专利名称：静压地下连续墙自动成墙装置及方法
技术领域：
本发明属于建筑业基础施工技术领域，涉及一种用于复杂深基坑、隧洞、河堤等工
程挡土、防渗、截水方面的静压地下连续墙自动成墙装置及方法。
背景技术：
钢筋混凝土地下连续墙(简称地下连续墙)作为复杂深基坑、地铁、隧洞开挖支 护体系的支护墙体，具有刚度大、强度高、整体性好以及耐久性和抗渗性好的特点，除作为 基坑支护结构并兼有截水抗渗之功能外，往往还与地下主体结构一起作为建筑承重结构。 现有地下连续墙施工方法，是在地面用专门的挖槽设备，在泥浆护壁的条件下，分段开挖深 槽，并向槽内吊放钢筋笼，用导管法在水泥浆下浇筑混凝土，在地下形成一个单元墙段，将 许多单元墙段用适当的接头方式连接起来而形成连续的地下墙体。目前国内地下连续墙体 施工的机械有三大类挖斗式、冲击式、回转式；而挖斗式机械又分为蚌式抓斗、铲斗，其中 蚌式抓斗又分为吊索式和导杆式两种；冲击式分为钻头冲击式和凿刨式两种；回转式有单 头钻和多头钻两种；施工方法主要为先进行槽段划分，挖导沟，筑导墙，用挖槽机械挖槽 段，输入泥浆护壁，由于开挖过程中大量渣土沉入槽底，如不清除会使地下墙产生过大沉降 和降低承载力，而且沉渣对后续工序也产生一系列影响，如降低水下混凝土流动性，影响水 泥与钢筋握裹力，使混凝土强度降低等等，清底是挖槽后能否保证地下墙体质量的重要工 序；因此单元槽段开挖到设计标高后，在安放接头和钢筋笼前，必须及时清除槽底淤泥和沉 渣(简称清底)；现行清底一般采用压縮空气升液法，砂石吸力泵排泥法，潜水泵排泥法等 三种方式，通常是在槽段挖成后继续进行泥浆的反循环作业即"换浆法"清底，也有待渣土 基本沉淀槽底后再清底，渣土沉底一般需要2 4h，然后吊入接头，安放钢筋笼，插入导管， 浇筑混凝土，将混凝土挤出的泥浆及时清除运走，在混凝土尚未凝固前及时拔除接头。
地下连续墙一般适用1、开挖深度IO米以上土质条件比较软弱或土层性质比较 复杂的基坑；2、基坑周围建筑物或生命管线对沉降敏感宜采用地下连续墙支护体系得以有 效保障；3、地下连续墙体作为主体结构的一部分且对抗渗有严格要求时；4、基坑施工采用 逆作法时。现有的地下连续墙其支护性能优越，但其价格相对于灌注桩、钢板桩、或水泥土 桩等支护形式高昂，施工难度比较大，工期相对长，废弃泥浆处理困难，对环境有一定程度 污染，在饱和性黏土、淤泥质黏土、承压水土层中成墙困难，墙体承载力较低，综合经济性欠 佳。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，针对地下连续墙施工设备和方法存在的
不足，设计一种采用静力桩机作为主机能夹持自动成墙装置实施静压式地下连续墙的施工
方法，实现地下连续墙不开挖、无污染，无废气排放、无泥浆排出，环保性好，施工周期短，质
量可靠，承载力高，挡土防渗截水效果优良，适用土层范围更广泛的目的。 为了实现上述目的，本发明利用现有的全液压静力桩机作为主机，同时能夹持截面为波形的两个相互关联又各自独立运动的自动成墙装置组合，截面形状还可制成多组梯 形板状、厚壁平直板状等；截面内框形状有椭圆形、矩形、圆形、多边形等，形状各异但功能 及原理相同，为叙说方便，以波形板表面形状及长方形内框作基准述说。截面为波形的自动 成墙装置两短边外缘分别制有特定导向限位作用的连接体，其端部安装有双开式活瓣的自 动成墙装置体内预先吊入钢筋笼，相继灌满混凝土，将成墙装置逐一压入预定土层深度，由 于底端土对活瓣的反作用力，底端活瓣不能打开，其内混凝土等物不能流出，外部泥水等物 也无法进入，提升成墙装置组合中的其中一个，作用在端部活瓣上的反作用力消失，活瓣在 体内混合物自重作用下开启，混凝土顺利流出，同时启动波形体内安装的高频振动器，边振 动边提升成墙装置而形成钢筋混凝土单元墙段，将成墙装置按一定方向逐个循序渐进，形 成由多单元墙段连接而成的地下连续墙体。 