专利名称：地下连续掘削机及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种在土木建筑等工程中掘削地层、构筑地下连续墙的地下连续掘削机及其施工方法。
背景技术：
目前构筑地下连续墙，主要使用的施工机械和施工方法有如下两种一种是使用多轴钻机构筑柱列式地下连续墙的技术；如日本的“SMW地下连续墙工法”是使用多轴钻机，在向地下钻进或提升钻杆时，从钻头先端喷出水泥系土壤固化剂与土砂混合搅拌，在各施工单元之间采用重迭搭接的反复施工，形成水泥土的地下墙体，在水泥土固化之前，可插入补强芯材来提高墙体的强度，水泥土固化后形成一道柱列形的地下连续墙。
另一种是使用链刀式挖掘机构筑地下连续墙的技术；如公开号CN1076982A所公开的是用钻孔装置在地下钻一个洞，把挖掘机的一条环形链刀插入洞中，用环形链刀按预定方向挖掘，同时喷出水泥系土壤固化剂与土砂混合搅拌，形成水泥土的地下墙体，在水泥土固化之前，可插入补强芯材来提高墙体的强度，水泥土固化后形成一道地下连续墙。
使用多轴钻机构筑柱列式地下连续墙的技术存在如下问题1、由于墙体是由一组组柱体搭接而成的，在柱体与柱体之间容易出现非搭接部分，特别是当墙体较深时，相邻两组柱体的先端容易出现错位，影响墙体强度，并易发生渗漏水。
2、由于墙体是柱列形的，墙体的横截面为厚度不一的葫芦串形状，在其腰谷处墙体强度弱，也易发生渗漏水。
3、由于是以一个个施工单元的钻削、提升、移动、搭接钻削的重复步骤构成柱列式连续墙的，施工工艺复杂、施工速度慢；特别是墙体较深需要接长钻杆时，更需增加工序，施工效率较低。
4、为提高效率，一般采用一次钻至预定深度的施工方法，但相应钻机立柱就很高(如墙体深25M时，钻机高度达30M以上)，稳定性差，钻机移动时有发生倒塌的不安全隐患。
使用链刀式挖掘机构筑地下连续墙的技术，虽然可解决上述柱列式地下连续墙存在的柱体错位、非搭接，墙体厚度不一致和钻机机身过高不安全的缺点，但仍存在如下问题1、由于仅使用插入地下的一条链刀进行掘削，不论其掘削时旋转方向如何，水平、垂直掘削反力全部由这一条链刀承受，并传递给地面上的机体来平衡；虽然挖掘机机身高度降低了(墙体深25M时，机身高约12M)，但为平衡掘削反力及有足够强度，挖掘机体积庞大、重量重(墙体深25M时，整机重量达125吨以上)、价格昂贵、遇狭窄场地时难以施工，并且墙体的施工宽度也因此受到限制，不能进行大宽度(1000mm以上)墙体的施工。
2、当链刀转过导柱先端链轮、链刀头部逐渐切入土层时，会产生一个使导柱朝相反方向偏斜的水平反力，并且由于地层的变化，这一水平反力的大小也是变化不定的，使挖掘机体常时处于一种不稳定的受力状态之中，这也是造成挖掘机体积庞大、重量重、对大宽度的墙体难以施工的原因之一。
3、由于仅由一条链刀进行土砂与土壤固化剂的搅拌，并且链刀的运行方向固定、线速度不高，链条上的搅拌棒数量有限，所以混合搅拌能力低；为了克服这一不足，采用减慢横向掘进速度的方法，来增加单位体积内搅拌棒的搅拌次数，虽然在一定程度上改善了混合搅拌效果，但使整体施工效率降低。
4、由于固化剂的喷出口置于导柱下端，喷出的土壤固化剂仅由链条上的搅拌棒单方向混合搅拌，在墙体深度方向的土壤固化剂含量的分布不均匀，从而使固化后的墙体内部质量不均匀，影响墙体的强度和止水防渗性能。
5、由于支持链刀的导柱为箱形结构，体积大，在挖掘出的土槽中占去相当大的空间，对挖掘后土砂的流动形成阻碍，土砂只能从导柱箱体的两侧向后流动，不仅增加了掘削阻力，而且还会产生对土槽两壁的挤压，使之出现塌落，对周围地层造成影响。
