一种地铁车站洞门处地下连续墙施工方法及其切割装置与流程

本发明涉及地铁施工技术领域，具体涉及一种地铁车站洞门处地下连续墙施工方法及其切割装置。

背景技术：

地铁车站附属结构包括出入口及风亭。地铁车站主体结构一般地下2~3层，车站附属结构为地下1层，与车站主体负一层相连接，车站主体结构施工前需施工地下连续墙围护结构，附属结构与主体车站连接施工，需将车站在洞门位置的外围护结构地下连续墙破除。

现有的地下连续墙破除方式主要是两种，一种是直接采用镐头机进行强制性破除，另一种是为避免车站主体结构及附属工程围护结构出现开裂渗漏，采用搭脚手架沿车站洞门位置两侧钻排孔，然后对洞门位置地墙分块切割，吊除洞门位置混凝土块，再对洞门周边部分混凝土搭脚手架采取人工破除，这两种方式存在以下不足：1、附属工程基坑存在安全隐患：在基坑开挖时需将镐头机，用汽车吊吊进基坑提前对地墙进行破除，此时，基坑滑座、侧墙、顶板未浇筑，强震会对附属工程围护结构造成影响，导致围护结构开裂渗漏，严重时会导致附属工程围护结构涌水涌砂渗漏安全事故；2、影响车站结构使用寿命：对洞门处地墙进行强制性破除，会导致车站侧墙、顶板，甚至滑座混凝土结构出现开裂、渗漏水现象，影响车站结构使用寿命；3、堵漏费用高：车站结构出现渗漏，对其封堵费用高，效果不理想，很难得到根治；4、施工进度慢：基坑开挖过程用镐头机破除地墙，影响基坑开挖进度；后续凿除洞门周边混凝土凿除需搭脚手架，采取人工手持风镐凿除，凿除时间较长；5、施工不环保：前期使用镐头机强制破除洞门处混凝土，及后期人工手持风镐凿除洞门框外混凝土，均存在噪音大、粉尘重、污染环境、影响职工健康，耗能较大，未考虑节能减排；6、影响车站洞门附近机电安装等施工：镐头机破除混凝土将导致大量混凝土碎块、粉尘进入车站内部，影响附近人员施工；7、施工繁琐工序多：涉及到镐头机吊入基坑、镐头机破除地墙、车站内部破碎混凝土清除、钢筋切割、洞门周边混凝土破除搭脚手架、人工凿除等工序，效率低，进度慢。

技术实现要素：

技术目的：针对现有对地铁车站洞门位置地面连续墙拆除污染大、进度慢、安全性差，易对车站造成损伤等不足，本发明公开了一种施工简单、速度快，安全性好并且对车站主体损伤小的地铁车站洞门处地下连续墙施工方法及其切割装置。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种地铁车站洞门处地下连续墙施工方法，包括步骤：

s01、首先在地下连续墙钢筋笼加工时，确定车站预留洞门在地下连续墙钢筋笼上的位置；

s02、接着按照车站洞门的对应范围，沿垂直于地下连续墙墙面的方向设置若干长度大于地下连续墙厚度的穿锯管，穿锯管预设在地下连续墙钢筋笼内，并对穿锯管两端进行封堵；

s03、然后对地下连续墙钢筋笼进行混凝土浇筑，形成墙体，再进行车站主体结构的施工；

s04、在进行车站主体结构施工时，在车站侧墙外部位于车站洞门两侧和底部的位置设置预埋管，并对预埋管的两端进行封堵；

s05、在完成车站主体结构施工后，进行车站附属工程外围护结构施工，最后使用切割装置对车站洞门位置对应的地下连续墙进行切割，然后将切割后的砼块吊除。

优选地，所述步骤s02中，穿锯管在地下连续墙的墙面上排列成若干行，穿锯管将地下连续墙从上自下分隔成若干切割吊装层，位于最上方一行穿锯管上方的地下连续墙独立形成一层切割吊装层，其余每两行相邻的穿锯管之间形成一层切割吊装层，以穿锯管作为顶点，在相邻两行的穿锯管中，每行沿水平方向顺次选取两个穿锯管，这四个穿锯管围城一个砼块，在每层切割吊装层中，至少有一个砼块为上宽下窄的楔形结构，即楔形砼块。

