CN111441340A - 关于地下连续墙体预制快速拼装施工法及应用机械设备 - Google Patents

Abstract

本发明是一种关于地下连续墙体预制快速拼装的施工方法和一种关于地下连续墙体施工应用的机械设备。应用此种机械设备可以一边同时施工铣挖墙槽，一边同时吊运拼装压入预制块，两个工序互不干扰影响，连接有序，时间短，速度快，不需要现场泥浆护壁置换，且不会造成槽壁坍塌，比传统工艺方法及设备的施工速度更快，更经济，更环保。

Description

关于地下连续墙体预制快速拼装施工法及应用机械设备

技术领域

本发明是涉及一种关于地下连续墙体预制快速拼装施工法及应用机械设备的发明，即本发明设备机械铲下面一边开挖成槽上面一边就紧跟着将预制好的连续墙墙板拼装压入槽坑内，边挖边进，边压边退，非常适应用于各种地下连续墙体工程。应用此种机械设备及施工方法施工地下连续墙，它将彻底改变传统的地下连续墙施工工艺方法，不需要现场设置泥浆池置换护壁，也不需要现场大量绑扎吊装钢筋笼，此种工艺及设备比目前常见工艺方法及设备的施工速度更快，更经济，更环保。

背景技术

随着社会的繁荣，建筑业的发展，地下连续墙体在建设工程应用比较广泛，目前开挖型地下连续墙传统作业的施工工艺基本都是采用专业机械开挖结合泥浆护壁成槽，清槽后利用起重设备吊放钢筋笼，最后再现场大量浇注砼的方法形成地下连续墙，此种工艺方法及设备应用施工功效高、工期短、质量可靠，但缺点是在城市施工中废泥浆的处理比较麻烦，且钢筋和混凝土的现场施工作业量较大。为克服以上设备及工艺的缺点，特发明创造一种机械设备采用预制快速拼装工艺方法施工地下连续墙。

发明内容

本发明是一种关于地下连续墙体预制快速拼装的施工方法和一种关于地下连续墙体施工应用的机械设备。应用此种机械设备可以一边同时施工铣挖墙槽，一边同时吊运拼装压入预制块，两个工序互不干扰影响，连接有序，时间短，速度快，不需要现场泥浆护壁置换，且不会造成槽壁坍塌，比传统工艺方法及设备的施工速度更快，更经济，更环保。

本发明的地下连续墙体预制快速拼装的施工方法说明：

地下连续墙体预制快速拼装的施工方法，是将建设工程中的地下连续墙体拆划分为若干个工厂预制好的钢筋砼(素砼)预制块，然后再采用下述发明的机械设备一边开挖墙槽，一边同时在铣槽斗的上方拼装预制块，铣槽铲边挖进一步位，机械同时边压入相应一步位预制块。待墙体同一步位上纵向所有预制块全部压入完后，方可对该步位纵向预制块中间预留的芯孔进行填充，填充可根据结构设计要求配筋注灌水泥浆或细石砼以增强地下连续墙各预制块的纵向连接性及整体刚度，预制块拼装连接缝处形成纵横向预留孔采用预先注灌威膨水泥浆抗渗。

工艺流程

施工准备-测量放样-机械就位-开挖墙槽-填装预制块-压入预制块- -填芯灌浆(***加强筋)-养护

施工准备

施工人员必须先准备好施工图纸，熟悉现场环境，明确施工位置，确定机械行经路线和方向，材料就位规划布置等内容准备工作。

测量放样

根据施工图纸，现场测放地下墙体水平面投影中心定位桩和墙体墙槽边线。

机械就位

测量放样完成后，将施工机械移至施工起点位置就位，先启动4个小液压杆将机械进行初平，然后再启动导架驱动电机驱动立架上的导架，使导架端部及垂直面与墙槽对齐在同一垂直面上，如有偏差还可以可以启动调节4个角的大液压杆精确调平使机械整体提升起离地并使调节支座处于水平状态，因立架与调节支座始终保持垂直，启动轴驱电机驱动自由平台使平行锯齿与墙槽轴线向垂直，然后再切换轴驱电机驱动移动中心轴使导架与墙槽对齐，

