地下连续墙结构及围护体系施工方法与流程

本发明涉及地下施工技术领域，具体而言，涉及一种地下连续墙结构及围护体系施工方法。

背景技术：

地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，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，作为截水、防渗、承重、挡水结构。

采用上述方式形成的围护体系需要大量钢筋、混凝土，但地下室施工完成后排桩即失去作用，也无法回收，造成极大的浪费；同时，在此过程中还会有大量的泥浆或土方产生，对其运输转移等也产生了很高的劳动成本，不能满足人们的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种地下连续墙结构及围护体系施工方法，以解决现有技术中的地下连续墙施工造成钢筋、混凝土资源的浪费以及因运输转移施工时产生的泥浆或土方而造成劳动成本高的技术问题。

本发明提供一种地下连续墙结构，包括多个起支撑作用的支撑柱、多个用于防止所述支撑柱相对移动的限位架以及用于固定所述支撑柱和所述限位架的压顶梁；

所述支撑柱上设有底部开口的第一空腔，所述支撑柱和所述限位架间隔设置，所述支撑柱与相邻的所述限位架之间形成底部开口的第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔内填充有地基土，所述压顶梁与多个所述支撑柱和多个所述限位架固定连接。

进一步的；所述支撑柱为两端开口的钢管，所述钢管的横截面为圆环形。

进一步的；所述限位架为h型钢，所述h型钢包括两个相互平行设置的翼缘板和连接所述翼缘板的腹板，两个所述翼缘板位于所述腹板同侧的边缘与相邻所述钢管的外侧壁抵接。

进一步的；所述翼缘板边缘的端面与其相邻的内端面之间的夹角为钝角。

进一步的；所述钢管的外径为800－2000mm，壁厚为100－250mm。

进一步的；0.5d＜h1＜d，其中，h1为所述腹板(22)的高度，d为所述钢管(1)的外径。

进一步的；所述腹板(22)的高度h1＝0.8d。

进一步的；所述翼缘板(21)的厚度h2范围为100－250mm，所述腹板(22)的厚度h3范围为(1/4－1/3)h2。

本发明还提供一种围护体系施工方法，利用上述所述的地下连续墙结构对地下连续墙进行设计，依次包括如下步骤：

s1：平整场地，标注出需要施工地下连续墙的具体区域；

s2：在标注的区域内，利用高频振动锤将钢管和h型钢依次沉至指定深度，多个间隔设计的钢管和h型钢形成连续的组合体，通过多段所述组合体首尾相连，形成封闭的围护体系；

s3：在所述组合体上浇筑压顶梁，使压顶梁同时固定连接钢管和h型钢；

s4：设置常规型钢或混凝土桩的两端分别可拆卸连接相邻或相对的所述组合体，用于在封闭区域内地基土挖空后平衡所述组合体未施工一侧的土方对所述组合体施加的压力；

s5：在所述组合体围成的区域内开挖地基土，施工地下室结构；

s6：地下室完工后，拆除压顶梁，拆除常规型钢或混凝土桩，并利用高频振动锤依次拔出钢管和h型钢。

进一步的；在所述s2步骤前，场地上固设有用于保证钢管和h型钢垂直沉入地下的桩架，所述桩架上间隔设有能够供所述钢管和h型钢穿过的第一通孔和第二通孔。

相对于现有技术，本发明提供的地下连续墙结构及围护体系施工方法的有益效果如下：

本发明提供的地下连续墙结构包括多个间隔设置的支撑柱和限位架，多个支撑柱和多个限位架形成连续的墙形组合体，限位架用于最靠近的两个支撑柱相对移动，同时还通过压顶梁同时固定连接支撑柱和限位架，以保证墙形组合体整体结构的稳定。

同时，在支撑柱和限位架沉入地下的过程中，使底部开口的第一空腔和第二空腔内填充有地基土，地基土进一步增强了支撑柱和限位架的支撑强度，也通过第一空腔和第二空腔的设置，减少了支撑柱和限位架的重量，两者能够直接在平整地面上下沉到地下，减少了挖槽取土的工序，节省了劳动成本。

