一种用于地下墙施工的切槽装置的制作方法

本发明涉及的是一种用于地下墙施工的切槽装置，属于土木工程基础施工技术领域。

背景技术：

现有地下墙一般利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗、防水、挡土和承重功能的连续的地下墙体。如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题,而且施工难度很大,施工周期长，造价昂贵。

技术实现要素：

本发明提出的是一种用于地下墙施工的切槽装置，其目的旨在克服现有技术存在的缺陷，其主要优点：切槽装置边挖掘岩土边浇筑或者利用预制件形成地下墙，施工简单，质量好，施工周期短，成本低。

本发明的技术解决方案:切槽装置由机架、行走装置和位于前部的挖掘装置组成，机架由槽内机架和上部机架组成，槽内机架由挖掘装置内的内部机架和挖掘装置外的后部机架组成，内部机架在槽内与后部机架相连，后部机架的尾端设有灌注装置的喷嘴，上部机架与行走装置相连；挖掘装置由链刀、传动装置和岩土输送装置组成，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，传动装置由驱动装置和链轮等组成；切槽装置在地下的深度等于地下墙在地下的深度，切槽装置在地下的截面与地下墙的截面相同；施工时，驱动装置驱动链刀运行，内部机架前端的刀具挖掘岩土进行切槽，岩土输送装置将所挖掘的岩土输送至上方，后部机架进行地下墙的施工，行走装置往前运动带动切槽装置往前运动。

链刀为多排链刀，多排链刀根据需要进行同时挖掘或分别挖掘;多排链刀在挖掘面布置成锥形,链刀中心线是空间曲线。

内部机架在槽内与后部机架相连，有两种方式：

1）挖掘面链刀与非掘面链刀的刀具总宽度相等，多排链刀在非挖掘面错位排列的，内部机架通过错位处的空间与后部机架连成一体；

2）链刀的中心线是空间曲线，非挖掘面的相邻返回链刀的刀具在链条长度方向是错位互相嵌入布置或重叠布置，即非挖掘面的刀具总宽度小于挖掘面的刀具总宽度，利用此宽度差使内部机架与后部机架连成一体。

岩土输送装置由其自身向上运行的链刀组成，内部机架的前端面设有链刀的运行轨道，内部机架的后端设有返回链刀的轨道；驱动装置和张紧装置安装在机架的上部；施工时，驱动装置驱动链条，链条带动刀具沿着轨道运行，前端轨道上的刀具挖掘岩土进行切槽，同时由下向上运动的链刀将所挖掘的岩土输送至上方。

挖掘装置分上部挖掘装置和底部挖掘装置，底部挖掘装置挖掘面链刀的宽度大于上部挖掘装置挖掘面链刀的宽度，即地下墙底部的宽度大于上部的宽度；挖掘装置由链刀、传动装置和岩土输送装置组成，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，传动装置由驱动装置和链轮等组成；链式挖掘装置和行走装置均安装在机架上连接成一体，内部机架由上部挖掘装置内的前部机架和底部挖掘装置内的底部机架组成，前部机架的后端和底部机架的上端在槽内与后部机架相连，底部机架和前部机架的前端设有链刀运行的轨道，底部机架和前部机架的尾端设有返回链刀运行的轨道，上部机架与行走装置相连；上部挖掘装置中的岩土输送装置由上部挖掘装置中的向上运行的链刀组成，底部挖掘装置中的岩土输送装置由垂直螺旋输送机组成；施工时，行走装置往前运动，驱动装置驱动链条，链条带动刀具运行，切槽装置前端的刀具挖掘岩土进行切槽，岩土输送装置将所挖掘的岩土输送至上方，后部机架内进行地下墙的施工，行走装置往前运动带动切槽装置1往前运动。

施工法有1）预制法；2）现浇法，现浇法分A1法、A2法和A3法；3）底部预制上部现浇。

本发明的优点：切槽装置边挖掘岩土边浇筑或者利用预制件形成地下墙，施工简单，质量好，施工周期短，成本低。

附图说明

图1是切槽装置的结构示意图，也是组成切槽装置的机架1、行走装置2、挖掘装置3和灌注装置4的结构示意图；也是前端轨道1-1-1上的刀具5-2挖掘岩土进行切槽，同时由下向上运动的链刀5将所挖掘的岩土输送至上方的结构示意图。

