一种自锁地连墙双边旋转钻挖横切循环成槽方法与流程

本发明属于地连墙成槽机设备领域，具体涉及一种自锁地连墙双边旋转钻挖横切循环成槽方法。

背景技术：

1、地下连续墙是在基础工程施工时，以泥浆护壁为前提在地面上沿基础工程边缘向下开挖出狭长深槽并经清槽和吊放钢筋笼后，逐段用导管法灌筑水下混凝土筑成的一道连续的钢筋混凝土墙壁，地下连续墙主要用来作为截水、防渗、承重、挡水结构或作为建筑物的基础。

2、现有开槽技术主要包括挖斗式和铣削轮式，专利号cn 110258693a《一种液压抓斗及地下连续墙施工设备》通过活动卡扣和连接件实现液压抓斗和双轮铣的之间的切换，实现一机多用，钻挖地下连续墙槽。为实现在低净空进行地连墙的施工，专利号cn114086618a《一种在地下进行地连墙施工的模块化铣槽装置》将地连墙成槽设备各功能部件模块化为铣切模块、抽浆模块、卷吊模块和配件卷盘模块，并由前至后依次相互连接铺设在轨道上；专利号cn115070953a《一种建筑工程地下连续墙施工用开槽设备》将同步铣削和水力切割设备通过行架吊装于两个承载车中间，防止承载车导致的槽孔受到横向压力塌孔，提高开槽质量和槽孔稳定性。专利号cn 216108696 u《一种桁架链铣搅地连墙机》和专利号cn 115897551 a《一种基于trd工法钻机的连续墙施工设备及施工方法》均是在两端带有主动和被动驱动机构的桁架上套设均布多个铣搅头的链条，通过主动驱动机构驱动带铣搅头链条钻挖地连墙槽孔。

3、现有开槽施工方法，专利号cn 115288115 a专利号采用间隔开挖竖向槽后，再采用成槽机抓挖间隔槽孔内岩土体形成连续地连墙。专利号cn 115094915 a《一种微风化火山岩地质地下连续墙成槽施工方法》在首开单元和闭合单元中分别按要求进行引孔布置，先对引孔钻削，后对引孔之间的岩石铣削，实现成槽，且在施工时，实现多个施工单元交替施工，一个施工单元完成引孔钻削后，对该施工单元相邻引孔之间岩石进行铣削，同时对另一施工单元进行引孔钻削，实现钻铣合理结合循环交替成槽方法。专利号cn 114658050 a《含中风化岩层地连墙成槽施工方法》将钻机钻孔孔距调整为2 m，然后采用双轮铣槽机进行铣槽施工，铣槽时两个滚筒低速转动，方向相反，其铣齿将岩层铣削破碎，通过铣轮中间的吸砂口将钻掘出的岩渣与泥浆排到地面泥浆站，如此往复循环，直至终孔成槽。专利号cn114687393a《一种连续墙施工设备及其施工方法》通过旋挖钻和抓斗联合循环钻挖地连墙槽。

4、现有地连墙成槽机和成槽方法虽然实现了地连墙成槽。但还存在以下问题：(1)地连墙需要辅助设备排渣，例如挖斗式，需要不断在槽内往复升降以对槽部进行开挖和排土，施工效率较低；(2)现有成槽机和成槽方法主要针对竖向地连墙成槽施工方法，无法实现岩土体内水平地连墙/板结构槽的开挖，(3)现有成槽机和成槽施工方法无法一次成槽，需要修槽工序，影响施工效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种自锁地连墙双边旋转钻挖横切循环成槽方法，该成槽方法在钻机上自上而下依次设置泥渣处理机构、水平旋转钻组件以及竖向钻装置，以进行竖向墙槽和水平悬臂板槽的钻挖，即，竖向钻装置通过采用呈矩阵形式布设的圆柱钻组件来开挖竖向墙槽至水平悬臂板的设计深度后停止下挖；然后通过旋转电机驱动双边水平旋转钻装置向土体内水平旋转钻挖成半圆形水平悬臂板槽；随后通过水平平移电机驱动两边水平旋转钻装置对半圆形水平悬臂板槽进行水平横向钻挖，实现土体内钻挖矩形水平悬臂板结构槽；最后再开启竖向钻装置继续下挖竖向墙槽至设计深度，循环往复钻挖形成带矩形水平悬臂板的地连墙槽。