还通过设置支撑柱、限位架以及压顶梁之间相互可拆卸连接，在完成地下室施工后，钢结构的支撑柱和限位架都可以回收再利用，避免了钢材的浪费。

本发明提供的围护体系施工方法，首先标注出需要施工的区域，然后在该区域内通过高频振动锤将钢管和h型钢依次沉入指定深度，其中，高频振动锤的高频率振动能加速土体软化，减少钢管和h型钢与周围地基土的阻力，提高沉入效率；多个间隔设计的钢管和h型钢沉入期间，钢管和h型钢内的空腔逐渐被地基土填充，直到沉入指定深度，都不会有泥土溢出，减少了运输转移地基土的工序，节省了劳动成本；同时，h型钢对钢管起到限位作用的同时，还能够有效防止空腔内的地基土流失。随后，在多个组合体(代表成段设置的地下连续墙结构)首尾相邻形成封闭式的围护体系上浇筑压顶梁，压顶梁为混凝土结构，其凝固后同时固定钢管和h型钢，保证了连续墙整体结构的稳定性；随后，再通过常规型钢或混凝土桩可拆卸的连接相邻或相对的组合体，保证在封闭区域内的地基土被挖出后，平衡外侧的地基土对组合体造成的压力。当地下室施工完成后，拆卸常规型钢或混凝土桩，混凝土结构的压顶梁也能够通过敲击振动从钢管和h型钢上拆除，此时，再通过高频振动锤依次拔出钢管和h型钢，对两者进行简单保养后回收等待下次利用，完成整个施工过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的地下连续墙结构中钢管和h型钢固定后的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的地下连续墙结构中钢管和h型钢固定后的俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的地下连续墙结构中h型钢的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的地下连续墙结构中压顶梁的结构示意图。

图标：1－钢管；2－h型钢；3－第一空腔；4－第二空腔；5－压顶梁；21－翼缘板；22－腹板；51－第一凸块；52－第二凸块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，而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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的地下连续墙结构中钢管和h型钢固定后的结构示意图；图2为本发明实施例提供的地下连续墙结构中钢管和h型钢固定后的俯视示意图；图3为本发明实施例提供的地下连续墙结构中h型钢的结构示意图；图4为本发明实施例提供的地下连续墙结构中压顶梁的结构示意图。

实施例一

如图1－图4所示，本发明实施例提供一种地下连续墙结构，包括多个起支撑作用的支撑柱、多个用于防止支撑柱相对移动的限位架以及用于固定支撑柱和限位架的压顶梁5；支撑柱上设有底部开口的第一空腔3，支撑柱和限位架间隔设置并可拆卸连接，支撑柱与相邻的限位架之间形成底部开口的第二空腔4，第一空腔3和第二空腔4内填充有地基土，压顶梁5与多个支撑柱和多个限位架可拆卸连接。

本发明实施例提供的地下连续墙结构包括多个间隔设置的支撑柱和限位架，多个支撑柱和多个限位架形成连续的墙形组合体，限位架用于最靠近的两个支撑柱相对移动，同时还通过压顶梁5同时固定连接支撑柱和限位架，以保证墙形组合体整体结构的稳定。

同时，在支撑柱和限位架沉入地下的过程中，使底部开口的第一空腔3和第二空腔4内填充有地基土，地基土进一步增强了支撑柱和限位架的支撑强度，也通过第一空腔3和第二空腔4的设置，减少了支撑柱和限位架的重量，两者能够直接在平整地面上下沉到地下，减少了挖槽取土的工序，节省了劳动成本。

还通过设置支撑柱、限位架以及压顶梁5之间相互可拆卸连接，在完成地下室施工后，钢结构的支撑柱和限位架都可以回收再利用，避免了钢材的浪费。

具体地，以下对本实施例中地下连续墙结构进行详细描述：

为了保证支撑柱的强度，如图1和图2所示，本实施例设置支撑柱为钢管1，具体的，为横截面为圆环形的圆形钢管1，其钢制结构以及在第一空腔3内地基土的支撑下，能够很好的防止未施工一侧的土方坍塌；同时，圆形钢管1相比于横截面为其它形状的钢管1(如方管)，才纵截面面积一定的情况下，钢材使用量更少，进而重量更轻，方便施工，节约投资费用。