本发明装置随不同工程对支护体系和挡土止渗要求不同设有多种截面尺寸，总长 度通过基本节与连接节契口对接，用连接块和连接螺钉连接调整；长边正反两立面纵向设 有多组连接波形板，短边左面靠长边两侧制有开口式环形对接体，相对应靠近短边右面处 的长边两侧制有圆柱形对接体，对接体与基本体等长；两支同型号结构的自动成墙装置为 一组，环形对接体套入圆柱形对接体内相互衔接并上下滑动，两只依次逐个压入拔出实施 循环；自动成墙装置端部制有双开式活瓣，活瓣内安装有磁性装置，当自动成墙装置体内空 载时，磁性装置额定吸力大于活瓣自重，活瓣处于关闭状态，自动成墙装置体内装载物重量 超过磁性装置额定吸力，活瓣被打开；在压入过程中由于底端土对活瓣的反作用力，体内 混合物重量超过磁性装置额定吸力活瓣仍不能打开，只有提升自动成墙装置时，作用在底 端活瓣上的反作用力消失，活瓣在体内混合物重力作用下才会自动开启，混凝土顺利流出， 启动自动成墙装置波形板内安装的振动器，边振动边提升自动成墙装置而形成地下单元墙 段，多单元墙段连接形成地下连续墙。 本发明地下连续墙施工方法包括承重挡土型地下连续墙工艺(挡土为主承重为 辅)、挡土承重型地下连续墙工艺(承重为主挡土为辅)和提供设置外支撑体系的地下连续 墙工艺三个部分，利用全液压静力桩机巨大的夹持力形成的既可压入又可提升的功能，采 用自动成墙装置，每两只作为一个组合，将混凝土浇灌在一个预先设定形状的自动成墙装 置中，在压入土层预定深处形成同装置轮廓形状的墙体(既墙体形状随装置形状变化)，每 次只拔出前进方向后面的一只自动成墙装置，将留在土中另一只自动成墙装置作为基准， 由于土中自动成墙装置对接体的导向和约束，第二只自动成墙装置套入土中自动成墙装置 的对接器后其方向和空间即受到土中成墙装置的制约，两只装置只能短边面紧贴做上下滑 动而不能作其他方向位移，沿前装置对接体直线向上拔出位于后面的一只装置就自动形成 一个单元墙段，而且这个单元墙段的混凝土能将排列在前面的装置相邻对接体围裹，将拔 出的这只装置移至前面的装置的前端且套入前装置的前对接器压入土层，则原前面的装置 又变成了新压入装置的后面一只，将后面一只拔出，形成一个新的单元墙段并与之前刚成 型的混凝土未凝固的单元墙段实现短边对接面的混合成型，如此压入和拔出循环，形成多 个延绵连接的单元墙段组成了地下连续墙；承重挡土型地下连续墙工艺先将自动成墙装置 压入土层下2m左右停止，其内预置钢筋笼或型钢后连续不断压入预定土层，然后边振动边 提升自动成墙装置，混凝土流出充盈装置让出的空间，形成与装置体形相同的单元墙段，由 多个单元墙段连接形成地下连续墙， 功能为基坑支护结构体系并兼作主体结构外墙；挡土承重型地下连续墙工艺先将自动成墙装置压入土下2m左右停止，将钢筋笼和混凝土置于其内，压入时活瓣成紧密关闭状态，把单元墙段作为工程桩施工，单墙段压力达到设计要求的单墙段承载力特征值的二倍方可停压，墙段端标高由于岩土埋藏起伏不均和岩土性质的复杂性而可能产生差异，但顶标高可保持一致，如发现自动成墙装置端底标高超预定深度原计算混凝土量不够时，在自动成墙装置内混凝土尚未全部浇筑完就及时添加，钢筋笼预留与上部结构锚接的钢筋长度或足够结构强度的型钢连接形式，然后边缓慢提升边振动成型，在地下连续墙顶部设置适应上部结构承载的基础，主体结构从基础之上连接，形成既挡土抗渗截水又作为永久性承重墙体可靠传递上部结构荷载；提供设置外支撑体系的地下连续墙工艺，在自动成墙装置内的钢筋笼适当位置预埋塑料管或钢筒，管或筒适当部位制有防水结构，防止外支撑注浆封闭不严而产生渗漏，预埋前管或筒两头予先封口，避免浇筑混凝土时误入管或筒造成堵塞，日后基坑开挖凿去表面混凝土露出预埋孔洞可方便地施工外支护锚杆。 