开挖墙槽

就位对齐完成后再旋转自由平台将平行锯齿与立架对齐在同一垂面上，然后再将调节支座的4个角的大液压杆支撑于地面使调节支座调节为水平状态，启动链条驱动电机驱动铣槽斗开始铣挖墙槽，同时驱动导架下伸入土，机械设备中心轴在沿着调节支座上的单侧锯齿槽的导向和牵引下边挖边前进，当中心轴从锯齿槽的一端前进到另一端(即为墙槽开挖的长度)，然后慢慢收起大液压杆使车轮着地，同时慢慢调节小液压杆使机械立架保持垂直不变，再将中心轴的驱动电机反向转动驱动单侧锯齿槽使调节支座向前前进，当单侧锯齿槽从一段前进到另一端后，再启动大液压杆调节使调节支座调平，后续步骤重复前面操作。

填装预制块

当导架进入土层一定深度后，即可以使用起吊杆起吊预制块开始往墙槽里咬合拼接填装，将预制块搁置托轮上随着导架下降，当预制块也一同下降到一层后就可以增加填装一层预制块，当导架沿墙槽轴向前进一步露出一个空位后就可以随之拼接填装预制块。

采用拼装连接的A预制块和B预制块由专业厂家设计并预制生产，A预制块和B预制块相互间可采用凹凸企口咬合设计增强墙体连接刚度，接触面可采用拼合预留孔后注灌浆止水设计，接触面还可采用预留24小时遇水膨胀粘合止水条拼搭设计，规格可采用600*600*200mm，800*800*200mm， 600*600*180mm，800*800*180mm等设计，预制块砼可采用C25、C30、C35等级设计，根据使用功能及部位不同预制块内部还可采用配筋和不配筋两种设计。

压入预制块

当墙槽开挖到一定深度，预制块拼接填装到一定深度，如若利用预制块自身的重力如果无法下降时，可以借助机械后端的液压架辅助填装使预制块下降至墙体的设计深度。

填芯灌浆(***加强筋)

当机械施工前进一端距离后，后端墙体的墙槽开挖及预制块填装均已经达到设计深度后，即可以往施工完成的墙体预制块内开始灌注浆料，灌浆分为两种，先往中间大的加强孔内，***加强钢筋后再灌注微膨砼浆料，主要是增强预制块间的连接力，以及增强墙体的整体强度和刚度，最后再往另一种相邻拼接预制块连接面设计预留的小孔灌注微膨砼浆料(如预制块对缝小孔内配有遇水24小时化学膨胀粘结条可免灌浆)，使砼浆料流经深入到预制块的每一处拼缝，使墙体更加牢固和抗渗漏。

养护

当预制块的浆料全部填灌满渗溢到地面上即可完成，全部完成后既可利用地下水或土壤中湿度自然养护。

本发明的地下连续墙体施工应用的机械设备说明：

一种地下连续墙体施工应用的机械主要包含设备基座部分、铣槽装置及辅助控制***三部分组成。

其中设备基座部分是由一个车架(41)、调节支座(15)、自由承台(10)、连接承台(12)、立架承台(19)、车架承台(61)及与之相连的中心轴(25) 共同构成。

车架(41)底端前后各安装有2个车轮(45)，其中2个车轮连接的轮轴上配有轮轴齿轮(44)，轮轴齿轮(44)旁配有车轮电机(42)驱动使机械在非工作状态下行驶，车轮电机(42)与车架(41)安装连接固定。车架(41)顶部中心位置安装有万向基座(56)，万向基座(56)与中心轴(25)支架采用车架承珠环(18)连接，使得与万向基座(56)相连的中心轴(25)在沿着其轴向不可以移动，只能在垂直于轴向中心平面上作自由转动，但可以承受轴向较大压力和拉力，同时车架(41)顶部的万向基座(56)可以使与之相连的中心轴(25)在车架(41)上方绕万向基座(56)球心在一定角度范围内作任何方向摆动。在中心轴(25)上位于车架承珠环(18)上方安装有双承轴环(60)与车架承台(61)连接，限制使车架承台(61)只能以中心轴(25)转动不可沿中心轴(25)轴向上下移动，双承轴环(60)够承受轴向较大拉力和压力，其是由三个基本相对承台之间嵌入多个珠球组成的珠环来保持三个承台间的自由转动并能承受传递三个承台间的相互作用力。

车架承台(61)与底部车架(41)顶部之间采用小液压杆(57)连接，小液压杆(57)上下两端分别与车架承台(61)底部和车架(41)顶部均采用小万向节(58)活动连接，小液压杆(57)调节时要注意相对角两个液压杆必须同时调节，并且要相反调节(即一个升另一个必须降)。