图2是图1的俯视图；

图3是图1的A-A视图，也是非挖掘面的相邻返回链刀5的刀具5-2在链条长度方向是错位互相嵌入布置的结构示意图，也是内部机架1-1-1与后部机架1-1-2连成一体的结构示意图；

图4是图3的C向视图，也是挖掘面链刀5的布置示意图；

图5是图3的B-B视图，也是非挖掘面的相邻返回链刀5的布置示意图；

图6是多排链刀5错位布置的结构示意图，内部机架1-1-1通过错位处的空间与后部机架1-1-2连成一体的结构示意图；

图7.1是链条5-1和刀具5-2的结构示意图，也是由A十字节5-1-1和B十字节5-1-2组成的链条5-1的十字节的结构示意图，也是链条5-1实现空间弯曲的结构示意图；

图7.2是图7.1的左视图；

图7.3是图7.1的俯视图；

图7.4是链刀5由柔性带5-1B和刀具5-2B组成的结构示意图，也是柔性带5-1B和刀具5-2B的结构示意图；

图7.5是图7.4的左视图；

图7.6是图7.4的俯视图；

图8是现浇有钢筋的地下墙的切槽装置的示意图，也是由横向链条放置装置6-1和纵向钢板放置装置6-2组成的钢筋放置装置6的结构示意图；

图9是图8的A-A视图，也是内部机架1-1-1与后部机架1-1-2连成一体的结构示意图，也是由横向链条放置装置6-1和纵向钢板放置装置6-2组成的钢筋放置装置6的结构示意图；

图10是现浇有钢筋笼的地下墙施工的切槽装置的示意图，也是顶推装置7伸出，一端顶住钢筋笼下部钢柱，推动行走装置2和挖掘装置3向前行走的示意图；

图11是图10 的下一步工序，也是顶推装置7缩回，放入下一个钢筋笼，前一个钢筋笼区域灌注混凝土的示意图；

图12是底部挖掘装置9挖掘面链刀的宽度大于上部挖掘装置3挖掘面链刀的宽度的切槽装置的结构示意图；

图13是图12的A向视图，也是挖掘轮廓是地下墙底部的宽度大于上部的宽度的结构示意图，也是底部挖掘装置9结构示意图；

图14是图12的B-B视图，也是上部挖掘装置3、灌注装置4、垂直螺旋输送机8和底部挖掘装置9的布置结构示意图；

图15是预制地下墙的切槽装置的结构示意图，也是顶推装置7伸出，一端顶住预制地下墙，推动行走装置2和挖掘装置3向前行走的示意图；

图16是图15的下一步工序，也是顶推装置7缩回，放入下一个预制地下墙的示意图；

图17是图15的俯视图，也是后部机架1-1-2的喷嘴4-1喷灌混凝土的示意图；

图18是预制底部宽度大于上部宽度的地下墙的现场施工的示意图，也是顶推装置7缩回，预制墙放入沟槽内的示意图；

图19是图18的俯视图，也是预制部宽度大于上部宽度的地下墙放入沟槽后，旋转方向的示意图；

图20是图19 的下一部工序，预制部宽度大于上部宽度的地下墙在沟槽内旋转90度后，顶推装置7伸出推顶预制墙，同时上部挖掘装置3和底部挖掘装置9挖掘岩土，这样切槽装置向前移动；