2、本发明目的实现由以下技术方案完成：

3、一种自锁地连墙双边旋转钻挖横切循环成槽方法，用于地连墙墙槽的钻挖，其特征在于所述地连墙墙槽包括设置于深基坑四周外侧的四条竖向地连墙墙槽以及设置于所述竖向地连墙墙槽侧部并与所述竖向地连墙墙槽连通的水平悬臂板槽，所述成槽方法包括以下步骤：

4、s1：在钻机上自上而下依次设置管道固定架、泥渣处理机构、水平旋转钻组件以及竖向钻装置；其中：

5、所述泥渣处理机构包括搅拌装置、破碎装置、吸渣系统、排渣系统以及注浆系统；所述搅拌装置包括搅拌箱以及搅拌机构；所述搅拌箱上设置有吸渣口、排渣口以及进浆口；

6、所述水平旋转钻组件包括两相对设置的水平旋转钻装置、分别用于驱动两所述水平旋转钻装置运动的两旋转平移动力组件以及用于安装两所述水平旋转钻装置和两所述旋转平移动力组件的水平旋转钻钢架；所述旋转平移动力组件包括旋转电机以及同所述旋转电机连接并固定在所述水平旋转钻钢架上的平移组件，所述旋转电机的旋转电机轴两端均固定连接于所述水平旋转钻装置并转动连接于所述水平旋转钻钢架，所述旋转电机驱动其上所述旋转电机轴旋转以带动所述水平旋转钻装置旋转；所述水平旋转钻装置包括水平旋转钻u形叉板以及安装于所述水平旋转钻u形叉板上的若干呈竖向设置的水平旋转钻，所述水平旋转钻包括分别位于所述水平旋转钻装置两侧的第一水平旋转钻和第二水平旋转钻，所述第一水平旋转钻之间、所述第二水平旋转钻之间均形成有矩形开挖面；所述水平旋转钻钢架为一侧开口的箱形构造；

7、s2：使所述水平旋转钻装置位于所述水平旋转钻钢架的箱型空间内，控制所述竖向钻装置竖直向下钻挖土体直至水平悬臂板的设计深度，以形成所述竖向地连墙墙槽的自由段；

8、s3：使所述竖向钻装置停止钻挖，控制所述旋转平移动力组件的旋转电机驱动所述水平旋转钻装置在水平面上向外旋转钻挖土体，以形成半圆形的所述水平悬臂板槽；

9、s4：使所述水平旋转钻装置停止旋转，控制所述旋转平移动力组件的平移组件驱动所述水平旋转钻装置在水平面上向所述水平旋转钻钢架侧部钻挖土体，以将半圆形的所述水平悬臂板槽钻挖成矩形的所述水平悬臂板槽；

10、s5：使所述水平旋转钻装置移动至所述水平旋转钻钢架中部并使所述水平旋转钻装置回转至所述水平旋转钻钢架内，继续控制所述竖向钻装置竖直向下钻挖土体至所述竖向地连墙墙槽的设计深度以形成所述竖向地连墙墙槽的嵌固段；

11、s6：重复步骤s2-s5，直至完成一条所述竖向地连墙墙槽及其对应的若干矩形的所述水平悬臂板槽的钻挖，且若干矩形的所述水平悬臂板槽形成完整的所述水平悬臂板槽；