6、由于要预先用其它钻机钻孔，才能将链刀放入的孔中，工艺复杂，需要其它大型设备，工期及施工费用相应增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种构筑地下连续墙的地下连续掘削机，用这种地下连续掘削机可以安全、高效、优质地构筑平整等厚、大宽度的地下连续墙。
本发明的另一个目的在于提供一种设备工艺简单、作业效率高、施工安全的构筑地下连续墙的施工方法，用这种方法构筑的地下连续墙，质量稳定，厚度相等，平整连续，一次成墙宽度大、强度高、止水防渗性好。
本发明还有一个目的在于提供一种设备工艺简单、作业效率高、施工安全的构筑地下连续墙的施工方法，用这种方法除了可以构筑垂直于地面的地下连续墙之外，还可以构筑倾斜于地面的地下连续墙，质量稳定，厚度相等，平整连续，强度高、止水防渗性好。
本发明的第一个目的是由下述技术方案实现的一种地下连续掘削机具有可在地面上走行的机座，设置在机座上的机架，机架可以固定在机座上，也可以调整角度、可倾动地设置在机座上；设置在机架上的可移动的支架，设置在支架上的可转动的框架，设置在框架中的可相对其移动的支柱，支柱是由两根以上空心导向柱和连接件构成的桁架式结构、两端有延长接续用的法兰盘和紧固件，复数的支柱借助紧固件的连接可延长至设定的长度；在上述空心导向柱上设置有供输入液体用的接头，还沿空心导向柱全长按各种不同角度设置有多数供液体喷出用的喷射头，支柱的一端设置有链轮驱动装置和主动链轮，支柱的另一端设置有链条张紧装置和从动链轮，在上述主动链轮、支柱和从动链轮上设置有环绕着的链条，链条上设置有连接板，在连接板上分别安装有按不同角度布置的搅拌叶及可更换的掘削刀头，由上述链条、连接板、搅拌叶和掘削刀头构成一条掘削搅拌链；除可以设置一条掘削搅拌链之外，还可以设置两条或多条按各自预定方向和转速旋转的掘削搅拌链。
本发明的另一个目的是由下述技术方案实现的一种使用上述地下连续掘削机构筑地下连续墙的施工方法，具有以下步骤地下连续掘削机走行到施工位置，启动链轮驱动装置使掘削搅拌链旋转，转动框架使支柱和掘削搅拌链随之由初始水平状态转动一个角度，同时呈弧线轨迹掘入地中；地下连续掘削机水平走行，使掘削搅拌链继续掘削完弧形轨迹外侧未掘削的部分；支柱向下移动，使掘削搅拌链随之继续掘入地中的预定深度；通过地下连续掘削机的走行和支架相对机架的往复移动，交替带动掘削搅拌链随之按水平预定方向进行掘削，形成一条等宽连续的土槽；在进行上述掘削的同时，从接头并经由空心导向柱导入土壤固化液体，通过各个喷射头在土槽内喷出，掘削搅拌链将土槽内的土砂与土壤固化液体混合搅拌、充满土槽，经一段时间固化后，即构筑成一道平整等厚的地下连续墙体；在墙体固化之前，可插入预定补强芯材以提高墙体强度；一段单元墙体构筑完成后，停止土壤固化液体的喷射，在墙体固化之前，支柱向上移动，使掘削搅拌链提升至预定位置，借助框架的转动使支柱和掘削搅拌链转动回初始水平位置，停止掘削搅拌链的旋转，地下连续掘削机可以走行至下一个施工位置。