图21是底部预制上部现浇施工的示意图，也是内部顶推装置7缩回，预制墙放入后部机架1-1-2的腔体内的示意图；

图22是图21的下一步工序，也是底部地下墙在沟槽内旋转90度后，顶推装置7伸出推顶预制墙，同时上部挖掘装置3和底部挖掘装置9挖掘岩土，这样切槽装置向前移动；

图23.1是平面型轨道A的结构示意图；

图23.2是凸型轨道B的结构示意图；

图23.3是凹型轨道C1的结构示意图；

图23.4是凹型轨道C2的结构示意图；

图24是 D为纵向多排轨道错开成锥型的结构示意图；

图25是切槽装置的D型轨道和多排链刀的结构示意图；

图中的1是切槽装置的机架，由槽内机架1-1和上部机架1-2组成；1-1是槽内机架，由挖掘装置3内的内部机架1-1-1和挖掘装置3外的后部机架1-1-2组成；1-1-1是槽内机架1-1的内部机架；1-1-2是槽内机架1-1的后部机架；1-2是上部机架；2是切槽装置的移动行走装置；3是挖掘装置，由传动装置3-1、岩土输送装置3-2和链刀5组成；3-1是传动装置，由驱动装置3-1-1和链轮3-1-2等组成；3-1-1是驱动装置；3-1-2是链轮；3-2是岩土输送装置；4是灌注装置；4-1是在后部机架1-1-2的尾端上的灌注装置4的喷嘴；5是组成挖掘装置3的链刀；5-1是组成链刀5的链条，包括履带、绳索和柔性带；5-1-1是组成链条十字节的A十字节；5-1-2是组成链条十字节的B十字节；5-1B是组成链刀5的柔性带；5-2是固定在链条5-1上的挖掘岩土的刀具；5-2B是固定在柔性带5-1B上的挖掘岩土的刀具；6是钢筋放置装置（钢筋、链条、钢板）；6-1是横向链条放置装置；6-2是纵向钢板放置装置；7是后部机架1-1-2上的顶推装置；8是垂直螺旋输送机；9是切槽装置的底部挖掘装置。

具体实施方式

一种用于地下墙施工的切槽装置由机架、行走装置和位于前部的挖掘装置组成，机架由槽内机架和上部机架组成，槽内机架由挖掘装置内的内部机架和挖掘装置外的后部机架组成，内部机架在槽内与后部机架相连，后部机架的尾端设有灌注装置的喷嘴，上部机架与行走装置相连；挖掘装置由链刀、传动装置和岩土输送装置组成，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，传动装置由驱动装置和链轮等组成；切槽装置在地下的深度等于地下墙在地下的深度，切槽装置在地下的截面与地下墙的截面相同；施工时，驱动装置驱动链刀运行，内部机架前端的刀具挖掘岩土进行切槽，岩土输送装置将所挖掘的岩土输送至上方，后部机架进行地下墙的施工，行走装置往前运动带动切槽装置往前运动。

所述的链刀为多排链刀，多排链刀根据需要进行同时挖掘或分别挖掘。

所述的多排链刀在挖掘面布置成锥形。

所述的内部机架在槽内与后部机架相连，有两种方式：

1）挖掘面链刀与非掘面链刀的刀具总宽度相等，多排链刀在非挖掘面错位排列的，内部机架通过错位处的空间与后部机架连成一体；

2）链刀的中心线是空间曲线，非挖掘面的相邻返回链刀的刀具在链条长度方向是错位互相嵌入布置或重叠布置，即非挖掘面的刀具总宽度小于挖掘面的刀具总宽度，利用此宽度差使内部机架与后部机架连成一体。

所述的岩土输送装置由其自身向上运行的链刀组成，内部机架的前端面设有链刀的运行轨道，内部机架的后端设有返回链刀的轨道；驱动装置和张紧装置安装在机架的上部；施工时，驱动装置驱动链条，链条带动刀具沿着轨道运行，前端轨道上的刀具挖掘岩土进行切槽，同时由下向上运动的链刀将所挖掘的岩土输送至上方。