中心轴(25)中间部位在与其轴向的垂直平面内安装有圆柱形连接承台 (12)，连接承台(12)与中心轴(25)保持固定任何方向都不可以作任何转动。

连接承台(12)与其顶面的自由承台(10)采用自由承台承珠环(17)连接，使得两个相连的承台在沿着中心轴(25)轴向不可以移动，只能在垂直于轴向各自承台平面内围绕中心轴(25)中心作自由转动，但可以承受轴向较大压力和拉力。

自由承台(10)在靠中心轴(25)内圈设计有内齿环(22)，与中心轴(25) 上安装配有的传动齿轮(23)相咬合对应，传动齿轮(23)与中心轴(25)采用轴承(55)固定连接，使传动齿轮(23)可以绕中心轴(25)自由转动，传动齿轮(23)上部在中心轴(25)上配有电磁线圈组套环(14)，电磁线圈组套环(14)与中心轴(25)之间设计有卡槽(54)连接，使得电磁线圈组套环(14) 只可以沿着中心轴(25)轴向滑移不可转动，电磁线圈组套环(14)与传动齿轮(23)之间配有弹簧(8)，在电磁线圈组套环(14)一端配有阴阳极导电环(9) 及与其配对的电刷(35)，当中心轴(25)带动电磁线圈组套环(14)一起转动，同时将电刷(35)通电传导到阴阳极导电环(9)使电磁线圈组套环(14)通电产生磁场使其沿中心轴(25)轴向移动吸附传动齿轮(23)于一体转动，从而可以带动咬合的内齿环(22)转动使自由承台(10)一体转动。

在连接承台(12)下部设计有长方形调节支座(15)，调节支座(15)中间沿一个方向的中心轴线上设计有长方形单侧锯齿槽(40)，单侧锯齿槽(40)与其中心穿过的中心轴(25)上安装的平移齿轮(37)相咬合对应，平移齿轮(37) 与中心轴(25)采用轴承(55)固定连接，使平移齿轮(37)可以绕中心轴(25) 自由转动，平移齿轮(37)下部在中心轴(25)上配有电磁线圈组套环(14)，电磁线圈组套环(14)与中心轴(25)之间设计有卡槽(54)连接，使得电磁线圈组套环(14)只可以沿着中心轴(25)轴向滑移不可转动，电磁线圈组套环(14) 与平移齿轮(37)之间配有弹簧(8)，在电磁线圈组套环(14)一端配有阴阳极导电环(9)及与其配对的电刷(35)，当中心轴(25)带动电磁线圈组套环(14) 一起转动，同时将电刷(35)通电传导到阴阳极导电环(9)使电磁线圈组套环 (14)通电产生磁场使其沿中心轴(25)轴向移动吸附平移齿轮(37)于一体转动，从而带动与其对应咬合的单侧锯齿槽(40)平移移动。

在调节支座(15)中间的长方形单侧锯齿槽(40)两长边外侧平行设计有突出表面槽口向内平行相对的2条滑槽(39)，滑槽(39)内侧与之配有相扣咬合对应的2个L型滑条(13)可在滑槽(39)内沿其单向自由滑动，2个L型滑条(13)上端均与自由承台(10)下底面相连接固定。

调节支座(15)外侧4个角分别安装连接配有大液压杆(46)，每个大液压杆(46)伸缩节下端均安装配有垫板(20)，垫板(20)与大液压杆(46)伸缩节下端采用球型万向节(21)连接，使得垫板(20)绕万向节(21)球心在一定角度范围内任何方向摆动。

在中心轴(25)最顶上端固定安装配有轴驱齿轮(16)，在轴驱齿轮(16) 旁边配有轴驱电机(38)驱动，与自由承台(10)安装连接固定。

自由承台(10)与其顶面上方的立架承台(19)之间采用立架承珠环(11) 连接，使得两个相连的承台在沿着中心轴(25)轴向不可以移动，只能在垂直于轴向各自承台平面内围绕中心轴(25)中心作自由转动，但可以承受轴向较大压力和拉力。立架承台(19)可以兼作正常工作平台添加配置各种检测观察仪表或办公用品等，立架承台(19)顶面中间正上方安装有铣槽装置。