优选地，在每个在砼块内设置垂直于地面连续墙墙面方向的吊装管，吊装管与穿锯管采用相同的型式。

优选地，所述车站洞门的结构包括压顶梁、车站顶板和车站中板，在步骤s04中，在车站洞门两侧的预埋管竖向设置，为竖向管道，穿锯管最外侧一列的位置与竖向管道的位置相对应；在车站洞门的车站中板对应位置的下方预埋管横向设置，为横向管道，穿锯管最下方一行的位置与横向管道的位置相对应。

优选地，所述竖向管道的顶部高出车站洞门的压顶梁20cm，所述横向管道位于车站洞门的车站中板下方10cm，横向管道的两端与竖向管道贴紧，均采用pvc管。

优选地，在横向管道、竖向管道和穿锯管内均穿有细钢丝，细钢丝的两端位于管路的外部。

优选地，在步骤s05中，地下连续墙的切割过程包括步骤：

s051、首先打开穿锯管、横向管道和竖向管道两端的封堵；

s052、通过细钢丝将绳锯穿入穿锯管中，首先对地下连续墙最上层的切割吊装层进行切割，控制绳锯的切割方向，保证至少一块砼块为楔形砼块，切割完成后，进行吊装，将切割后的砼块移走；

s053、按照自上而下的顺序，依照穿锯管的设置位置，依次对剩余切割吊装层进行切割、吊装。

优选地，在进行车站附属工程外围护结构施工时，将靠近车站洞门位置2m内的维护结构尺寸外放，使预埋的竖向管道和横向管道位于附属工程维护结构内。

一种地铁车站洞门处地下连续墙施工用切割装置，包括用于带动绳锯进行切割的移动框和用于支撑移动框的支撑台，移动框设置在支撑台上，移动框沿支撑台的长度方向与支撑台滑动连接，移动框上设置高度调节组件，高度调节组件上设置轱辘组件，轱辘组件包括若干轱辘，每个轱辘设置独立的驱动电机，驱动电机设置在高度调节组件上；

所述高度调节组件包括用于调节轱辘高度的高度调节架和用于带动高度调节架上升和下降的起升电机，轱辘和驱动电机均设置在高度调节架上，高度调节架与移动框沿高度调节方向滑动连接。

优选地，所述支撑台的底部在沿长度方向的两端分别设置顶升组件，所述顶升组件包括顶升架和顶升气缸，顶升气缸竖向固定在顶升架上，顶升气缸的驱动端与支撑台的底部固定连接；

顶升架的底部设置限位块，限位块下方设置支脚，支脚与限位块之间通过转动组件连接；

所述转动组件包括连接块、辊子和水平旋动杆，连接块采用中空结构，辊子的上端设置在连接块内部，底部与水平旋动杆连接，水平旋动杆的长度方向与支撑台的长度方向垂直；支脚顶部设置与水平旋动杆相匹配的限位孔，水平旋动杆穿插于限位孔内部；

所述支脚顶部在水平旋动杆一侧沿支撑台长度方向设置方形开口，方形开口内部沿长度方向设置丝杠，丝杠的两端与方形开口的内壁转动连接，丝杠远离水平旋动杆的一端穿过方形开口的侧面，并固定有用于操控丝杠转动的操作手轮；丝杠上设置调节块，调节块套接在丝杠上并开设有与丝杠相匹配的螺纹孔，调节块顶部通过调节导杆与连接块连接，调节导杆的两端分别与调节块、连接块铰接。

有益效果：本发明所提供的一种地铁车站洞门处地下连续墙施工方法及其切割装置具有如下有益效果：

1、本发明对车站洞门对应的地下连续墙的破除，全部使用绳锯切割，在切割后再吊除，不用镐头机和人工进行破坏性破除，施工噪音小，粉尘和扬尘少，施工快捷、安全、绿色、环保。