进一步的，如图3所示，本实施例设置限位架为h型钢2，易知，h型钢2包括两个相互平行设置的翼缘板21和连接翼缘板21的腹板22，通过设置两个翼缘板21位于腹板22同侧的边缘与相邻钢管1的外侧壁抵接，以此方式使多个钢管1和h型钢2相互抵接形成连续组合体后，h型钢2的两翼缘板21能够防止两端的钢管1相对移动，使在未施工的土方的压力下，钢管1不会从连续组合体中顶出，保证了连续组合体结构的稳定。

同时，h型钢2与钢管1抵接后形成四周封闭的第二空腔4，防止了第二空腔4内地基土的流失，进一步也避免了未施工一端的地基土或泥浆从h型钢2和钢管1之间的缝隙溢出流失，保证了连续墙的截水，防渗功能。

进一步的，本实施例还设置翼缘板21边缘的端面与其相邻的内端面之间的夹角为钝角。此时，是翼缘板21边缘的端面与钢管1的外侧面抵接，而不是翼缘板21的端面与其相邻的内端面相交的边与钢管1的外侧面抵接，保证h型钢2和钢管1沉入地下或从地下拔出时，h型钢2与钢管1之间的接触部分不会过度磨损。

进一步的，本实施例中的钢管1是在地面平整的基础上，通过高频振动锤直接沉入地下，在下沉打入土层过程中，需要考虑随之产生的挤土效应，挤土效应易导致邻近的已施工的钢管1或h型钢2变形、断裂、错位或者上浮，影响连续墙的成型。而挤土效应的强弱与钢管1的直径以及管壁的厚度有直接关系，本实施例设置钢管1的外径为800－2000mm，壁厚为100－250mm，在该数值范围内的钢管1下沉时，地基土不是被挤向钢管1的四周，而是被挤入第一空腔3内，且第一空腔3内地基土的高度会比钢管1下沉的高度高，减少了钢管1的挤土效应，进一步保证了连续组合体结构的稳定性。

在钢管1外径确定的基础上，还设置0.5d＜h1＜d，其中，h1为腹板22的高度，d为钢管1的外径。腹板22的高度大小决定着翼缘板21边缘与钢管1外侧面接触的位置，若其高度过小，则h型钢2不能很好的限位钢管1，钢管1受力过大时容易松脱；若其高度过大，在整个组合体中，h型钢2正对未施工一侧地基土的表面积占比增大，使翼缘板21受到未施工一侧地基土更大的压力，容易使翼缘板21变形，也不符合h型钢2主要起限位作用的初衷。

优选的，本实施例设置腹板22的高度h1＝0.8d，在此高度，能在h型钢2与钢管1之间有稍许缝隙的情况下也能很好的起到限位钢管1的作用，同时，腹板22的高度加上翼缘板21的厚度使h型钢2的总厚度几乎与钢管1的外径相同，使成型的连续墙的厚度近乎一致，保证连续墙各位置抗压能力的稳定性。

进一步的，由于本实施例中h型钢2起到支撑未施工一侧地基土的压力的部位是翼缘板21，为了保证翼缘板21的强度，还设置翼缘板21的厚度为100－250mm，同时，也考虑到腹板22在此受到垂直载荷较小，为了进一步节省钢材，在保证h型钢2整体强度稳定的情况下，设置腹板22的厚度h3范围为(1/4－1/3)h2，其中，h2为翼缘板21的厚度。

进一步的，如图4所示，本实施例中压顶梁5为混凝土制成，压顶梁5的下端间隔设有多个第一凸块51和第二凸块52，第一凸块51和第二凸块52分别套设在第一空腔3和所述第二空腔4内。