12、s7：按照步骤s6，完成对剩余三条所述竖向地连墙墙槽及其对应的矩形的所述水平悬臂板槽的钻挖，从而实现对所述地连墙墙槽的钻挖。

13、步骤s1中，所述钻机通过起吊组件的缆索进行吊装，所述缆索下端连接于所述管道固定架上；所述起吊组件包括车载平台、钢立柱、拉杆、铰转轴、导轨、滑块、钢悬梁、卷扬电机以及缆索支架，所述钢立柱竖向设置于所述车载平台上，所述拉杆的上端与所述钢立柱上端铰接、下端与固定于所述车载平台上的铰转轴铰接，所述导轨竖向设置并沿所述钢立柱固定，所述滑块可滑动式装配于所述导轨上，所述钢悬梁固定于所述滑块上，所述卷扬电机固定于所述钢悬梁上，且所述缆索支架固定于所述钢悬梁下方，所述卷扬电机驱动所述缆索在竖直方向上作升降运动。

14、步骤s1中，所述搅拌机构包括主齿轮以及若干与所述主齿轮相啮合传动的辅齿轮，所述主齿轮由一搅拌电机驱动，所述主齿轮上同轴设置有延伸入所述搅拌箱内的搅拌主转轴，所述搅拌主转轴上设置有搅拌叶片；所述辅齿轮上同轴设置有延伸入所述搅拌箱内的搅拌辅转轴，所述搅拌辅转轴上设置有搅拌叶片；

15、所述吸渣系统包括吸渣主管以及自所述吸渣主管抽吸端口分叉出的竖向吸渣支管以及水平旋转吸渣支管；所述搅拌箱的吸渣口与所述吸渣主管相连接，且所述吸渣主管与所述吸渣口之间设置有所述破碎装置；所述破碎装置包括用于抽吸的风机以及用于破碎泥渣的破碎刀；所述竖向吸渣支管的吸头接入至所述竖向钻装置内，所述水平旋转吸渣支管的吸头接入至所述水平旋转钻组件内，所述吸头处均设置有吸渣阀门，所述水平旋转吸渣支管的管体采用伸缩管；

16、所述注浆系统包括注浆管以及设置于所述注浆管上的注浆泵，所述注浆管的一端口与所述搅拌箱上的进浆口相连通，以将泥浆泵送入所述搅拌箱内；

17、所述排渣系统包括排渣管以及设置于所述排渣管上的排渣泵，所述排渣管的一端口与所述搅拌箱上的排渣口相连通，以将所述搅拌箱中的泥渣泵送至地面进行收集；

18、所述吸渣主管、所述排渣管以及所述注浆管沿所述管道固定架排布。

19、步骤s1中，所述竖向钻装置包括竖向钻u形叉板以及安装于所述竖向钻u形叉板上的若干圆柱钻组件，所述竖向钻u形叉板由竖向钻腹板、设置于所述竖向钻腹板两侧的竖向钻翼板以及垂直焊接于所述竖向钻腹板上的竖向钻钢支撑组成，所述圆柱钻组件包括两圆柱、均匀设置于所述圆柱表面的若干搅刀组件以及驱动所述圆柱旋转的电机，所述搅刀组件由搅刀基座以及倾斜固定于所述搅刀基座上的搅刀组成，所述电机的转轴贯穿两侧的所述圆柱并对应设置于所述竖向钻翼板的转轴孔内。

20、步骤s1中，所述水平旋转钻u形叉板由两相对设置的水平旋转钻腹板、与两所述水平旋转钻腹板同侧连接的挡板、设置于所述水平旋转钻腹板两端的水平旋转钻翼板、设置于所述水平旋转钻腹板一侧的水平旋转钻侧立板以及垂直焊接于所述水平旋转钻腹板上的水平旋转钻钢支撑组成；

21、所述水平旋转钻钢架由水平旋转钻侧立护板、水平旋转钻上侧护板、水平旋转钻下侧护板、水平旋转钻左侧立护板以及水平旋转钻右侧立护板组成，所述水平旋转钻装置和所述旋转平移动力组件均位于所述水平旋转钻钢架的箱形空间内；所述水平旋转钻上侧护板和所述水平旋转钻下侧护板上均开设有一条旋转电机滑道，两条所述旋转电机滑道相对设置，所述旋转电机的旋转电机轴两端分别安装在两条所述旋转电机滑道内；