2、本发明在车站洞门的侧墙外部施工，在侧墙外层钢筋保护层内预埋竖向和横向pvc管，解决了无法在侧墙与外围护结构间穿绳锯的问题。

3、本发明采取预埋穿锯管的管道模式，打开管端封堵，直接通过细钢丝拉动绳锯完成绳锯穿孔，无需人工钻孔，方便快捷，污染小。

4、本发明在车站外围护结构地下连续墙施工时，在地下连续墙钢筋笼制作时提前预埋两端封堵的管道，用作后期混凝土切割、穿锯孔和吊装孔，施工简便、避免后期钻孔费用高、施工速度慢，施工需搭脚手架高处作业且不安全的问题。

5、本发明在车站附属工程外围护结构施工时，将靠近车站洞门处的围护结构位置往外放一定尺寸，使预埋的竖向管道位于附属工程维护结构内，便于在切割时，一次性将洞门外混凝土破除，不用再人工凿除洞门外侧混凝土。

6、本发明的施工方法不会对洞门位置的附属结构造成损坏，降低渗漏概率，节省封堵所需费用。

7、本发明通过预设管穿绳锯的施工方式，产生混凝土碎块和粉尘少，可以与其他施工同步进行，缩短建造施工工期。

8、本发明在切割吊装层切割，保证切割后每层有一个楔形砼块，提高吊装速度，逐层切割吊装，安全性好。

9、本发明切割装置上设置高度调节组件，能够调节轱辘的高度，减少因轱辘与切割墙面之间存在高度差而产生的额外应力，降低能耗，提升切割效率。

10、本发明切割装置设置两组轱辘，可以交替进行工作，轮换工作，降低损耗，避免持续运行产生高温对设备造成损坏。

11、本发明切割装置设置平移导杆和平移机架，能够使两根固定筒上的轱辘相互错位，同时进行切割，提升切割效率。

12、本发明切割装置的移动框与支撑台之间通过滑轨滑动连接，并通过控制器进行位移控制，自动化程度高，降低对人力依赖，节省人力成本。

13、本发明在轱辘上设置应力传感器，能够实时监测轱辘的受力，在达到限定值时，通过控制器停止移动框的移动，安全性好，能够有效避免对设备造成不必要的损伤，延长设备的使用寿命。

14、本发明支撑台的底部沿长度方向的两端设置顶升组件，能后调节支撑台两端的高度保持一致，避免在切割时，轱辘受力不均，对设备产生额外的作用力，影响切割效率和精度。

15、本发明顶升组件下方设置支脚，支脚可进行周向转动，调整支撑方向，并且支脚能够沿水平旋动杆转动，通过丝杠、调节块间的螺纹配合，调整支脚的倾斜角度，使其与现场的地形斜度保持一致，配合顶升组件使支撑台保持水平，提升设备对恶劣环境的适应能力，满足多种使用环境需求。

16、本发明在支脚底部设置防滑肋条，并且防滑肋条采用锥形设计，便于刺入土壤，提升设备水平受力上限，避免滑动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。

图1为本发明车站洞门处结构示意图；

图2为本发明对地面连续墙切割示意图；

图3为本发明切割装置立体图；

图4为本发明高度调节组件示意图；

图5为本发明高度调节架结构示意图；

图6为本发明顶升组件结构示意图；

图7为本发明顶升组件第二实施例结构示意图；

图8为本发明连接块的内部结构放大图；

其中，1-车站洞门、2-穿锯管、3-切割吊装层、4-砼块、5-楔形砼块、6-吊装管、7-压顶梁、8-车站顶板、9-车站中板、10-竖向管道、11-横向管道、12-支撑台、13-移动框、14-高度调节组件、15-轱辘、16-驱动电机、17-高度调节架、18-起升电机、19-滑座、20-固定筒、21-滑轨、22-传动螺柱、23-凸块、24-平移导杆、25-平移机架、26-电动推杆、27-顶升架、28-顶升气缸、29-限位块、30-支脚、31-连接块、32-辊子、33-水平旋动杆、34-限位孔、35-方形开口、36-丝杠、37-操作手轮、38-调节块、39-调节导杆、40-卡块、41-固定销、42-防滑肋条、43-环状开口、44-转向滑块。