本发明还有一个目的是由下述技术方案实现的一种使用地下连续掘削机构筑地下连续墙的施工方法，具有以下步骤地下连续掘削机走行到施工位置，调整机架相对机座的角度、使机架倾动到预定的倾斜位置；启动链轮驱动装置使掘削搅拌链旋转，转动框架使支柱和掘削搅拌链随之由初始水平状态转动一个角度，同时呈弧线轨迹掘入地中；地下连续掘削机水平走行，使掘削搅拌链继续掘削完弧形轨迹外侧未掘削的部分；支柱向斜下方移动，使掘削搅拌链随之继续倾斜掘入地中的预定深度；通过地下连续掘削机的走行和支架相对机架的往复移动，交替带动掘削搅拌链随之按水平预定方向进行掘削，形成一条倾斜于地面的连续土槽；在进行上述掘削的同时，从接头并经由空心导向柱导入土壤固化液体，通过各个喷射头在土槽内喷出，掘削搅拌链将土槽内的土砂与土壤固化液体混合搅拌、充满土槽，经一段时间固化后，即构筑成一道倾斜于地面、平整等厚的地下连续墙体；一段单元墙体构筑完成后，停止土壤固化液体的喷射，在墙体固化之前，支柱向上移动使掘削搅拌链上升至预定位置，借助框架的转动使支柱和掘削搅拌链转动回初始水平位置，停止掘削搅拌链的旋转，掘削机可以走行至下一个施工位置。
本发明的地下连续掘削机及其施工方法，有以下积极效果及优点1、按照本发明，地下连续掘削机用一条以上掘削搅拌链进行掘削，总掘削反力由各条掘削搅拌链分别承受，并且相邻的掘削搅拌链可按相反方向旋转掘削，各自产生的掘削反力有相互抵消和平衡的效果；相对于掘削机整体的水平和垂直方向的掘削反力大幅减小，使掘削机的受力状态平衡稳定；不仅施工效率高，而且可减小整机的体积、重量，大大降低制造成本，在狭窄场地能顺利施工，也能构筑大宽度(1000mm以上)的墙体。
2、按照本发明，地下连续掘削机是用一条以上掘削搅拌链进行混合搅拌的，相邻的掘削搅拌链还可按相反方向旋转、进行相互交错的混合搅拌，使相对搅拌线速度和混合搅拌能力成倍提高，能快速充分地将土砂与注入的土壤固化液体均匀融合，使地下连续墙体内部的质量均匀稳定、强度高，并且施工速度快。
3、按照本发明，可导入液体的空心导向柱自上而下按各种不同角度设置有多数供液体喷出用的喷射头，固化液体可以预定压力在水平和垂直方向都呈扇面交叉状喷出，土壤固化微粒均匀分布，覆盖整个掘削搅拌区域，经掘削搅拌链进行混合搅拌后，使地下连续墙体内部的质量均匀稳定，强度高、止水防渗性好。
4、按照本发明，支持掘削搅拌链的支柱为桁架式结构，体积小、在地下占有空间少，使掘削搅拌的土砂在土槽中向后流动顺畅、阻力小，对周围地层没有影响。
5、按照本发明，掘削搅拌链上的掘削刀头以机卡方式固定，便于调整、更换、修理。
6、按照本发明，掘削搅拌链可自行以预定的方式掘入地中及恢复初始状态，不需要其它辅助钻机，使施工设备减少，工艺步骤简化，能缩短工期，降低工程费用。
7、按照本发明，地下连续掘削机不仅可以构筑垂直于地面的地下连续墙，还可以构筑倾斜于地面的地下连续墙，8、按照本发明，地下连续掘削机不仅可以构筑单一的地下连续墙体，还可以构筑多种几何形状、功能各异的地下连续墙的组合体，除作为防护墙、防渗墙等应用之外，还能对软质地层进行深层加固处理，一机多能，用途广泛。
图1是本发明的实施例1地下连续掘削机A的主视图。
图2是图1所示地下连续掘削机A的侧视图。
图3是图1所示地下连续掘削机A的俯视图。
图4是图1所示地下连续掘削机A的一个剖面图。
图5是图1所示地下连续掘削机A的链轮驱动装置的传动结构示意图。
图6a、图6b、图6c分别是图1所示地下连续掘削机A和图8所示地下连续掘削机B的掘削搅拌链的局部放大的正面图、则视图和俯视图。
图7a、图7b、图7c分别是图1所示地下连续掘削机A的空心导向柱的正面图、剖面图和喷射头的剖面放大图。
图8是本发明的实施例2地下连续掘削机B的主视图。
图9是图8所示地下连续掘削机B的侧视图。