本发明用于"一"字形单壁式墙体施工工艺、"n"形或"T"形墙体施工工艺、拼接式结构墙体施工工艺和异形桩施工工艺；其形成的地下连续墙根据地下建筑物形状需经常改变墙体轴线方向，因此桩机存在行进中的转向问题，目前建筑市场在用静力桩机均为步履式，桩机直线行走时，沉台松开夹持拔出其中一个装置，于沉台水平直线方向会空出一段相当于拔出装置长边距离的富裕空间供静力桩机作相应距离的直线移动，而转向时步履式桩机必须具备所加持物与地面脱离或埋入地面以下方可实施；自动成墙装置在使用中为保证夹持器对成墙装置的可靠夹持须留出足够沉台夹持的有效高度(距地面以上4m左右)，不可能因为转向就将成墙装置弃于地下，只能选择将成墙装置全部提升离开地面，这样才能使桩机顺利转向，但转向时如不采取特种措施，自动成墙装置在失去基准和可靠连接后必然造成地下连续墙整体封闭失效；本工法转角封闭工艺就是解决桩机的这个特性使静压地下连续墙转向得以实现并保持抗渗性能良好。 本发明与现有技术相比，其工艺方法新颖，不需开挖，环保效应显著，经济效益良好，墙体质量可，承载力高，适用范围广泛，施工工艺方便简捷，施工周期短；其装置结构新颖，安装使用方便，节省人力财力，自动连续性好。
图1为本发明自动成墙装置正视立面结构原理示意图。
图2为本发明左视立面结构原理示意图。
图3为本发明图1仰视剖面结构原理示意图。
图4为本发明方法静压地下连续墙施工步骤示意图。
具体实施例方式
下面通过实施例并结合附图进一步说明
实施例 本实施例的自动成墙装置由基本体、对接体、活瓣组三部分构成；其基本体部分包括基本节1、连接节2，契形接口 3，短边面4，短边面4'，主通道5，电缆横通道6，冷却水上循环通道7，冷却水下循环通道7'，波形板8，顶部波形板9，端部波形板9'，密封条10，进水接
7头ll，出水接头12，电缆接入口 13，连接螺钉14，振动器15，连接波形板18，上封堵24和下封堵24';主要功能为1、受力和传力主体，2、混合物载体兼墙段形态模具，3、对接体、活瓣组零部件安置基体；基本体截面长边为300mm 1200mm，短边为100mm 1000mm，其表面形状有组合梯形板状、厚壁平直板状、波形板状等；基本体截面内框有椭圆形、矩形、圆形、多边形等，形状各异但功能及原理相同，为叙说方便，以波形板表面形状及长方形内框作基准述说。基本体的总长是通过基本节1与连接节2采用契形接口 3调整，以适应不同工程深度要求；用其外表形状和结构与波形板8相同的连接波形板18连接，连接波形板18背面制成多道凸凹槽结构，对接时将凸凹槽嵌入基本体截面长边相应的凹凸槽内，并用连接螺钉14紧固，连接螺钉14头部埋入螺孔内防止连接螺钉14在岩土中磨察损坏；波型板8外形为波形水泥屋面板形状，沿基本体正反立面纵向全长设置，所有波型板8轮廓形状和结构相同，其长度为基本节1和连接节2整除的整数，每块波形板8上下端面制有供安放密封条10的凹槽，对接时，上部的波形板8下端面凹槽对准下部的波形板8上端面凹槽中密封条10，实施端面碰接用连接螺钉14与基本体固定，相邻两块波形板接缝处不渗漏；波形板8、顶部波形板9和端部波形板9'沿基本体纵向制有上下贯通的主通道5，主通道5两侧凹陷面制有供连接螺钉14拧入的螺孔使其将波形板固定在基本体上，主通道5用于振动器15的安放空间和电缆、冷却水通道空间；端部波形板9'的主通道5底端封闭，顶部波形板9制有进水接头11、出水接头12和电缆入口 13，其它主通道也被封闭，在基本体顶部和端部正反两立面安装相应的顶部波形板9、端部波形板9'各一块，其中的主通道5设有上下相互错位的水平冷却水上循环通道7和冷却水下循环通道7'，保证基本体内冷却水从第一个主通道5的进水接头11进来，再从该道底部冷却水下循环通道7'进入隔壁另一主通道5，从隔壁的主通道5上冷却水循环通道7又流至下一个主通道5，如此循环，从最后一个主通道5上部出水接头12出去，进、出水接头11 