具体实施方式

下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明提供了一种地铁车站洞门处地下连续墙施工方法，包括步骤：

s01、首先在地下连续墙钢筋笼加工时，确定车站预留洞门在地下连续墙钢筋笼上的位置；

s02、接着按照车站洞门1的对应范围，沿垂直于地下连续墙墙面的方向设置若干长度大于地下连续墙厚度的穿锯管2，穿锯管2预设在地下连续墙钢筋笼内，并对穿锯管2两端进行封堵；

s03、然后对地下连续墙钢筋笼进行混凝土浇筑，形成墙体，再进行车站主体结构的施工；

s04、在进行车站主体结构施工时，在车站侧墙外部位于车站洞门1两侧和底部的位置设置预埋管，并对预埋管的两端进行封堵；

s05、在完成车站主体结构施工后，进行车站附属工程外围护结构施工，最后使用切割装置对车站洞门位置对应的地下连续墙进行切割，然后将切割后的砼块吊除。

如图1、图2所示，所述步骤s02中，穿锯管2在地下连续墙的墙面上排列成若干行，穿锯管2将地下连续墙从上自下分隔成若干切割吊装层3；位于最上方一行穿锯管2上方的地下连续墙独立形成一层切割吊装层3，其余每两行相邻的穿锯管2之间形成一层切割吊装层3，以穿锯管2作为顶点，在相邻两行的穿锯管2中，每行沿水平方向顺次选取两个穿锯管2，这四个穿锯管2围成一个砼块4，在每层切割吊装层3中，至少有一个砼块4为上宽下窄的楔形结构，即楔形砼块5；在每个砼块4内设置垂直于地面连续墙墙面方向的吊装管6，吊装管6与穿锯管2采用相同的型式。

所述车站洞门1的结构包括压顶梁7、车站顶板8和车站中板9，车站中板9是指地下一层和地下二层之间的隔板，在步骤s04中，在车站洞门1两侧的预埋管竖向设置，为竖向管道10，穿锯管2最外侧一列的位置与竖向管道10的位置相对应，所述竖向管道10的顶部高出车站洞门1的压顶梁7的高度20cm；在车站中板9对应位置的下方预埋管横向设置，为横向管道11，穿锯管2最下方一行的位置与横向管道11的位置相对应，所述横向管道11位于车站洞门1的车站中板9下方10cm，横向管道11的两端与竖向管道10贴紧，均采用pvc管。

为方便穿绳锯和吊装，在横向管道11、竖向管道10和穿锯管2内均穿有细钢丝，细钢丝的两端位于管路的外部，在拆除时，打开管路两端的封堵，通过细钢丝进行绳锯穿孔。

在步骤s05中，地下连续墙的切割过程包括步骤：

s051、首先打开穿锯管2、横向管道11和竖向管道10两端的封堵；

s052、通过细钢丝将绳锯穿入穿锯管2中，首先对地下连续墙最上层的切割吊装层3进行切割，通过切割装置控制绳锯的切割方向，保证至少一块砼块4为楔形，切割完成后，进行吊装，将切割后的砼块4移走；

s053、按照自上而下的顺序，依照穿锯管2的设置位置，依次对剩余切割吊装层3进行切割、吊装。

在进行车站附属工程外围护结构施工时，将靠近车站洞门位置2m内的维护结构尺寸外放，使预埋的竖向管道10和横向管道11位于附属工程维护结构内，便于在基坑开挖后使用绳锯进行切割。

穿锯管2的设置数量和位置可以依据实际的拆除需求进行调整，可以只在与竖向管道10、横向管道11对应的位置设置穿锯管2，地下连续墙在拆除时可以通过水钻后钻孔调整切割的砼块和数量来弥补预设穿锯管2的位置偏差。

穿锯管2、吊装管6和预埋管的封堵，采用螺旋丝头的封盖，连接紧密，能够避免混凝土进入管路内部。

由于传统的用于带动绳锯进行切割装置，只能沿水平或者竖直方向切割，无法满足需要使用特殊的切割角度进行切割的状况，并且只能够单线切割，完成一次切割后，再移动切割装置，进行下一次切割，操作麻烦，效率低，适应性不好，为此本发明还提供一种地铁车站洞门处地下连续墙施工用切割装置。