图10是图8所示地下连续掘削机B的俯视图。
图11是图8所示地下连续掘削机B的一个剖面图。
图12是图8所示地下连续掘削机B的链轮驱动装置的传动结构示意图。
图13a、图13b、图13c分别是图8所示地下连续掘削机B的空心导向柱的正面图、剖面图和喷射头的剖面放大图。
图14a、图14b、图14c、图14d、图14e、图14f、图14g、图14h是本发明的实施例3使用地下连续掘削机A进行施工的方法步骤示意图。
图15a、图15b、图15c、图15d、图15e、图15f、图15g、图15h、图15i、图15j是本发明的实施例4使用地下连续掘削机B进行施工的方法步骤示意图。
图16a、图16b、图16c、图19d、图16e是使用本发明地下连续掘削机A和地下连续掘削机B进行施工，构筑地下连续墙组合体的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1地下连续掘削机A。
参照图1、图2、图3、图4、图5、图6a、图6b、图6c和图7a、图7b、图7c。
机座1上装有走行装置1a、操作室1b、油压机组1c、控制系统1d、配重1e和机架2，借助走行装置1a的动作，机座1可以在地面GL上向任意方向走行移动。
机架2具有滑道2a、装有油缸2b，支架3借助滑槽3a可移动地置于机架2的滑道2a上，并由油缸2b的驱动来实现水平移动。
支架3具有心轴3b、定位装置3c，装有油缸3d，框架4借助心轴3b的支持，可转动地置于支架3上，并在油缸3d驱动下实现以心轴3b为中心的转动，当框架4转至预定位置后，可由定位装置3c将其与支架3固定。
框架4上设置有导向滑块4a、定位销4b，装有多重套筒式油缸4c。
支柱5是由两根以上空心导向柱5a和连接件5b构成的桁架式结构，两端有延长连接用的法兰盘5c，复数的支柱5借助紧固件5d可连接延长至设定的长度，支柱5借助导向滑块4a的支持和约束，可移动地置于框架4之中，并通过可拆卸支座5e与多重套筒式油缸4c的一端铰接，支柱5在油缸4c驱动下实现相对框架4的位置移动，并由定位销4b在预定位置与框架4固定。
支柱5的一端装有链轮驱动装置6，链轮驱动装置6有一个底座6a，在底座6a上设有原动机6b和行星减速机9，在行星减速机9的外周上装有可转动的主动链轮10、11，在原动机6b的驱动下，经行星减速机9减速，主动链轮10、11可按相反的方向旋转。
行星减速机9由箱体9a和行星齿轮组7、8构成，行星齿轮组7、8包括太阳齿轮7a、8a、行星齿轮7b、8b、内齿轮7c、8c和主轴9b。
装有太阳齿轮7a、8a的主轴9b可转动地安装在箱体9a上，轴心相对箱体9a固定的行星齿轮7b、8b分别与太阳齿轮7a、8a和内齿轮7c、8c相啮合，内齿轮7c、8c可转动地被支持在主轴9b上、其外缘上装有主动链轮10、11。
原动机6b通过连轴器9c与主轴9b相连接，在原动机6b的驱动下，经行星齿轮组7、8的减速及动力传递，主动链轮10和11可按相反方向旋转，通过行星齿轮组7、8中齿轮的齿数变化，主动链轮10和11的转速可以调整。
支柱5的另一端设置有链条张紧装置12，从动链轮13、14可转动安装在链条张紧装置12的先端。
在上述主动链轮10、11，支柱5和从动链轮13、14上设置有环绕着的链条15a，在链条15a上设置有连接板15b，安装在连接板15b上的形状各异按不同角度布置的搅拌叶15c，安装在连接板15b上的机卡式可更换的掘削刀头15d，由上述链条15a、连接板15b、搅拌叶15c和掘削刀头15d构成的掘削搅拌链15，在链条驱动装置6的驱动下分别按预定方向及转速旋转。