、 12和电缆入口 13分别安装在正反两立面的两块顶部波形板9顶端面，通过连接软管进入外部水箱；由多个波形板8组成的弧状表面增加基本体表面积和基本体与夹持器的摩察面积，压应力得到扩散，还增加了基本体边框厚度和刚度，波形板8中主通道5内安置振动器，每块波形板8的主通道5内在安置振动器的位置附近制有一横向电缆通道6，便于振动器15的电缆接入和维修；基本体冷却水的压力式循环通过进、出水接头11 、 12用软管与桩机上的水箱相通，设置在水箱中的水泵将水不断泵出，强迫冷却水从进水接头11进入主通道5，经循环后从出水接头12流至水箱，在水箱中将热量散发至大气中实施冷却；基本体内安装的振动器15为高频振动器，振动器15置于循环冷却水中；振幅使自动成墙装置与周身土体从静吸附状态迅即转为动吸附状态，混凝土在振动下与内壁产生滑动，减少内外摩擦，降低提拔力；波形板8沿基本体纵向通长由多个组成，则振动器的设置数量可按需要予以增减，为防止过振，振动器15按合理组合分组分时分段控制。 本实施例的对接体部分包括圆柱形对接体16，环形对接体17、短边面4和短边面4'，起对接和导向功能；对接体还可制成键槽式对接体、梯形对接体、多边形对接体、椭圆形对接体、扇形对接体等形式；基本体截面靠近短边面4处长边两面各制有与基本体通长的环形对接体17并凸出短边面4 一定距离，其两边的环形开口朝内互相对称，中线重逢，环形圈通长底端及顶部不封口 ；在基本体截面长边两面靠近短边面4'处，各边制有与基本体通长的圆柱形对接体16，圆柱体通过截面尺寸与环形开口相近的支承键，焊接在靠紧短边面4'处两长边面相对应环形对接体17的环形开口位置，使其在两只基本体短边面4'和4贴紧时圆柱体插入环形圈内，支承键套入环形开口中，圆柱形对接体16沿环形对接体17作上下滑动而不能作其他方向移位，环形对接体17安装在成墙装置基本体短边面4的两侧，圆柱形对接体16安装在成墙装置基本体短边面4'的两则，当两只成墙装置短边面4'和4对面相贴时才能实现上述功能，保证基本体的短边面4'和4通长紧贴，组成不可分开的组合体；环形圈上下不封口 ，沿圆柱体上下滑动或圆柱体沿环形圈上下滑动，在基本体总长范
围内不受滑动距离限制，以适应地下岩土埋葬起伏不匀时造成的单元墙段底端标高差异，保障每一单元墙段承载力需求，两只平行的环形对接体17沿基本体两长边水平轴线方向平行凸出短边面4 一小段距离，与短边面4配合形成凹形截面状，两只圆柱形对接体16于两长边水平轴线方向平行凹进短边面4'相对应一小段距离，与短边面4'配合形成凸形截面状，凸形截面嵌入凹形截面中形成两只成墙装置对接时截面的三个边紧密配合呈凹形截面，凹形制约圆柱形对接体16恰好插入环形对接体17中，或环形对接体17恰好套入圆柱形对接体16中，受两个装置的对接体制约只能作上下滑动，自动形成了墙体的凹形连接。
本实施例的活瓣组成部分包括活瓣19、加强筋活瓣19'、加强筋20、基本节活瓣座21、活瓣座21'、活瓣轴22和磁性装置23 ;起配合基本体存放混合物、按需要封闭或开启两大功用；带磁性装置23的活瓣20、20'在自动成墙装置空载时由于磁性吸力作用总是关闭，当装置内重物或外力超过磁性吸力时，活瓣20、20'被打开，与基本体长边面成180°直垂，活瓣打开后需借助外力旋转至朝关闭方向少于180° ，磁性吸力才可吸引活瓣20、20'自动关闭；加强筋20有压入过程导向，增强活瓣接缝处抗压强度和加强活瓣接合处封水三个功效；基本节1底端面制有间隔均匀的多个基本节活瓣座21，活瓣与基本节底端面相接处制有与基本节活瓣座21结构尺寸相同的活瓣座21'，两活瓣座凸凹错位对接，将活瓣轴22装入活瓣座21和21'圆孔中，活瓣19和19'被固定在基本体底端面，沿活瓣轴22作径向转动，达到活瓣开