所述的挖掘装置分上部挖掘装置和底部挖掘装置，底部挖掘装置挖掘面链刀的宽度大于上部挖掘装置挖掘面链刀的宽度，即地下墙底部的宽度大于上部的宽度；挖掘装置由链刀、传动装置和岩土输送装置组成，链刀由链条和固定于链条上的刀具组成，传动装置由驱动装置和链轮等组成；链式挖掘装置和行走装置均安装在机架上连接成一体，内部机架由上部挖掘装置内的前部机架和底部挖掘装置内的底部机架组成，前部机架的后端和底部机架的上端在槽内与后部机架相连，底部机架和前部机架的前端设有链刀运行的轨道，底部机架和前部机架的尾端设有返回链刀运行的轨道，上部机架与行走装置相连；上部挖掘装置中的岩土输送装置由上部挖掘装置中的向上运行的链刀组成，底部挖掘装置中的岩土输送装置由垂直螺旋输送机组成；施工时，行走装置往前运动，驱动装置驱动链条，链条带动刀具运行，切槽装置前端的刀具挖掘岩土进行切槽，岩土输送装置将所挖掘的岩土输送至上方，后部机架内进行地下墙的施工，行走装置往前运动带动切槽装置（1）往前运动。

下面结合附图进一步描述本发明：

如图1～图7所示，切槽装置由机架1、行走装置2和位于前部的挖掘装置3组成，机架1由槽内机架1-1和上部机架1-2组成，槽内机架1-1由挖掘装置内的内部机架1-1-1和挖掘装置外的后部机架1-1-2组成，内部机架1-1-1在槽内与后部机架1-1-2相连，后部机架1-1-2的尾端设有灌注装置4的喷嘴4-1，上部机架1-2与行走装置2相连；挖掘装置3由链刀5、传动装置3-1和岩土输送装置3-2组成，链刀5由链条5-1和固定于链条上的刀具5-2组成，传动装置3-1由驱动装置3-1-1和链轮3-1-2等组成；切槽装置在地下的深度等于地下墙在地下的深度，切槽装置在地下的截面与地下墙的截面相同；施工时，驱动装置3-1-1驱动链条5-1，链条5-1带动刀具5-2运行，内部机架1-1-1前端的刀具5-2挖掘岩土进行切槽，岩土输送装置3-2将所挖掘的岩土输送至上方，后部机架1-1-2进行地下墙的施工，行走装置2往前运动带动切槽装置往前运动。

如图3～图4所示，链刀5的中心线是空间曲线，非挖掘面的相邻返回链刀5的刀具5-2在链条5-1长度方向是错位互相嵌入布置，即非挖掘面的刀具5-2总宽度小于挖掘面的刀具5-2总宽度，利用此宽度差使内部机架1-1-1与后部机架1-1-2连成一体。

如图6所示，挖掘面链刀5与非掘面链刀5的刀具5-2总宽度相等，多排链刀在非挖掘面错位排列的，内部机架1-1-1通过错位处的空间与后部机架1-1-2连成一体。

如图1所示，A1法施工

用于现浇无钢筋的地下墙施工，后部机架1-1-2中有装置4，切槽装置向前掘进的动力来源于后部灌注的混凝土对其的压力和行走装置2的推动力，主要步骤如下：

1）在现场安装移动行走装置2；

2）在移动行走装置2上安装挖掘装置3；

3）移动行走装置2在地面上沿着地下墙的中心线运动，内部机架1-1-1前端的链刀5挖掘岩土进行切槽，后部机架1-1-2中的灌注装置4灌注混凝土；

4）移动行走装置2沿着地下墙在地面上的中心线运动，边开槽边灌注混凝土，直至完成。

如图8和图9所示，A2法施工

用于现浇有钢筋的地下墙施工，后部机架1-1-2中有灌注装置4和钢筋放置装置6，切槽装置向前掘进的动力来源于后部灌注的混凝土对其的压力和行走装置2的推动力，主要步骤如下：

1）在现场安装移动行走装置2；

2）在移动行走装置2上安装挖掘装置3；

3）移动行走装置2在地面上沿着地下墙的中心线运动，内部机架1-1-1前端的链刀挖掘岩土进行切槽，后部机架1-1-2中的钢筋布置装置6放置钢筋（或钢绳、钢链），灌注装置4灌注混凝土；

