CN110130381A - 一种止水帷幕建造设备 - Google Patents
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Abstract
一种止水帷幕建造设备，包括安装平台、控制***、灌浆装置、成槽装置及步进轨道，所述成槽装置、灌浆装置及控制***均安装于所述安装平台上，所述控制***控制成槽装置和灌浆装置工作，所述步进轨道可拆卸安装于所述安装平台下方，其中：所述成槽装置包括动力装置和链锯，所述动力装置驱动链锯对岩土进行切割形成止水帷幕槽；所述灌浆装置包括注浆泵、浆液容器、灌浆管路，所述注浆泵将存放于所述浆液容器内的浆液，通过灌浆管路注入所述止水帷幕槽，与锯切岩土的碎沫混合，凝固后形成止水帷幕。本发明所述的止水帷幕建造设备，具有结构简洁，功能完备，施工效率高，生产成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，主要是用于地下岩土中止水帷幕的建造设备，广泛用于土方工程、基坑工程、水库及江河堤坝防渗止漏以及防流沙、管涌工程等。
背景技术
止水帷幕（外文名 The water curtain）指的是一个概念，是地下工程主体***止水系列的总称，用于阻止或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采取的连续止水体。目前，止水帷幕的建造工艺主要是桩式施工法，利用高压水泥浆或强制机械搅拌力破坏土体的结构，使土体碎化并与高压水泥浆混合，混合物凝固后形成渗透性很小的不透水圆柱桩10，相邻的圆柱桩互相重叠11形成能够阻止空隙水流动的止水帷幕墙（见图1）。这种建造工艺由于圆柱桩必须部分重叠，不仅造成材料的浪费，还多做了无用功，造成施工效率下降。另外，相对于土体而言，止水帷幕墙几乎是不透水材料，其有效止水面积取决于最小截面，显然，用圆柱桩组成的串状止水帷幕，浪费了大量的桩体材料并使施工工艺更加困难，同时也消耗了更多能量（见图1阴影部分）。正是因为截面为串链式的止水帷幕增大了很多工艺上必须有而功能上不必要的搅拌面积，所以带来了搅拌桩施工设备的体积庞大和功率能量消耗巨大。旋喷桩依靠高压水泥浆把土体切割粉碎，需要大量的水泥拌和入土（高达切割土体的30%），大幅度地提高了成本；由于用水泥浆置换了部分土体，所以两种桩体都会造成水泥浆的外溢和拌和体的溢出（10%—25%），进一步加剧了成本的增加；桩式止水帷幕允许垂直度偏差很小，对于较深的桩体很难做到，常常出现底部分叉的现象，致使止水帷幕出现搭接咬合上的缺口。为了防止止水帷幕这种搭接咬合失败，工程上常用的方法是采用双排甚至三排不透水圆柱桩20互相交叠21构造止水帷幕墙（见图2），从而双倍、三倍地增加工程成本。
因此，如何提高施工效率，并降低工程成本是本领域技术人员需要解决的重要技术问题之一。
发明内容
本发明提供一种止水帷幕建造设备，解决现有设备建造止水帷幕时存在施工效率低、施工能耗高、施工成本高等问题。使止水帷幕的建造成本降低、施工效率提高，并且提高施工质量。
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种止水帷幕建造设备，包括安装平台、控制***、灌浆装置、成槽装置及步进轨道，所述成槽装置、灌浆装置及控制***均安装于所述安装平台上，所述控制***控制成槽装置和灌浆装置工作，所述步进轨道可拆卸安装于所述安装平台下方，其中：所述成槽装置包括动力装置和链锯，所述动力装置驱动链锯对岩土进行切割形成止水帷幕槽；所述灌浆装置包括注浆泵、浆液容器、灌浆管路，所述注浆泵将存放于所述浆液容器内的浆液，通过灌浆管路注入所述止水帷幕槽，与锯切岩土的碎沫混合，凝固后形成止水帷幕。
进一步的，所述灌浆装置的浆液容器位于链锯的上方，所述灌浆管路沿所述链锯中间的导板设置，所述灌浆管路上设有多个喷嘴，用于将浆液喷出至链锯上。
进一步的，所述安装平台下方还安装有聚浆装置，所述聚浆装置为中间开口的U型槽体，所述开口的宽度大于所述链锯的宽度。
进一步的，所述聚浆装置为中间开口的O型槽体，所述开口的宽度大于所述链锯的宽度。