在上述空心导向柱5a上还设置有供输入液体用的接头5f，可导入液体的空心导向柱5a自上而下按各种不同角度设置有多数供液体喷出用的喷射头16，注入的液体可以设定压力经喷射头16在水平和垂直方向都呈扇面形交叉状喷出。
实施例2地下连续掘削机B。
参照图8、图9、图10、图11、图12、图13a、图13b、图13c、和图6a、图6b、图6c。
机座21上装有走行装置21a、操作室21b、油压机组21c、控制系统21d、配重21e、支撑座21f、支撑轴21g和油缸21h，借助支撑座21f、支撑轴21g和油缸21h的支持，机架22可倾动地设置在机座21之上；借助走行装置21a的动作，机座21可以在地面GL上向任意方向走行移动。
机架22具有滑道22a、装有油缸22b，支架23借助滑槽23a可移动地置于机架22的滑道22a上，并由油缸22b的驱动而实现水平移动。
支架23具有心轴23b、定位装置23c，装有油缸23d，框架24借助心轴23b的支持，可转动地置于支架23上，并在油缸2 3d驱动下实现以心轴23b为中心的转动，当框架24转至预定位置后可由定位装置23c将其与支架23固定。
框架24上设置有导向滑块24a、定位销24b，装有多重套筒式油缸24c。
支柱25是由两根以上空心导向柱25a和连接件25b构成的桁架式结构，两端有延长连接用的法兰盘25c、复数的支柱25借助紧固件25d可连接延长至设定的长度，支柱25借助导向滑块24a的支持和约束，可移动地置于框架24之中，并通过可拆卸支座25e与多重套筒式油缸24c的一端铰接，支柱25在油缸24c驱动下实现相对框架24的位置移动，并由定位销24b在预定位置与框架24固定。
支柱25的一端装有链轮驱动装置26，链轮驱动装置26有一个底座26a，在底座26a上设有原动机26b和行星减速机29，在行星减速机29的外周上装有可转动的主动链轮30、31，在原动机26b的驱动下，经行星减速机29减速，主动链轮30、31，可按相反的方向旋转。
行星减速机29由箱体29a和行星齿轮组27、28构成；行星齿轮组27、28包括太阳齿轮27a、28a、行星齿轮27b、28b、内齿轮27c、28c和两根主轴29b；分别装有太阳齿轮27a、28a的两根主轴29b可转动地安装在箱体29a的两侧；轴心相对箱体29a固定的行星齿轮27b、28b分别与太阳齿轮27a、28a和内齿轮27c、28c相啮合，内齿轮27c、28c可转动地被支持在主轴29b上、其外缘上装有主动链轮30、31。
原动机26b通过连轴器29c与主轴29b相连接，在原动机26b的驱动下，经行星齿轮组27、28的减速及动力传递，使主动链轮30和31可按相反方向旋转，通过行星齿轮组27、28中齿轮的齿数变化，主动链轮30和31的转速可以调整。
支柱25的另一端设置有链条张紧装置32，从动链轮33、34，可转动地安装在链条张紧装置32的先端。
在上述主动链轮30、31，支柱25和从动链轮33、34上设置有环绕着的链条15a，在链条15a上设置有连接板15b，安装在连接板15b上的形状各异按不同角度布置的搅拌叶15c，安装在连接板15b上的机卡式可更换的掘削刀头15d；由上述链条15a、连接板15b、搅拌叶15c和掘削刀头15d构成的掘削搅拌链15在链条驱动装置6的驱动下分别按预定方向及转速旋转。
