专利名称：篱笆式地下连续墙成墙工艺及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑地下工程中一种地下连续墙的成墙工艺及其装置。
地下连续墙最早采用的是桩排式地下连续墙，但其整体性差，接缝多，影响墙体防渗和结构强度，为此，意大利的米兰ICOS公司经实践积累了经验并改进了成墙施工工艺，其具体工艺过程是①开挖地槽筑导墙；②在导墙内一定间距沉入锁口管，两锁口管之间为单元槽段；③在单元槽段内用专用导板抓斗开挖深槽；④在深槽两侧稳定注入膨润土泥浆护壁⑤将预先加工好的钢筋骨架置入深槽内；⑥插入导管水下浇筑砼，并将护壁泥浆置换出来；⑦砼终凝后将锁口桩拔出，完成单元槽段，单元槽段的连接形成地下连续墙。该施工工艺于1954年传入法国、西德，1956年传入南美，1957年加拿大开始应用，1959年传入日本，1958年我国在北京密云水库和青岛月子口水库首次应用，且国内、外一直沿用至今，基本工艺并无变化。上述施工工艺存在下列缺点①施工前先筑导墙，不仅提高成本，且工期延长；②护壁泥浆的制作、储存、泥浆注入以及置换出来的废浆的处理使地下连续墙的成本提高并污染环境；③成槽后将钢筋骨架置入护壁泥浆中，并插入导管内灌入砼，同时将护壁泥浆置换出槽外，整个成墙过程均在泥浆中进行，质量难以控制和检测；④施工时按独立的单元槽段，段与段之间的接口易夹泥，使地下连续墙整体性差，接缝易渗水；⑤施工机械选择，泥浆质量，单元槽段过长，地质变化等等均会降低成墙质量和槽壁坍塌，出现坍塌情况处理困难；⑥为保证墙体的稳定，墙体须满足一定插入深度，使墙体总高度提高，造价高。
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种能保证成墙质量、施工方便、造价低、整体刚性好、防渗无环境污染的篱笆式地下连续墙成墙工艺及其装置。
本发明实施方案具体通过下列步骤完成a.按设计墙体清除杂填土，障碍物，开槽挖土；b.按计划单元槽段(即一定间距)沉入锁口桩，沉入深度必须保证墙体稳定；c.在每一单元槽段的两锁口桩的上端外侧现场焊接限位支挡件；d.在单元槽段内两锁口桩和限位支挡件的两侧沉入足以承受槽内无土时旁边土压力作用时的上下叠装连接的护壁侧板和护壁过渡侧板；e.在两侧护壁侧板内置入两台专用取土装置干法轮流取出槽内土体；f.清除余土；g.置入钢筋骨架，并插接插筋；h.按正常施工浇筑墙体砼；i.拔出护壁侧板及护壁过渡侧板后即成单元墙体；j.转入相邻单元槽段，依此循环完成所有槽段后即成地下连续墙。
实现上述施工工艺所配备的装置包括沉入土层的锁口桩，焊接在锁口桩上的限位支挡件，设在相邻两锁口桩和限位支挡件之间两侧的上下叠装连接的护壁侧板和护壁过渡侧板，以及在两侧侧板内完成取土任务的取土装置。
本发明地下连续墙的施工过程无导墙、无泥浆，故无环境污染，易清除余土，全墙钢筋骨架相连强度好，接口质量保证，锁口桩足以满足墙体稳定，可减浅墙体插入深度，使造价减少1/4～1/3。成墙装置是实施成墙新工艺的保证，装置机具简单，施工方便，成墙效率高，是保证成墙质量的一种理想的工艺装备。
(包括工艺流程图和成墙装置图)。
工艺流程图包括图1为开槽沉入锁口桩平面图。
图2为单元槽段焊接限位支挡件并沉入护壁侧板和护壁过渡侧板平面图。
图3为单元槽段的侧板内取土平面图。
图4为单元槽段内置入钢筋骨架、插筋与灌入砼平面图。
图5为单元槽段拔出护壁侧板和护壁过渡侧板成墙并转入相邻段平面图。
图6为篱笆式地下连续墙竖向图。
图7为图6的A-A剖视图。
成墙装置图包括图8为护壁侧板结构示意图。
图9为图8的B-B剖视图。
图10为图8的C-C剖视图。
图11为图8的D-D剖视图。
图12为图8的E-E剖视图。
图13为护壁过渡侧板结构示意图。
图14为图13的F-F剖视图。
图15为图13的G-G剖视图。
图16为上、下护壁侧板的连接关系图。
图17为图16的H-H剖视图。
图18为取土装置结构示意图。
图19为图18的J-J剖视图。
图20为图18的K-K剖视图。
按上述附图实施例作进一步详细阐述。
篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置(参见图1-20)包括沉入土层的″工″字形锁口桩(1)，焊接在锁口桩上的限位支挡件(2)，设在相邻两锁口桩和限位支挡件之两侧的上下叠装连接的护壁侧板(3)和护壁过渡侧板(3′)，以及在两侧侧板内完成取土任务的取土装置(4)。