4）移动行走装置2沿着地下墙在地面上的中心线运动，边开槽边布置钢筋边灌注混凝土，直至完成。

如图10和图11所示，A3法施工

用于现浇有钢筋笼的地下墙施工，后部机架1-1-2的前部是钢筋笼放置段，尾部是灌注装置4，主要步骤如下：

1）在现场安装移动行走装置2；

2）在移动行走装置2上安装切槽装置；

3）移动行走装置2在地面上沿着地下墙的中心线运动，内部机架1-1-1前端的链刀挖掘岩土进行切槽，后部机架1-1-2的钢筋笼放置段放入钢筋笼，灌注装置4灌注混凝土；

4）移动行走装置2沿着地下墙在地面上的中心线运动，边开槽边放入钢筋笼边灌注混凝土，直至完成。

如图15～图17所示，预制墙施工法

预制地下墙的现场施工，后部机架1-1-2的前部是预制地下墙放置段，尾部是灌注装置4，后部机架1-1-2包括顶推装置7，主要步骤如下：

1）在现场安装移动行走装置2；

2）在移动行走装置2上安装切槽装置；

3）移动行走装置2沿着地下墙的中心线运动，同时顶推装置7顶推已安装的地下墙，挖掘装置3的前部链刀挖掘岩土进行切槽；

4）当槽的长度等于或大于预制地下墙的长度时，顶推装置7缩回，将预制地下墙放入槽中，尾部喷嘴4-1灌注混凝土；

5）移动行走装置2沿着地下墙的中心线运动，顶推装置7继续顶推，重复上述循环工作，边开槽边放入预制地下墙边灌注混凝土，直至完成。

如图18～图20所示，预制墙为地下墙的底部预制件的长度小于或等于中间段内腔的宽度的施工法

地下墙的底部预制件的长度小于或等于中间段内腔的宽度，地下墙的底部预制件放入底部后旋转90度蹲位，中间段放置地下墙的上部预制件，尾部设有灌注装置4的喷嘴4-1，后部机架1-1-2包括顶推装置7，切槽装置中的后部机架1-1-2包括顶推装置7，主要步骤如下：

1）在现场安装移动行走装置2；

2）在移动行走装置2上安装切槽装置；

3）移动行走装置2沿着地下墙的中心线运动，同时顶推装置7顶推已安装的地下墙，挖掘装置3的前部链刀挖掘岩土进行切槽；

4）在后部机架1-1-2的前段放置地下墙的底部预制件，并旋转90度蹲位；中间段放入地下墙的上部预制件，尾部喷注泥浆；

5）当槽的长度等于或大于预制地下墙的长度时，顶推装置7缩回，将预制地下墙放入槽中；

6）移动行走装置2沿着地下墙的中心线运动，顶推装置7继续顶推，重复上述循环工作，边开槽边放入地下墙的底部预制件再放入地下墙的上部预制件再灌注泥浆直至完成。

如图21和图22所示，底部预制上部现浇的施工法

切槽装置中的后部机架1-1-2分前段、中间段和尾段，前段放置地下墙的底部预制件，地下墙的底部预制件的长度小于或等于中间段内腔的宽度，地下墙的底部预制件放入底部后旋转90度蹲位，中间段是钢筋笼放置段，尾部设有灌注装置4的喷嘴4-1，后部机架1-1-2包括顶推装置7，主要步骤如下：

1）在现场安装移动行走装置2；

2）在移动行走装置2上安装切槽装置；

3）移动行走装置2在沿着地下墙的中心线运动，同时顶推装置7顶推已安装的地下墙，挖掘装置3的前部链刀挖掘岩土进行切槽；

4）在后部机架1-1-2的前段放置地下墙的底部预制件，中间段放入地下墙上部的钢筋笼，尾部喷注泥浆；

5）当槽的长度等于或大于预制地下墙的长度时，顶推装置7缩回，将预制地下墙放入槽中；

6）移动行走装置2沿着地下墙的中心线运动，顶推装置7继续顶推，重复上述循环工作，边开槽边放入地下墙的底部预制件再放入地下墙上部的钢筋笼再灌注泥浆直至完成。