其中铣槽装置主要是由立架(32)、导架(53)、铣槽斗(5)、辅助简易液压架(51)、简易起吊架(52)、智能控制模板(59)等一起构成。

立架(32)安装于立架承台(19)顶面中间正上方，与单侧锯齿槽(40) 纵向中心垂直面重合保持统一对应，立架(32)是由2片网状框架构成，在2 片网状框架内侧分别固定安装2片双螺导轨(36)，在2片双螺导轨内侧间在轨槽内安装有多节串联的导架(53)，导架(53)两侧设计有支杆(1)支撑卡在轨槽内沿轨道轴向滑动，立架(32)2片网状框架后端安装固定连接有弧形导轨 (6)内侧配有锯齿，双螺导轨(36)后末端一节直线轨道在上方弧弯处设计有活动连接节点，其与弧形导轨(6)相靠近区段设计配有移轨电机(47)驱动，可以使双螺导轨(36)后末端一节直线轨道绕其上方节点变化一定角度，双螺导轨(36)后末端一节直线轨道在其下端设计配有导架驱动电机(62)与导架 (53)上的导架边齿(30)相咬合用于驱动导架(53)沿双螺导轨(36)伸出和收起运行。

每节导架(53)外侧均设计有导架边齿(30)，导架(53)是由4条导架边齿(30)条共同构成立体构架，相邻导架(53)之间采用支杆(1)铰接连接，使相邻两导架(53)均可以绕支杆(1)轴向中心可一定角度度自由转动，每两个平行导架边齿(30)条之间内侧在靠紧2个导架边齿(30)处分别平行安装配有链轮(26)，链轮(26)上配有传动链条(2)，2条平行的传动链条(2)与导架边齿(30)保持平行并环绕导架(53)在链轮(26)的定位下可以传动，2 条传动链条(2)的两侧板每隔一段距离均分别安装连接固定有若干个铣槽斗 (5)，位于导架(53)外侧每2个平行并立的铣槽斗(5)间间隔一定距离，每个铣槽斗(5)两侧板端部均配有铣刀(3)，当遇有坚硬类土层铣刀(3)可以先铣切割松解土壤，然后铣槽斗(5)深入挖掘。

平行且并立的铣槽斗(5)空隙间设计有V型托架(29)的三角架基座中2 个脚与导架(53)固定安装相连，V型托架(29)与其三角架基座的剩余一个脚采用铰接连接可以在三角架基座平面内绕铰接轴自由转动，三角架基座上设计有弧形滑槽(4)，V型托架(29)的一端卡在弧形滑槽(4)内可以沿其轨迹滑动，V型托架(29)的另一自由端安装有托轮(28)，托轮(28)可以在V型托架(29)所在平面内绕其轮轴自由转动。当V型托架(29)随导架(53)伸长远离离开立架(32)的V型托架(29)的托轮(28)端会在自重状态下绕铰轴转动打开。当V型托架(29)(V角设计必须小于90度)随导架(53)收缩经过双螺导轨(36)顶端弧形部位处后，在限位螺环(31)的限制和自重下托轮 (28)端会向铣槽斗(5)合拢靠近；当托轮(28)靠近铣槽斗(5)时，V型托架(29)的另一端刚好滑到弧形滑槽(4)的端部。

限位螺环(31)与双螺导轨(36)轴向相同平行设计与立架(32)采用定位杆(34)连接固定。

在立架(32)上部和前部分别设计有隔泥板(27)，隔泥板(27)的位置须设计位于铣槽斗(5)与传动链条(2)连接点的一侧，且在铣槽斗(5)与导架(53)之间隙间设置，防止铣槽斗内的土石块掉落外侧和下方，隔泥板(27) 与立架(32)连接固定，立架(32)前部下端设计配有卸槽(33)与隔泥板(27) 连接，用于将遗漏在隔泥板(27)上或铣槽斗(5)内倾覆出的土石料收集汇总导卸到运土车内。

设备前端立架(32)上安装配有辅助简易液压架(51)，当填砌的预制块利用自身重力下降不了时，可以借助辅助简易液压架(51)用于辅助压入预制块，辅助简易液压架(51)此技术原理已经很熟在此不再作说明。

机械后顶端立架(32)上安装配有简易起吊架(52)，用于辅助吊运场地内由专业厂家设计并预制生产的A预制块(48)和B预制块(50)便于施工安装，起吊架(52)上配有起吊电机(24)，简易起吊架(52)此技术原理也已经很熟在此不再作说明。

