顶端；所述立架设置夹紧机构和导向机构，夹紧机构包括动力缸（17）、摆臂（15）、操作杆（16）、压辊（14），所述动力缸一端铰接定位于所述立架上相对于导面的背面，动力缸另一端的活塞杆铰接连接操作杆，操作杆两端活动连接对称设置的所述摆臂一端，摆臂中部摆动定位于所述立架的两侧，对称摆臂的另一端活动轴接所述压辊；所述动力缸、摆臂、操作杆、压辊之间的联动状态为：动力缸联动操作杆摆动，操作杆联动摆臂沿摆臂中部形成摆动，摆臂联动所述压辊朝所述立架的导面压紧或远离所述导面；所述导向机构包括至少一对对所述立架导面上的预制墙体两侧进行夹持导向的导轮（13），该对导轮分别旋转定位于所述立架的两侧，且导轮与立架之间为装卸式连接。

2.根据权利要求1所述的地下连续墙施工预制墙体配套施工设备，其特征在于所述预制墙体（1）设有一对对称设置的所述挖掘操作孔（101），所述出土孔（102）位于挖掘操作孔的对称中心线上；所述预制墙体两侧分别设有呈互补配合的凹槽（103）和凸台（104）。

3.根据权利要求1所述的地下连续墙施工预制墙体配套施工设备，其特征在于所述立架（5）底部与所述底座（2）之间为铰接，即立架相对于底座呈翻转设置，立架上相对所述导面（501）的背面与所述底座上表面之间通过第一液压缸（12）连接形成支撑，第一液压缸一端的活塞杆与立架上相对导面的背面活动铰接定位，第一液压缸另一端与底座上表面活动铰接定位。

4.根据权利要求1所述的地下连续墙施工预制墙体配套施工设备，其特征在于所述升降工作台包括升降座（7）和平移座（9），所述升降座与所述立架（5）上方的竖向导杆（6）呈升降配合，升降座安装第一升降电机（8），所述竖向导杆沿杆长方向设有直齿，所述第一升降电机输出端连接第一齿轮，并通过第一齿轮与所述竖向导杆的直齿配合；所述平移座安装第二升降电机（11），所述挖掘臂（1001）与所述平移座呈升降滑动配合，且挖掘臂沿臂长方向设有直齿，所述第二升降电机输出端连接第二齿轮，并通过第二齿轮与所述挖掘臂的直齿配合；所述平移座相对于升降座上表面为限位平移滑动设置，平移座底部固定连接第二液压缸（18），第二液压缸的活塞杆固定连接所述升降座，由第二液压缸控制平移座相对于升降座限位平移滑动，且限位平移滑动的行程使所述挖掘机（10）在非工作状态时，挖掘机不阻碍所述预制墙体（1）吊装至所述立架的导面（501），当挖掘机工作时，挖掘机的挖掘机头（1003）正对于预制墙体挖掘操作孔（101）的正上方。

5.根据权利要求4所述的地下连续墙施工预制墙体配套施工设备，其特征在于所述平移座（9）设有防护栏和伸缩梯（19），伸缩梯展开的长度限定为当所述升降工作台降到最低位置时，伸缩梯底部接触所述底座（2）所在的支撑面。

6.根据权利要求1所述的地下连续墙施工预制墙体配套施工设备，其特征在于所述底座（2）设有移动滚轮（3）和高度可调式支撑脚（4）。

7.一种如权利要求1所述的地下连续墙施工预制墙体配套施工设备的施工方法，其特征在于首先将所述预制墙体（1）吊装至指定施工位置，然后将挖掘机（10）的挖掘机头（1003）由预制墙体上方沿挖掘操作孔（101）穿至预制墙体下方，同时预制墙体的出土孔（102）顶部密封连接吸土软管（20），吸土软管外接吸土机；接下来，开启挖掘机和吸土机，由挖掘机对预制墙体下方的施工地面进行挖掘操作，挖掘面积范围小于预制墙体底部面积范围，且保持预制墙体底部与挖掘机头之间保留间隙；随着挖掘机伸入挖掘，由所述吸土机将预制墙体底部工作腔（105）内挖掘产生的泥土排出，预制墙体依靠自身的重力以及底部工作腔四周的刃脚（106）实现对挖掘壁的切割，实现预制墙体自动沉降，直至沉降到位；沉降到位后，控制挖掘机脱离预制墙体的挖掘操作孔，通过预制墙体的挖掘操作孔对预制墙体底部的工作腔进行混凝土浇注填充，即完成一块预制墙体的施工；以上述方式循序施工预制墙体，即可完成地下连续墙的施工。

8.根据权利要求7所述的地下连续墙施工预制墙体的施工方法，其特征在于所述预制墙体（1）施工时进行施工导向，并控制预制墙体沉降速度。

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