进一步的，所述聚浆装置通过伸缩杆安装于所述安装平台下方，所述控制***通过伸缩杆控制所述聚浆装置的起、落。
进一步的，所述链锯的宽度为5-30cm。
进一步的，还包括行走装置，所述行走装置安装于所述安装平台下方，用于移动所述止水帷幕建造设备。
与现有技术相比，本发明所述的技术方案具有以下优点：
1、应用范围广。传统设备只能在较弱的土体中建造止水帷幕，而本发明所述的设备不仅可以切割各种土体，还可以切割大理石、珊瑚石、砂岩、页岩等基岩，可广泛用于土方工程、基坑工程、岛礁工程、水库及江河堤坝防渗止漏及防管涌、防流沙工程等。
2、实现止水帷幕建造的连续施工，施工效率和速度大幅提高，有效避免桩式止水帷幕不连续施工导致的施工效率低，且易造成桩体不垂直、偏移、闭合不完全（分叉）造成漏水的问题。
3、降低了止水帷幕的建造成本。本发明止水帷幕建造设备施工建造止水帷幕，有效减少了材料消耗，施工能耗下降60%以上，提高了止水帷幕的止水可靠性。
4、本发明通过灌浆装置将浆液沿链锯注入，冷却、润滑了链锯，克服了链锯在施工中的发热和磨损，使施工速度可以提高50%以上，链锯寿命提高40%以上。
5、本发明建造的止水帷幕，可靠性强。由于所述止水帷幕的材料为浆液与岩土屑混合物，与其它泥浆相比，比重大，其对土体的支撑效果接近甚至超过原土体的水平支撑力（静止土压力），能够有效避免施工期间的塌孔、颈缩现象，可以在各种软土、砂性土、杂填土和软岩中施工止水帷幕墙。
附图说明
图1 目前桩式止水帷幕的平面图，通过桩互相重叠发挥止水作用。
图2 目前桩式止水帷幕为防止串式止水帷幕下部分叉，采用的多排桩互相咬合的平面图。
图3 本发明所述止水帷幕建造设备构造示意图。
图4 本发明所述聚浆装置的结构示意图。
图5 本发明所述链锯工作原理示意图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图3至图5所示，一种止水帷幕建造设备，包括安装平台31、控制***、成槽装置及灌浆装置34，所述控制***安装于控制室35内，用于控制成槽装置、灌浆装置34的工作及整台设备的移动。所述成槽装置、灌浆装置34及控制室35均安装于所述安装平台31上。其中：所述成槽装置包括动力装置32和链锯33，所述动力装置32驱动链锯33对岩土38进行切割形成止水帷幕槽；所述灌浆装置34包括注浆泵（未示出）、浆液容器、灌浆管路341和多个喷嘴342，所述注浆泵将放置于所述浆液容器内的浆液通过灌浆管路341沿链锯注入所述止水帷幕槽，与链锯33切割的岩土屑混合，凝固后形成止水帷幕。所述灌浆装置的浆液容器位于链锯的上方，通过灌浆管路341上的喷嘴342将浆液导引至所述链锯33上。
其中，所述灌浆管路341从浆液容器出来后，沿所述链锯33中间的导板延伸至链锯33尾部，并且在灌浆管路341上设置多个喷嘴342，所述喷嘴对着链锯33的锯齿处。当链锯33工作时，所述喷嘴342喷出的浆液能够冷却、润滑链锯33，并且在冷却和润滑之后，浆液随着链锯33的转动将浆液带入至链锯33切割形成的止水帷幕槽内，并与止水帷幕槽内被切割的岩土屑混合，最终凝固成止水帷幕的墙体36。
所述浆液包含有水泥、水玻璃等无机材料和水溶性聚氨酯等有机材料，其作用不仅可以冷却、润滑链锯33，还作为止水帷幕墙体的胶结材料，与岩土屑混合，凝固后形成止水帷幕的墙体。
其中，所述安装平台31下方还安装有聚浆装置37，所述聚浆装置37为中间开口的U型槽体37，所述开口的宽度L大于所述链锯33的宽度。所述聚浆装置也可以是中间开口的O型槽体，其开口的宽度保证大于所述链锯的宽度即可。所述聚浆装置37通过伸缩杆371安装于所述安装平台31下方，所述伸缩杆37控制所述聚浆装置的升起收合和落下工作。
所述聚浆装置采用硬质材料制成，可以是钢材，也可以是其他坚固的树脂材料制成。所述聚浆装置工作时，位于地面上，其开口对齐止水帷幕槽，整体包围在链锯四周，其U型底尽可能靠近链锯，但以不影响链锯工作为准。所述聚浆装置的作用是将链锯转动带动的浆液及岩土屑混合物维持在止水帷幕槽内，防止混合物溢出止水帷幕槽，促进浆液在止水帷幕槽内的流动，减少止水帷幕墙体材料的外泄，保证止水帷幕墙体的形成质量。