护壁侧板(3)(图8-12)包括在两块钢板(8)的4周边及中间焊接槽钢骨架(12)，即上、下周边焊接的骨架开口朝内，两侧周边焊接的骨架开口朝外，中间按一定间距平行焊接。槽钢骨架为槽钢制作，上周边两侧焊接上加强条(11)，两个上加强条具有同轴孔，槽钢骨架的左、右两侧各焊接2个与上加强条具有同轴孔的加强板(9)。下周边骨架中间焊接下加强条(13)和左、右各2个可插入加强板的、具有同轴孔的连接插板(10)。
护壁过渡侧板(3′)(图13-15)是沉入土体的先导部件，故有一下端为楔形的钢板(14)，钢板上周边焊接开口朝下的槽钢骨架和按一定间距排列的楔形加强肋(15)，同时在骨架上焊接有上加强条(11)和左、右各2个具有同轴孔的加强板(9)。
护壁侧板与护壁侧板(或护壁过渡侧板)的上下叠装连接结构(图16-17)即让上护壁侧板的下加强条(13)嵌入下护壁侧板(或护壁过渡侧板)的上加强条(11)中，此时连接插板(10)与加强板(9)处于同轴孔位置，故可插入连接销(16)将上、下连接一体，为了防止连接销外逃，在其一侧设置止推销(18)，止推销可插入焊接在侧面骨架上的销座(17)中。对于深度不大的墙体，一般以护壁侧板与护壁过渡侧板叠装连接足够构成墙体高度，如墙体较高，还必须在护壁侧板的上方再叠装连接相同的护壁侧板。
如在有地下承压水的地层施工，护壁侧板与护壁过渡侧板的上、下加强条互相嵌合后因留有较大的间隙，为防止水进入，可在其间隙中设置橡胶薄片(19)。
取土装置(4)(图18-20)由角钢主骨架(22)和连接角钢(25)焊接组成框架结构，两对边以钢板(20)焊接封闭，上部与沉拔吊挂机构连接，两顶角设有与钢板焊固的进气管(21)，进气管向下延伸并外露，底部及中部铰接两道单向进土的活动翻板(23)，活动翻板四周焊接角钢(26)加强，每一活动翻板的一侧设有沿滑道(图中未示)滑移并有限位元件(图中未示)限制滑移的出土推土板(24)。
本发明成槽装置是确保成墙工艺顺利进行的必要设施，缺一不行，其护壁侧板自身连接或与护壁过渡侧板的连接及拆卸均在现场进行。
下面再描述一下成墙工艺及其装置在施工时的动态结构假设需要建筑墙深20米、墙厚60公分～100公分的地下连续墙，先按设计要求清除杂填土、障碍物，按上述墙厚规格开槽挖土挖去地表土，并以间距3～4米为单元槽段分别沉入″工″字形锁口桩(1)，根据计算确定锁口桩的高度约30米与墙顶齐平(图1)。接着在每一单元槽段的锁口桩上端两外侧现场焊接限位支挡件(2)，亦可以逐一完成整个墙的所有锁口桩焊接工作，限位支挡件的作用在于保证下道工序沉入护壁侧板位置正确，当槽内土体取完后，为改变锁口桩的受力状态，焊接限位支挡件作为简支点，作用在一定刚度的护壁侧板上，使锁口桩在不利于土压力下仍保持正确位置。然后在单元槽段用压力机沉下上下叠装连接的护壁侧板(3)与护壁过渡侧板(3′)(图2)，由护壁侧板厚度过渡到护壁过渡侧板钢板的厚度，使护壁侧板拔出时，土体能回复到与护壁过渡侧板钢板的外侧紧贴，保证成墙的设计厚度。如护壁侧板与护壁过渡侧板连接后，还不够墙高设计要求，那么在护壁侧板的上方用同样连接方法再叠装上护壁侧板。接着用两台专用取土装置(4)进行干法轮流取土，将槽内土体全部取出(图3)。取土装置设有进土单向活动翻板(23)，防止拔出取土装置时因装置四周密缝紧贴而抽真空，故设置进气管(21)与外界相通，保持气压平衡，为方便弃土装有出土推出板(24)，其推拉动作由外围液压机构完成。由于施工过程无泥浆、无水，故易于清除余土。下一道工序是置入预加工好的钢筋骨架(6)，并将插筋(5)插入锁口桩和钢筋骨架中，使两者相连起来，保证接口强度，(锁口桩上具有预留插孔)，再灌入砼(图4)，并同时拔出护壁侧板及护壁过渡侧板，至此，一个单元槽段的成墙工艺结束，将护壁侧板和护壁过渡侧板转入相邻第二单元槽段使用，依此循环完成所有槽段的成墙工艺(图5)即成地下连续墙(7)。拔出护壁侧板及护壁过渡侧板后，可在锁口桩上割去限位支挡件亦可保留不割。
本发明所形成的地下连续墙无论从墙体形状或从它受力情况来看，均相似于篱笆式结构，故取名为篱笆式地下连续墙(图6-7)。其特点是①具有满足强度要求的锁口桩，它以按墙体稳定要求进入土层足够的深度来保证墙体稳定性，可减浅墙体插入深度，这就使造价大幅度降低；②如墙厚在0.6米以上，就可易于人工清除余土和锁口桩插筋与钢筋骨架的连接，使连接更可靠；③护壁侧板为满足一定深度下主动土压力的要求，必须具备一定的强度和刚度要求，为满足成墙厚度不受影响，由护壁侧板过渡到护壁过渡侧板的钢板厚度，为满足单元槽段取土后槽底土隆起稳定性的要求，护壁过渡侧板施工时须超出设计墙深一定深度；④如施工转角型的地下连续墙，那么以采用异型锁口桩处理。
