一种成槽切土装置及采用其进行综合管廊施工的方法与流程

本发明属于地下工程施工技术领域，尤其涉及一种成槽切土装置及采用其进行综合管廊施工的方法。

背景技术：

地下综合管廊、管道这类地下构筑物一般埋设在道路两侧或房屋建筑群四周，所以在施工时需考虑到对周边环境的影响。很少有管廊基坑采用大放坡开挖的形式，一般依据周边环境要求采用水泥土墙、土钉墙、排桩(双排桩)、地下连续墙等支护方法。在管廊施工完成后基坑将进行回填，而且预留在土里的钻孔灌注、锚杆、钢筋等会对环境造成二次污染，既不经济也不环保；现场浇筑混凝土管廊不仅需要花费人力物力来支模，而且还需要很长时间使混凝土强度达到设计要求，不经济也不快速。

因此，现亟需一种能够适应各种地层环境、工程造价低、模块化程度高、施工速度快、支护可靠性好、环境污染小的综合管廊施工方法。

技术实现要素：

发明目的：本发明的第一目的是提供一种模块化综合管廊施工成槽切土装置；本发明的第二目的是提供采用该装置进行综合管廊施工的方法，该方法能够将预制混凝土挡墙下沉与成槽切土装置施工同时进行，降低了环境影响，减少了工程费用。

技术方案：本发明的成槽切土装置，包括切土装置、与该切土装置连接的动力装置及设于切土装置下端的搅土装置；所述搅土装置包括搅土刀盘、设于搅土刀盘一侧的搅土刀及设于搅土刀盘另一侧的旋转装置。

进一步说，本发明的搅土刀盘与旋转装置之间设有转动齿轮，切土装置下端设有传动齿轮，通过齿轮啮合进行搅动。

再进一步说，本发明的旋转装置包括转轴、转臂及一端与搅土刀盘一侧相连接、另一端与转臂相连接的转轴护管，转轴护管内设有增强搅土刀盘转动的滚珠。切土装置包括支撑架及沿该支撑架周向设置的切土链条。支撑架上设有定位混凝土挡墙和为混凝土挡墙提供下沉力的助力t型钢块。所述支撑架的背侧设有挡土钢板，该挡土钢板外侧与土体接触的面设有控制切土装置水平位移的锯齿。

本发明采用成槽切土装置进行综合管廊施工的方法，包括如下步骤：首先对成槽切土装置进行定位，随后将预制混凝土挡墙紧贴安装在成槽切土装置的外侧，进行成槽切土联合预施工，施工至对应标高后，解除预制混凝土板预成槽切土装置的连接，上提成槽切土装置即可。

更进一步说，待上提成槽切土装置后，以预制地下挡墙为支挡结构，垂直于该挡墙方向设置钢支撑，进行基坑开挖。采用的钢支撑上设有球铰，使端部钢支撑可以沿着轴向产生0～10°的转角。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该成槽切土装置机械化程度高、施工速度快，具有广泛的地层适用性，能够在软弱地层、含水层等复杂地质条件下施工；同时，采用该成槽切土装置进行综合管廊施工时，能够将预制混凝土挡墙下沉与成槽切土装置施工同时进行，将预制混凝土板随着成槽切土装置一起沉入地下，最大限度的减少了支挡结构及模板的使用，效率高、环保、成本降低，且支挡结构在成槽切土装置提出后能释放一部分的土压力，提高了支护的安全性。

附图说明

图1为本发明成槽切土装置的结构示意图；

图2为本发明搅土装置及楔形顶块的结构示意图；

图3为采用本发明成槽切土装置进行施工的机构示意图；

图4为本发明切土链条的链板结构示意图；

图5为本发明挡土钢板的结构示意图；

图6为本发明槽切土联合预施工的状态示意图；

图7为本发明上提成槽切土装置后的状态示意图；

图8为本发明设置钢支撑的状态示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明的成槽切土装置，包括切土装置1、与该切土装置1连接的动力装置2及设于切土装置1下端的搅土装置3。