在上述空心导向柱25a上还设置有供输入液体用的接头25f，可导入液体的空心导向柱25a自上而下按各种不同角度设置有多数供液体喷出用的喷射头16，注入的液体可以预定压力经喷射头16在水平和垂直方向都呈扇面形交叉状喷出。
实施例3地下连续掘削机A的施工方法。
参照图14a、图14b、图14c、图14d、图14e、图14f、图14g、图14h。
地下连续掘削机A在走行装置1a的驱动下，在地面GL上按方向I走行到施工位置，如图14a所示；启动链轮驱动装置6使掘削搅拌链15按预定方向旋转，在油缸3d的驱动下，框架4按顺时针方向II转动，并带动支柱5和掘削搅拌链15随之以弧形轨迹掘入地中，到达预定位置后用定位装置3c将框架4与支架3固定，如图14b所示；驱动走行装置1a，地下连续掘削机A按方向III走行，使掘削搅拌链15继续掘削完弧形轨迹外侧未掘削的部分，如图14c所示；在多重套筒式油缸4c的驱动下支柱5向下移动，并使掘削搅拌链15按垂直方向IV继续掘入地中，到达预定深度后，用定位销4b将支柱5与框架4固定，如图14d所示；根据地层条件的变化和地中掘削搅拌状况，交替驱动走行装置1a和油缸2b，使地下连续掘削机A走行和支架3相对机架2往复移动，从而交替带动掘削搅拌链15随之按预定方向V掘削，形成一条连续等宽的土槽；在进行上述掘削的同时，经接头5f由空心导向柱5a导入预定的土壤固化液体，经喷射头16以预定压力在水平和垂直方向都呈扇面交叉状喷出，均匀分布，覆盖掘削搅拌区域；经掘削搅拌链15将土槽内的土砂与土壤固化液体进行混合搅拌、充满土槽；经一段时间固化后，即构筑成一道平整等厚的地下连续墙M；在墙体固结之前，可插入预定补强芯材36以提高墙体强度，如图14e和图14f；一段单元墙体构筑完成后，停止土壤固化液体的喷射，开放定位销4b，驱动油缸4c使支柱5带动掘削搅拌链15按方向VI提升至预定位置，如图14g所示；开放定位装置3c，驱动油缸3d使框架4带动支柱5和掘削搅拌链15按逆时针方向VII转动回初始水平位置；关闭链轮驱动装置6使掘削搅拌链15的旋转停止，驱动走行装置1a使地下连续掘削机A按方向VIII走行至下一个施工位置，如图14h所示。
实施例4地下连续掘削机B的施工方法。
参照图15a、图15b、图15c、图15d、图15e、图15f、图15g、图15h、图15i、图15j。
地下连续掘削机B在走行装置21a的驱动下，在地面GL上按方向IX走行到施工位置，在油缸24c的驱动下按方向X调整支柱25和掘削搅拌链15相对机架22的水平位置，如图15a所示；在油缸21h的驱动下调整机架22相对机座21的角度，使机架22按方向XI倾动到预定的倾斜位置，如图15b所示；启动链轮驱动装置26，使掘削搅拌链15按预定方向旋转，在油缸23d的驱动下框架24按方向XII转动，并带动支柱25和掘削搅拌链15随之以弧形轨迹倾斜掘入地中，到达预定位置后用定位装置23c将框架24与支架23固定，如图15c、图15d所示；驱动走行装置21a地下连续掘削机B按方向XIII走行，使掘削搅拌链15继续掘削完弧形轨迹外侧未掘削的部分，如图15e所示；在多重套筒式油缸24C的驱动下支柱25按方向XIV移动，使掘削搅拌链15随之沿方向XIV倾斜掘入地中，到达预定深度后，用固定销24b将支柱25与框架24固定，如图15f所示；根据地层条件的变化和地中掘削搅拌状况，交替驱动走行装置21a和油缸22b，使地下连续掘削机B走行及支架23往复移动，使之交替带动掘削搅拌链15以倾