所述链锯33的锯齿采用不同的硬合金钢材制造，适用于不同的岩土切削，可以切削大理石等坚硬岩体，也可以切割其他1-4类土体。所述链锯可采用金属链条或者增强橡胶皮带；所述链锯动力可采用液压马达或电动马达驱动。所述链锯可以是链锯条形成，也可以是锯板和导板构成。导板是锯板的运行导轨，把动力***的旋转动力转换为锯板的直线运动，进而切割岩土形成止水帷幕槽。
其中，所述链锯33的宽度为5-30cm。优选的，所述链锯33的宽度为20cm。由于链锯切割岩土后形成止水帷幕槽，进而形成止水帷幕。因此，最终形成的止水帷幕的宽度取决于链锯切割形成的止水帷幕槽的宽度。为了保证止水帷幕的密度度及止水质量，所述止水帷幕必须具备一定的宽度，并且根据实际止水帷幕建造的深度设计其宽度。一般而言，止水帷幕越深，其宽度越宽。
其中，所述步进装置39可拆卸安装于所述安装平台31下方。当所述止水帷幕建造设备工作时，先将步进装置的轨道固定在切割路线上，所述止水帷幕建造设备通过安装在所述安装平台下方的滚轮固定至所述轨道上，操控控制***使得止水帷幕建造设备在轨道上步进移动。所述步进方式采用丝杠控制。
其中，所述安装平台31下方还设置有行走装置30，其主要用于移动整个止水帷幕建造设备，采用履带式行走或轮式行走，可快速和大范围移动所述止水帷幕建造设备。
上述止水帷幕建造设备，施工时，动力装置驱动链锯33快速转动，切割岩土38。链锯33的转动方向为箭头A所示，其转动时将浆液沿转动方向带入，浆液在链锯33的锯齿331间形成涡流，流动方向为箭头B，在形成对链锯33的润滑和冷却的同时，与岩土屑充分混合后，在聚浆装置37的阻止下，停留在止水帷幕槽，凝固后形成止水帷幕的墙体36。由于有效利用浆液及岩土屑，从而缩小了胶结浆体损失，增加了施工效率和施工速度，提高了劳动生产率，减轻了施工设备的重量和体积，降低了工程造价。
本发明所述的止水帷幕建造设备，通过链锯切割岩土形成止水帷幕槽，并通过灌浆装置同步形成注浆，实现止水帷幕建造的连续施工，提高施工效率及施工质量，有效降低了止水帷幕的建造成本，并有效提高了止水帷幕建造质量。并且，同步注浆冷却和润滑了链锯，提高链锯的使用寿命及工作效率。由于本发明所述的止水帷幕建造设备结构紧凑，机动性强，可适用于不同工况，提高了适用性。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种止水帷幕建造设备，其特征在于，包括安装平台、控制***、灌浆装置、成槽装置及步进轨道，所述成槽装置、灌浆装置及控制***均安装于所述安装平台上，所述控制***控制成槽装置和灌浆装置工作，所述步进轨道可拆卸安装于所述安装平台下方，其中：
所述成槽装置包括动力装置和链锯，所述动力装置驱动链锯对岩土进行切割形成止水帷幕槽；
所述灌浆装置包括注浆泵、浆液容器、灌浆管路，所述注浆泵将存放于所述浆液容器内的浆液，通过灌浆管路注入所述止水帷幕槽，与锯切岩土的碎沫混合，凝固后形成止水帷幕。
2.根据权利要求1所述的止水帷幕建造设备，其特征在于，所述灌浆装置的浆液容器位于链锯的上方，所述灌浆管路沿所述链锯中间的导板设置，所述灌浆管路上设有多个喷嘴，用于将浆液喷出至链锯上。
3.根据权利要求1所述的止水帷幕建造设备，其特征在于，所述安装平台下方还安装有聚浆装置，所述聚浆装置为中间开口的U型槽体，所述开口的宽度大于所述链锯的宽度。
4.根据权利要求3所述的止水帷幕建造设备，其特征在于，所述聚浆装置为中间开口的O型槽体，所述开口的宽度大于所述链锯的宽度。
5.根据权利要求3或4所述止水帷幕建造设备，其特征在于，所述聚浆装置通过伸缩杆安装于所述安装平台下方，所述控制***通过伸缩杆控制所述聚浆装置的起/落。
6.根据权利要求1所述的止水帷幕建造设备，其特征在于，所述链锯的宽度为5-30cm。
7.根据权利要求1所述的止水帷幕建造设备，其特征在于，还包括行走装置，所述行走装置安装于所述安装平台下方，用于移动所述止水帷幕建造设备。
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