如图2所示，本发明的搅土装置3包括搅土刀4盘、设于搅土刀盘4一侧的搅土刀5及设于搅土刀盘4另一侧的旋转装置6。所述搅土刀5一端设有与搅土刀盘4对应的螺纹，其截面形式有圆形、方形、三角形等多种形式；搅土刀盘4包括若干与搅土刀5螺纹对应的螺孔，可依据工程需要对搅土刀5的布置密度进行调整。搅土刀盘4与旋转装置6之间设有转动齿轮7，切土装置1下端设有传动齿轮，通过齿轮啮合进行搅动。所述旋转装置6包括转轴8、垂直转臂9及一端与搅土刀盘4一侧相连接、另一端与垂直转臂9相连接的转轴护管10，该转轴护管10内设有增强搅土刀盘4转动的滚珠11及防止搅土刀5脱离成槽切土装置的定位端头17，且该定位端头17深入垂直转臂9的内壁，与垂直转臂9相卡接，包裹在转轴护管10内。所述转轴8与成槽切土装置内部相连接，且垂直转臂9能在竖直方向上自由转动。滚珠11、转轴护管10及定位端头17能够保证搅土刀盘4的可靠转动。

所述切土装置1包括支撑架12及沿该支撑架12周向设置的切土链条13，切土链条13的链板采用相同结构的大、小链板相卡合，如图4所示。切土链条13及支撑架12之间还设有导向轮18。其中，所述支撑架12的背侧设有挡土钢板16，其靠近土的一边设置成锯齿形，如图5所示。支撑架12上还设有t型助力钢块15，在预制混凝挡墙14下沉时提供助力。该切土装置1内设有楔形顶块19，其位于垂直转臂9的上端，用于对搅土装置3进行限位，使其始终垂直于挡土钢板15进行搅土作业。

工作原理：动力装置2为切土装置1提供动力后，通过切土装置1的传动齿轮与搅土装置3的转动齿轮7间的作用，搅土装置3进行转动搅土，搅土刀5受土阻力的作用向上转动至楔形顶块19处，此时楔形顶块19与垂直转臂9相接触，对其运动进行限位，使得搅土装置3始终保持在垂直于挡土钢板16方向进行搅土作业。当完成搅土作业时，上拔成槽切土装置，由于搅土刀5受土阻力的作用向下转动，搅土装置3收缩至成槽切土装置内部。

如图3、6-8所示，本发明采用成槽切土装置进行综合管廊施工的方法包括如下步骤：

(1)将待施工的综合管廊分成若干段，测量放线，通过运输工具，即起重机将预制混凝土挡墙14和成槽切土装置架设在对应的位置，其中，预制混凝土挡墙14的底部设有20～45°的l型刃角或15～60°a型尖角，能够很好的控制预制混凝土挡墙下沉的方向，减小其下沉中所受的土阻力；

(2)将预制混凝土挡墙14紧贴在成槽切土装置的外侧，搅土装置3的上部，进行成槽切土联合预施工，预制混凝土挡墙14与成槽切土装置一起沉入地下，同时对成槽切土装置的垂直度进行控制；

(3)联合施工至对应标高，解除预制混凝土挡墙14与成槽切土装置的连接，缓慢上提成槽切土装置，搅土装置3转动进入成槽装置内部；

(4)预制混凝土挡墙14在土压力作用下产生微小变形，以预制混凝土挡墙14为支挡结构，垂直于该挡墙14方向设置钢支撑20，进行基坑开挖，其中，钢支撑应包括球铰，使端部钢支撑可以沿着轴向产生0～10°的转角，钢支撑施工时，可根据周边环境的变形控制要求，对支撑轴力进行调整，保证支护结构的可靠性；

(5)开挖至预定高度后以预制混凝土挡墙14为外侧模板，内侧以预制混凝土板为模板，中间填筑大流动性混凝土，形成密封隔水带，完成综合管廊的施工，回填土至标准地坪。