具体的，是在钢管1和h型钢2固定完成后，将第一空腔3和第二空腔4内的地基土取出一部分，使第一空腔3和第二空腔4的预留一部分空间，随后浇灌混凝土，混凝土填满在第一空腔3和第二空腔4的部分即为第一凸块51和第二凸块52，并在继续浇灌下使第一凸块51和第二凸块52形成一个整体，此时形成的压顶梁5进一步保证钢管1和h型钢2的相互固定，保证了地下连续墙结构的稳定。

实施例二

本发明实施例提供一种围护体系施工方法，通过利用上述所述的地下连续墙结构对地下连续墙进行设计，依次包括如下步骤：

s1：平整场地，标注出需要施工地下连续墙的具体区域；

s2：在标注的区域内，利用高频振动锤将钢管1和h型钢2依次沉至指定深度，多个间隔设计的钢管1和h型钢2形成连续的组合体，通过多段组合体首尾相连，形成封闭的围护体系；

s3：在组合体上浇筑压顶梁5，使压顶梁5同时固定连接钢管1和h型钢2；

s4：设置常规型钢或混凝土桩的两端分别可拆卸连接相邻或相对的所述组合体，用于在封闭区域内地基土挖空后平衡所述组合体未施工一侧的土方对所述组合体施加的压力；

s5：在组合体围成的区域内开挖地基土，施工地下室结构；

s6：地下室完工后，拆除压顶梁5，拆除常规型钢或混凝土桩，并利用高频振动锤依次拔出钢管1和h型钢2。

本发明实施例提供的围护体系施工方法，首先标注出需要施工的区域，然后在该区域内通过高频振动锤将钢管1和h型钢2依次沉入指定深度，其中，高频振动锤的高频率振动能加速土体软化，减少钢管1和h型钢2与周围地基土的阻力，提高沉入效率；多个间隔设计的钢管1和h型钢2沉入期间，钢管1和h型钢2内的空腔逐渐被地基土填充，直到沉入指定深度，都不会有泥土溢出，减少了运输转移地基土的工序，节省了劳动成本；同时，h型钢2对钢管1起到限位作用的同时，还能够有效防止空腔内的地基土流失。随后，在多个组合体(代表成段设置的地下连续墙结构)首尾相邻形成封闭式的围护体系上浇筑压顶梁5，压顶梁5为混凝土结构，其凝固后同时固定钢管1和h型钢2，保证了连续墙整体结构的稳定性；随后，再通过常规型钢或混凝土桩可拆卸的连接相邻或相对的组合体，保证在封闭区域内的地基土被挖出后，平衡外侧的地基土对组合体造成的压力。当地下室施工完成后，拆卸常规型钢或混凝土桩，混凝土结构的压顶梁5也能够通过敲击振动从钢管1和h型钢2上拆除，此时，再通过高频振动锤依次拔出钢管1和h型钢2，对两者进行简单保养后回收等待下次利用，完成整个施工过程。

上述s4步骤中，相邻的组合体是指在拐角处形成一定角度的组合体，通过常规型钢或混凝土桩连接后，保证两者不会在未施工一侧的土方的压力下向施工区域内倾斜。

进一步的，为了使钢管1和h型钢2垂直沉入到指定的位置，本实施例还在s2步骤前，在场地上固设有用于保证钢管1和h型钢2垂直沉入地下的桩架，同时，桩架上间隔设有能够供钢管1和h型钢2穿过的第一通孔和第二通孔，通过第一通孔和第二通孔使沉入地下的钢管1和h型钢2能够相互抵接，进一步保证组合体结构的稳定。

值得一提的，本实施例主要适用于地基为松软沙土的结构，在一些混合有砂石的地基环境下，可能会对钢管1和h型钢2底部造成一定的磨损，甚至下沉困难，为了使本方法也适用于有细碎砂石层的环境，可以在钢管1和h型钢2下沉过程中在第一空腔3和第二空腔4内灌水，配合高频振动锤进一步液化细碎砂石层，使钢管1和h型钢2高效快速的下沉到指定深度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。