地下连续墙体施工应用机械设备(如图1)其中辅助控制***集中表现在智能控制模板(59)，其控制线路连接对象及控制原理如下：当现场做好一切施工准备测量放样完毕后，接通车轮电机(42)电源启动驾驶机械设备行驶至地下连续墙施工起始点就位。然后接通一组与平移齿轮(37)对应的电磁线圈组套环(14)和轴驱电机(38)的控制电源则可以驱动平移设备中心轴(25)(如图 4)使导架(53)(如图6)与墙槽(49)(如图2)寻找对齐找正。当大液压杆 (46)收缩与其相连的垫板(20)悬起离开地面时，接通另一组与传动齿轮(23) 对应的电磁线圈组套环(14)和轴驱电机(38)的控制电源则可以切换改变调节支座(15)中间的单侧锯齿槽(40)的导向方向。当机械设备与墙槽对齐找正后，就可以开始将设备调平，大液压杆(46)和小液压杆(57)(如图3)不可以同时工作，通过操控小液压杆(57)的控制按钮可以将设备调平(简称辅助调平，不能作为设备每次前进或移位以为后的最终调平)，通过操控大液压杆 (46)的控制按钮可以将设备调平(简称工作调平，可以作为设备每次前进或移位后的最终调平)。设备对齐找正和调平这两个步骤既相互矛盾又需要循环重复操作(原理同工程测量仪器的对中与调平重复操作一样)，直至对齐找正和调平误差满足设备精度要求方可进行下步工序。当接通导架驱动电机(62)电源后便可驱动双螺导轨(36)上的导架(53)伸出缓缓接近地面，接通驱链电机 (43)电源后便可驱动铣槽斗(5)铣挖墙槽(49)。当铣槽斗(5)(如图5)铣挖墙槽(49)开始铣挖后，如地下连续墙施工起始点导架入土深度已经达到设计标高深度后，此时可以中止导架驱动电机(62)的驱动。然后可以启动移轨电机(47)电源缓缓驱动配合使双螺导轨(36)后末端一节直线轨道与垂向成一定角度(即可以使导架(53)与地面沿墙槽中心线方向倾斜成一定角度)，同时接通一组与平移齿轮(37)对应的电磁线圈组套环(14)和轴驱电机(38) 的控制电源缓缓驱动使设备整体在以调节支座(15)为固定支撑面上沿着单侧锯齿槽(40)导向方向向前平移。施工过程中当导架驱动电机(62)缓缓驱动导架(53)铣挖到设计深度露出一段墙槽后，可以接通起吊电机(24)电源吊运A预制块(48)和B预制块(50)现场拼装，然后接通辅助液压架(51)的驱动电机的电源驱动压入预制块进入墙槽，设备可以一边施工铣挖墙槽，一边同时吊运拼装压入预制块，设备运行整个操控过程及工艺流程简单清晰。

本发明的有益效果：

1、应用此种机械设备及施工方法施工地下连续墙，砼施工质量可靠有保证，施工效率高，不需要现场大量的绑扎吊装钢筋笼和现场浇注砼，此种工艺及设备比目前常见工艺方法及设备的施工速度快，工期短。

2、应用此种机械设备及施工方法施工地下连续墙，不需按照传统工艺方法要在现场设置泥浆置换池，也不会产生大量废弃泥浆，土石方施工管理可以实现全封闭式挖运相连接作业，现场也无扬尘，既干净又环保。

3、应用此种机械设备及施工方法施工地下连续墙，无论土石方开挖及地下连续墙体施工的技术工艺及方法均比传统工艺方法要简单且经济，全过程可实现机械化现场不需要大量劳动力，地下连续墙体材料全部采用工厂预制流水化生产，质量可靠稳定，成本比传统的节约经济。

4、应用此种机械设备的设计构造还可以设计成沟槽开挖机，以及还可以创新发展于地上墙体快速预制拼装施工技术的应用等等，根据实际需要底部基座车架也可以设计应用成履带式的设备。

附图说明

图1 地下连续墙体预制快速拼装施工设备***示意图

图2 地下连续墙体预制快速拼装施工设备正立面示意图

图3 地下连续墙体预制快速拼装施工设备剖面示意图

图4 地下连续墙体预制快速拼装施工设备中心轴组件详图

图5 地下连续墙体预制快速拼装施工设备铣槽斗详图

图6 地下连续墙体预制快速拼装施工设备导架详图。

Claims (1)

1.一种关于地下连续墙体预制快速拼装的施工方法和一种关于地下连续墙体施工应用的机械设备，应用此种机械设备可以一边同时施工铣挖墙槽，一边同时吊运拼装压入预制块，两个工序互不干扰影响，连接有序，时间短，速度快，不需要现场泥浆护壁置换，且不会造成槽壁坍塌，比传统工艺方法及设备的施工速度更快，更经济，更环保；具体主要包含以下两部分内容：

(1)说明书发明内容中地下连续墙体预制快速拼装的施工方法说明中所描述的图例和文字；

(2)明书发明内容中地下连续墙体施工应用的机械设备说明所描述的图例和文字。

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