22、所述平移组件包括平移电机、反力臂、平移丝杆、螺母以及支撑座，所述平移电机的底座固定在所述水平旋转钻钢架侧部、输出端安装有所述平移丝杆，所述平移丝杆一端同固定在所述水平旋转钻下侧护板上的所述支撑座转动连接，所述平移丝杆上安装有同其相配合的所述螺母，所述螺母通过所述反力臂同所述旋转电机连接，所述平移电机通过驱动所述平移丝杆转动以使所述螺母沿所述平移丝杆轴向方向移动，来带动所述旋转电机轴沿所述旋转电机滑道的长度方向进行移动，实现所述水平旋转钻装置的平移。

23、步骤s2和步骤s5中，所述竖向钻装置竖直向下钻挖土体的过程中，关闭所有所述水平旋转吸渣支管的所述吸头处的吸渣阀门，并开启所述竖向吸渣支管的所述吸头处的吸渣阀门以将所述竖向钻装置所破碎泥渣抽吸至所述破碎装置中，所述破碎装置将所抽吸泥渣二次破碎后送入所述搅拌箱中进行搅拌，且所述注浆系统实时向所述搅拌箱内泵送入泥浆以同泥渣混合；所述排渣系统实时抽排所述搅拌箱中的泥渣和泥浆混合物至地面进行收集处理；

24、步骤s3中，所述旋转平移动力组件驱动所述水平旋转钻装置在水平面上向外旋转钻挖半圆形的所述水平悬臂板槽的过程中，关闭所述竖向吸渣支管的所述吸头处的吸渣阀门，并开启所述第一水平旋转钻所对应的所述水平旋转吸渣支管的所述吸头处的吸渣阀门，以将所述水平旋转钻装置所破碎泥渣抽吸至所述破碎装置中，所述破碎装置将所抽吸泥渣二次破碎后送入所述搅拌箱中进行搅拌，且所述注浆系统实时向所述搅拌箱内泵送入泥浆以同泥渣混合；所述排渣系统实时抽排所述搅拌箱中的泥渣和泥浆混合物至地面进行收集处理；

25、步骤s4中，所述旋转平移动力组件驱动所述水平旋转钻装置在水平面上向所述水平旋转钻钢架侧部钻挖矩形的所述水平悬臂板槽的过程中，关闭所述竖向吸渣支管的所述吸头处的吸渣阀门，并开启所述第二水平旋转钻所对应的所述水平旋转吸渣支管的所述吸头处的吸渣阀门，以将所述水平旋转钻装置所破碎泥渣抽吸至所述破碎装置中，所述破碎装置将所抽吸泥渣二次破碎后送入所述搅拌箱中进行搅拌，且所述注浆系统实时向所述搅拌箱内泵送入泥浆以同泥渣混合；所述排渣系统实时抽排所述搅拌箱中的泥渣和泥浆混合物至地面进行收集处理。

26、本发明的优点是：

27、(1)通过缆索、竖向圆柱钻、带水平平移和旋转电机的圆柱钻，实现土体内钻挖带水平悬臂板结构的地连墙槽；

28、(2)水平悬臂板结构和竖向地连墙墙身均可一次成槽，无需其他机械辅助，达到提高施工效率、节省施工和设备成本目的；

29、(3)通过双边可水平平移和水平旋转钻装置先钻挖成半圆形水平悬臂板槽再横挖成矩形水平悬臂板槽，经多次循环钻挖可实现土体内钻挖矩形水平悬臂板槽；

30、(4)通过真空吸渣和泥浆联合排渣，改善施工环境，节省泥浆成本；

31、(5)土体经过破碎箱二次破碎，能更好地排出槽孔，防止排渣管的堵塞；

32、(6)同时具备钻挖和排渣功能，钻机集成度高，实现了钻挖和排渣的不间断同步进行，减少施工工序，节省施工成本，提高钻孔施工效率。