斜的状态沿方向XV掘削，形成一条倾斜于地面GL的土槽，在进行上述掘削的同时经接头25f由空心导向柱25a导入预定的土壤固化液体，经喷射头16以预定压力在水平和垂直方向都呈扇面交叉状喷出，均匀分布，覆盖掘削搅拌区域；经掘削搅拌链15将土槽内的土砂与土壤固化液体进行混合搅拌、充满土槽；经一段时间固化，构筑成与地面GL呈一定角度的平整等厚的倾斜式地下连续墙N，如图15g、图15h所示；一段单元墙体构筑完成后，停止土壤固化液体的喷射，开放定位销24b，驱动油缸24c使支柱25带动掘削搅拌链15按方向XVI提升至预定位置，并开放定位装置23c，驱动油缸23d使框架24带动支柱25和掘削搅拌链15按逆时针方向XVII转动回初始水平位置，如图15i所示；关闭链轮驱动装置26使掘削搅拌链15的旋转停止，驱动走行装置21a使地下连续掘削机B按方向XVIII走行至下一个施工位置，如图15j所示。
使用本发明的地下连续掘削机及其施工方法，不仅可以构筑上述实施例的地下连续墙，而且可以在本发明的范围内，在地下连续掘削机的结构和施工方法步骤的细节上作各种适当变化，从而构筑出形状各异的地下连续墙体；还可以按设定顺序先后构筑多个地下连续墙的单元体，并按预定的排列组合使地下连续墙的单元体相互搭接或相互交错，构筑成多种几何形状、功能各异的地下连续墙的组合体，可在土木建筑等工程中广泛应用。如图16a、图16b、图16c、图16d、图16e所示。
权利要求
1.一种地下连续掘削机，具有机座、支架、框架、支柱、两个链轮和一条环绕装在链轮上的掘削搅拌链，其特征在于可在地面走行的机座上还设置有机架，支架可移动地设置在机架上，框架可转动地设置在支架上，支柱可移动地设置在框架中，支柱的一端设置有链轮驱动装置和主动链轮，支柱的另一端设置有链条张紧装置和从动链轮，在上述主动链轮，支柱和从动链轮上除可环绕设置一条掘削搅拌链之外，还可以环绕设置两条或多条按各自预定方向和转速旋转的掘削搅拌链。
2.按照权利要求1所述的地下连续掘削机，其特征在于所述的机架可以固定方式设置于机座上，也可以调整角度、可倾动地设置于机座上。
3.按照权利要求1所述的地下连续掘削机，其特征在于所述的支架上设置有心轴、定位装置和油缸；框架借助心轴的支持可转动地置于支架上，在油缸的驱动下实现转动，并由定位装置定位固定；框架上设置有导向滑块、定位销、多重套筒式油缸；支柱借助导向块的支持和约束，可移动地置于框架之中，在多重套筒式油缸的驱动下实现移动，并由定位销定位固定。
4.按照权利要求1所述的地下连续掘削机，其特征在于所述的支柱是由两根以上空心导向柱和连接件构成的桁架式结构，两端有延长连接用的法兰盘和紧固件，复数的支柱借助紧固件的连接可延长至设定的长度；空心导向柱上设置有供输入液体用的接头，还有多数按各种不同角度设置的供液体喷出用的喷射头。
5.按照权利要求1所述的地下连续掘削机，其特征在于所述的链轮驱动装置有一个底座，在底座上设有至少一台原动机、由箱体和一组以上的行星齿轮组构成的行星减速机，在行星减速机的外周上装有一个以上的主动链轮；行星齿轮组包括一个由原动机驱动的太阳齿轮，至少一个或一对轴心相对箱体固定的行星齿轮，一个可转动的和在外缘上可安装主动链轮的内齿轮；当以两组以上的行星齿轮组构成行星减速机时，相邻的行星齿轮组中行星齿轮数可以分别设置为至少一个或至少一对，相邻组的内齿轮的旋转方向可以相同或相反。