权利要求
1.一种篱笆式地下连续墙成墙工艺，其特征在于该成墙工艺包括a.按设计墙位清除杂填土，障碍物，开槽挖土；b.按计划单元槽段(即一定间距)沉入锁口桩(1)，沉入深度必须保证墙体稳定；c.在每一单元槽段的两锁口桩的上端两侧现场焊接限位支挡件(2)；d.在单元槽段内两锁口桩和限位支挡件的两侧沉入足以承受槽内无土时旁边土压力作用时的上下叠装连接的护壁侧板(3)和护壁过渡侧板(3′)；e.在两侧护壁侧板内置入两台专用取土装置(4)干法轮流取出槽内土体；f.清除余土；g.置入钢筋骨架(6)，并插接插筋(5)h.按正常施工浇筑墙体砼；i.拔出护壁侧板及护壁过渡侧板后即成单元墙体；j.转入相邻单元槽段，依此循环完成所有槽段后即成地下连续墙(7)。
2.一种使用权利要求1所述的篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置，其特征在于该装置包括沉入土层的锁口桩(1)，焊接在锁口桩上的限位支挡件(2)，设在相邻两锁口桩和限位支挡件之间两侧的上下叠装连接的护壁侧板(3)和护壁过渡侧板(3′)，以及在两侧侧板内完成取土任务的取土装置(4)。
3.如权利要求2所述的篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置，其特征在于所述的护壁侧板(3)包括在两块钢板(8)的4周边及中间焊接槽钢骨架(12)；上周边两侧焊接上加强条(11)，两个上加强条具有同轴孔，槽钢骨架的左、右两侧各焊接2个与上加强条具有同轴孔的加强板(9)；下周边骨架中间焊接下加强条(13)和左、右各2个可插入加强板的、具有同轴孔的连接插板(10)。
4.如权利要求2所述的篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置，其特征在于所述的护壁过渡侧板(3′)有一下端为楔形的钢板(14)，钢板上周边焊接开口朝下的槽钢骨架(12)和按一定间距排列的楔形加强肋(15)，同时在骨架上焊接有上加强条(11)和左、右各2个具有同轴孔的加强板(9)。
5.如权利要求1或2或3或4所述的篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置，其特征在于所述的护壁侧板(3)可与自身上下叠装连接或与护壁过渡侧板(3′)上下叠装连接。
6.如权利要求5所述的篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置，其特征在于护壁侧板与护壁侧板(或护壁过渡侧板)的上下叠装连接结构即在护壁侧板(或护壁过渡侧板)的上方设置护壁侧板，让上护壁侧板的下加强条(13)嵌入下护壁侧板(或护壁过渡侧板)的上加强条(11)中，以连接销(16)插入连接插板(10)和加强板(9)的同轴孔中，止推销(18)插入焊接在侧面骨架上的销座(17)中。
7.如权利要求6所述的篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置，其特征在于护壁侧板的下加强条与护壁侧板(或护壁过渡侧板)的上加强条之间设有止水用的橡胶薄片(19)。
8.如权利要求2所述的篱笆式地下连续墙成墙工艺的装置，其特征在于所述的取土装置(4)由角钢主骨架(22)和连接角钢(25)焊接组成框架结构，两对边以钢板(20)焊接封闭，上部与沉拔吊挂机构连接，两顶角设有与钢板焊固的进气管(21)，进气管向下延伸并外露，底部及中部铰接两道单向进土的活动翻板(23)，每一活动翻板的一侧设有沿滑道滑移并有限位元件限制滑移的出土推土板(24)。
全文摘要
篱笆式地下连续墙成墙工艺及其装置，包括开槽挖土、沉入锁口桩、焊接限位支挡件、沉入上下叠装连接的护壁侧板及护壁过渡侧板、在侧板内以专用取土装置实现干法轮流取土、置入钢筋骨架和插筋、浇筑墙体砼、拔出侧板即成单元墙体再转入相邻单元施工，依此循环即成地下连续墙。本发明施工过程无导墙、无泥浆，故无环境污染，全墙钢筋骨架相连强度好。接口质量保证，由于锁口桩足以满足墙体稳定，可减浅墙体插入深度，造价减少1/4～1/3，成墙机具简单，施工方便，效率高。
文档编号E02D5/18GK1129273SQ9511801
公开日1996年8月21日 申请日期1995年11月1日 优先权日1995年11月1日
发明者孔清华, 毛永祥, 魏德干 申请人:孔清华, 毛永祥, 魏德干