如图3所示，所述切割装置包括用于带动绳锯进行切割的移动框13和用于支撑移动框13的支撑台12，移动框13设置在支撑台12上方，移动框13沿支撑台12的长度方向与支撑台12滑动连接，移动框13上设置高度调节组件14，高度调节组件14上设置用于带动绳锯运转的轱辘组件，绳锯套接在轱辘组件上，轱辘组件包括若干轱辘15，每个轱辘15设置独立的驱动电机16，驱动电机16的传动端与轱辘15之间通过传动带、链条或者齿轮传动，驱动电机16设置在高度调节组件14上。

所述移动框13包括沿支撑台12长度方向设置的滑座19和设置在滑座19两端的固定筒20，滑座19底部通过滑轨21与支撑台12滑动连接，固定筒20设置在滑座19长度方向的两端，固定筒20与滑座19的板面垂直，高度调节组件14设置在两个固定筒20之间。

所述高度调节组件14包括用于调节轱辘15高度的高度调节架17和用于带动高度调节架17上升和下降的起升电机18，轱辘15和驱动电机16均设置在高度调节架17上，高度调节架17与移动框13沿高度调节方向滑动连接。

如图3、图4所示，所述起升电机18设置在固定筒20的顶部，起升电机18的传动端连接有传动螺柱22，所述传动螺柱22沿固定筒20的长度方向设置在固定筒20内部，传动螺柱22的下端与固定筒20转动连接，顶部与起升电机18的传动端连接。

高度调节架17的数量与轱辘15的数量相对应，每个高度调节架17上设置一个轱辘15和用于驱动该轱辘15转动的驱动电机16；高度调节架17靠近固定筒20的一侧设置带有螺纹孔的凸块23，凸块23的螺纹孔与传动螺柱22的螺纹相匹配，通过传动螺柱22带动高度调节架17沿固定筒20的长度方向运动，可以在固定筒20上设置轨道，用于辅助高度调节架17的滑动，保证滑动的稳定性。

高度调节架17与凸块23之间可以采用转动连接，使高度调节架17能够沿水平方向为轴心进行周向转动，通过调整高度调节架17的倾斜角度，使同一固定筒20上的两个轱辘15与切割方向对应，调整绳锯的切割方向，满足多种切割角度的需求，减少因切割方向不对应造成的切割偏差，降低额外的应力影响。

如图5所示，每根固定筒20上设置上下两个高度调节架17，在高度调节架17在与滑动面相对的另一侧设置平移导杆24，平移导杆24与传动螺柱22的长度方向垂直，平移导杆24的两端与高度调节架17固定连接，平移导杆24上设置平移机架25，轱辘15和驱动电机16均设置在平移机架25上，通过平移机架25带动沿平移导杆24的方向滑动，并在高度调节架17上设置电动推杆26，电动推杆26的推动方向与平移导杆24平行。

电动推杆26可以采用其他驱动装置代替，例如使用液压驱动机构，比电力推进更加稳定可靠。

由于施工现场环境比较恶劣，地面存在凹凸不平的状况，导致现有切割装置在工作时无法保持水平，引发额外的受力，影响切割效率和精度，并且为此本发明在切割装置的支撑台底部设置顶升组件，并在顶升组件底部设置支撑面可以随地面倾斜状态进行灵活调整的支脚，进一步提升切割装置的环境适应能力，提升切割效果。

如图6所示，所述支撑台12的底部在沿长度方向的两端分别设置顶升组件，所述顶升组件包括顶升架27和顶升气缸28，顶升气缸28竖向固定在顶升架27上，顶升气缸28的驱动端与支撑台12的底部固定连接；顶升架27的底部设置限位块29，限位块29下方设置支脚30，支脚30与限位块29之间通过转动组件连接，通过顶升气缸28调整支撑台12的两端的高度保持一致，使移动框13沿水平方向在支撑台12上滑动，保证切割过程的移动与地下连续墙的墙体垂直。

所述转动组件包括连接块31、辊子32和水平旋动杆33，辊子32的上端与连接块31连接，底部与水平旋动杆33连接，水平旋动杆33的长度方向与支撑台12的长度方向垂直；支脚30上部设置与水平旋动杆33相匹配的限位孔34，水平旋动杆33穿插于限位孔34内部，支脚30的上表面设置用于辊子32绕水平旋动杆33转动的开口。