6.按照权利要求1所述的地下连续掘削机，其特征在于所述的掘削搅拌链包括链条、设置在链条上的连接板、安装在连接板上的形状各异按不同角度布置的搅拌叶、安装在连接板上的可更换的掘削刀头。
7.使用权利要求1所述的地下连续掘削机构筑地下连续墙的施工方法，其特征在于该施工方法具有如下步骤地下连续掘削机走行到施工位置，启动链轮驱动装置使掘削搅拌链旋转，转动框架使支柱和掘削搅拌链随之由初始水平状态转动一个角度，同时呈弧线轨迹掘入地中；地下连续掘削机水平走行，使掘削搅拌链继续掘削完弧形轨迹外侧未掘削的部分；支柱向下移动，使掘削搅拌链随之继续掘入地中的预定深度；通过地下连续掘削机的走行和支架相对机架的往复移动，交替带动掘削搅拌链随之按水平预定方向进行掘削，形成一条等宽连续的土槽；在进行上述掘削的同时，从接头并经由空心导向柱导入土壤固化液体，通过各个喷射头在土槽内喷出，掘削搅拌链将土槽内的土砂与土壤固化液体混合搅拌、充满土槽，经一段时间固化后，即构筑成一道平整等厚的地下连续墙体；在墙体固化之前，可插入预定补强芯材以提高墙体强度；一段单元墙体构筑完成后，停止土壤固化液体的喷射，在墙体固化之前，支柱向上移动，使掘削搅拌链提升至预定位置，借助框架的转动使支柱和掘削搅拌链转动回初始水平位置，停止掘削搅拌链的旋转，地下连续掘削机可以走行至下一个施工位置。
8.使用权利要求1所述的地下连续掘削机构筑地下连续墙的施工方法，其特征在于该施工方法具有如下步骤地下连续掘削机走行到施工位置，调整机架相对机座的角度、使机架倾动到预定的倾斜位置；启动链轮驱动装置使掘削搅拌链旋转，转动框架使支柱和掘削搅拌链随之由初始水平状态转动一个角度，同时呈弧线轨迹掘入地中；地下连续掘削机水平走行，使掘削搅拌链继续掘削完弧形轨迹外侧未掘削的部分；支柱向斜下方移动，使掘削搅拌链随之继续倾斜掘入地中的预定深度；通过地下连续掘削机的走行和支架相对机架的往复移动，交替带动掘削搅拌链随之按水平预定方向进行掘削，形成一条倾斜于地面的连续土槽；在进行上述掘削的同时，从接头并经由空心导向柱导入土壤固化液体，通过各个喷射头在土槽内喷出，掘削搅拌链将土槽内的土砂与土壤固化液体混合搅拌、充满土槽，经一段时间固化后，即构筑成一道倾斜于地面、平整等厚的地下连续墙体；一段单元墙体构筑完成后，停止土壤固化液体的喷射，在墙体固化之前，支柱向上移动使掘削搅拌链上升至预定位置，借助框架的转动使支柱和掘削搅拌链转动回初始水平位置，停止掘削搅拌链的旋转，地下连续掘削机可以走行至下一个施工位置。
9.按照权利要求11或12所述的施工方法，其特征在于可按设定顺序先后构筑多个地下连续墙的单元体，并按预定的排列组合使地下连续墙的单元体相互搭接或相互交错，构筑成多种几何形状、功能各异的地下连续墙的组合体。
全文摘要
本发明涉及一种掘削地层、构筑地下连续墙的地下连续掘削机及其施工方法；该地下连续掘削机具有可走行的机座、可倾动的机架、可移动的支架、可转动的框架、可移动升降的支柱、可注入固化液体的导向柱、链轮驱动装置、主从动链轮和一条以上掘削搅拌链；其施工方法为地下连续掘削机按预定步骤顺序动作，掘削搅拌链掘入地中后向水平横向连续掘削，同时注入土壤固化液体与土砂进行混合搅拌，固化后形成垂直或倾斜于地面的等厚地下连续墙；适用于在土木建筑等工程中构筑防护墙、防渗墙及对软质地层进行深层加固处理等，一机多能，用途广泛。
文档编号E02F5/02GK1438392SQ03104540
公开日2003年8月27日 申请日期2003年2月18日 优先权日2003年2月18日
发明者钱奂云 申请人:钱奂云