所述支脚30顶部在水平旋动杆33一侧沿支撑台12长度方向设置方形开口35，方形开口35采用长条状设计，并且其长度方向与水平旋动杆33的轴线方向垂直；方形开口35内部沿方形开口35的长度方向设置丝杠36，丝杠36的两端与方形开口35转动连接，丝杠36远离水平旋动杆33的一端穿过方形开口35的侧面，并固定有用于操控丝杠36转动的操作手轮37；丝杠36上设置调节块38，调节块38套接在丝杠36上并开设有与丝杠36相匹配的螺纹孔，调节块38顶部通过调节导杆39与连接块31连接，调节导杆39的两端分别与调节块38、连接块31铰接。

为进一步提升切割装置的地形适应能力，本发明还提供顶升组件的第二实施例，如图7所示，还可以在连接块31的侧面设置环状开口43，在环状开口43内设置转向滑块44，将调节导杆39的顶部与转向滑块44连接，连接块31采用中空结构，辊子32的顶部设置卡块40，卡块40位于连接块31内部，卡块40的侧面与辊子32的轴线方向垂直，卡块40的侧面采用轮齿状设计，连接块31上设置固定销41，固定销41的杆身与连接块31通过螺纹配合连接，固定销41的端部可以旋至卡块40的轮齿之间，通过设置转向滑块44，并在辊子32的顶部设置卡块40，实现支脚30与顶升架27之间的转动，在支撑台12的放置方向与地面倾斜方向不一致时，转动支脚30，灵活依据现场的地形状况进行调整。

如图8所示，环状开口43内壁的上下端面设置环形滑轨，转向滑块44设置与环形滑轨的曲率相匹配的凹槽，在转动支脚30的过程中，转向滑块44沿环形滑轨环绕连接块31滑动。

所述支脚30底部还可设置若干防滑肋条42，防滑肋条42的长度方向与支撑台12的长度方向垂直，防滑肋条采用锥形设计，尖端向下。

切割装置在使用时，首先依据施工现场的地形的倾斜位置，转动支脚30，使支脚30的长度方向与地形倾斜方向一致，旋动固定销41，使固定销42的端部位于卡块40的轮齿之间，限制卡块40的转动，固定支脚30的周向角度。

然后通过操作手轮37转动丝杠36，带动丝杠36上的调节块38沿方形开口35移动，随着调节块38的移动，由于调节导杆29两端与调节块38、限位块29铰接，因此在调节导杆39的作用下，支脚30的一端向下倾斜，相应的另一端向上倾斜，调整支脚30的倾斜角度与地形一致，然后停止转动操作手轮37，并将操作手轮37固定，防止在使用时，因受力过大产生转动，此时支脚30底部的防滑肋条42进入地面，提升设备的稳定性和防滑性能。

再通过顶升气缸28将支撑台12较低的一端撑起，保持支撑台12的上表面保持水平，每根固定筒20上的两个轱辘15作为一组，两组互为备用，起升电机18将工作一组的轱辘15向上提升，可以保持位于上方的轱辘15与切割高度平齐，减小再切割时因高度不同引起的附加应力，提升切割效率，降低能耗。

将绳锯穿过地下连续墙的穿锯管2后，套接在同一固定筒20的两个轱辘15上，移动框13沿支撑台12向远离地下连续墙的一端滑动一段距离，将绳锯预张紧，然后启动驱动电机16，通过轱辘15带动绳锯运动，对地下连续墙进行切割，两台驱动电机16同步运行，降低对电机的功率需求，随着切割进行，移动框13缓慢继续向远离地下连续墙的方向移动，直至完成切割，移动框13的移动可以通过控制器设定移动速度，通过电机或者其他驱动机构带动移动框13滑动，并在轱辘15上设置应力传感器，在轱辘15受力达到设定值时，移动框13暂停移动，避免对设备造成损伤，引发安全事故。

还可以通过电动推杆26将其中一个固定筒20上的平移机架25推出，使两根固定筒20上的轱辘15错开，同时工作，两组同时两个方位的墙面切割，提升切割效率，进一步节省施工时间，降低成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。