闭自如；活瓣19和19'设置在基本体底端面长边方向两侧面，空载时，活瓣19和19'在磁性装置23的吸力作用下，处于自动关闭状，便于施工吊运及对中；静压地下连续墙时，自动成墙装置体内装入的混合物重量必定超过磁性装置23的吸力，使用时应先将自动成墙装置在空载时对准基准点压入土中小段深度即停止，然后再吊放钢筋笼，灌注混凝土，尽管基本体内混合物重量已远远超过磁性装置23的吸力，因底端土对活瓣19和19'的反作用力，活瓣仍处于紧闭状态，体内混合物不能流出，外部泥水也不能挤入，保证了静压单元墙段的成墙质量和进度。 现有的静力桩机是中央设置一个沉台，沉台内设置有多组夹持油缸及钳口，将管
桩或矩形桩夹紧并克服压桩过程中的反力而不会将桩夹坏或产生相对打滑，在压桩油缸的
驱动下逐段将桩压入预定土层深度，本文中将沉台中的多组夹持油缸和钳口统称夹持器。 本实施例实施时应将桩机改为由两个沉台并列沿同一水平轴线方向夹持器内框
尺寸总长不少于2. 6m，总宽不少于1. 2m的于总长的中点分开成两组夹持器的可同时夹持
两只同型号的自动成墙装置既可同步工作又可分别独立工作而互不影响的沉台组合。静力
桩机具备这个条件后就可使用自动成墙装置实施静压地下连续墙工法。 准备工作，静力桩机就位调整水平，对准用经纬仪施放好的地墙轴线和单元墙段
中心点，并以此点为起点，桩机沿地墙轴线方向行进，除转角或遇障碍需处理外不能倒行。 第1步、先将两只同规格型号的自动成墙装置其中一只A用夹持器A'夹紧后先压入土层2米左右停止(为叙说方便将第一次压入的单只自动成墙装置称为A，第一次夹持A 的夹持器为A';随后压入的称为B，夹持器为B')，接着往A内吊入钢筋笼或其他骨架，灌注 适量混凝土，然后再连续不断压入预定土层深度并同时达到设计终止压力方可停压；
第2步、将B环形对接体17套入A圆柱形对接体16中缓慢压入土层2米左右停 止，往B器内吊入钢筋笼或其他骨架，灌注适量混凝土，然后再连续不间断压入预定土层深 度并同时达到设计终止压力方可停压； 第3步、由于B环形对接体17只能沿A圆柱形对接体16作上下滑动，并受A、B对 接体的凹形空间制约，A、 B在装满混凝土的情况下于预定地层深处只能是右左短边面贴紧 并列，组成截面为凹形的对接口； 第4步、夹持B的夹持器B'保持夹紧状态原位不动，立即启动A振动器，同时向上 缓慢提升A，岩土对A端部活瓣反作用力消失，混凝土在重力和振动双重作用下克服磁性装 置吸力，打开活瓣相继从A内流出充盈自动成墙装置腾出的空间，直至A底端离开地面，于 是就逐步形成与A轮廓相同的混凝土单元墙段A ; 第5步、松开夹持B的夹持器B'，配备在静力桩机上的吊臂悬吊已拔出的A沿墙 轴线行进约等同B截面长边距离后停止(因两个沉台并列沿墙轴线方向共有2. 6m的长 方形空间，而一个成墙装置沿轴线方向最长1.2m，，若拔出其中一个成墙装置后沉台内有 2. 6m-l. 2m = 1. 4m轴线长度空间可供桩机移动距离)，原夹持A的夹持器A'因桩机前移了 A长边距离，而B停留原位未动，使A'变为正对着B，用A'将B夹紧保持原位，原夹持B的 夹持器B'正好对准了新吊入进沉台的位于B的前面的A，用B'夹紧A将环形对接体17套 入土中B圆柱形对接体16中压入土层约2米停止，往A内吊入钢筋笼或其他骨架，灌注适 量混凝土，然后再不断压入预定土层深度并同时达到设计终止压力方可停压；由于B被A' 夹住不能移位，A环形对接体17只能沿B圆柱形对接体16向下滑动压入，并受B. A对接体 的空间制约，B.A内在装满混凝土情况下于预定地层深处只能是短边面贴紧并列，形成了从 截面看为"凹"形对接口 ； 第6步、B'夹紧A保持原位，启动B振动器，同时向上缓慢提升B，岩土对B端部活 瓣反作用力消失，混凝土在重力和振动双重作用下克服磁性装置吸力，相继从B内流出充 盈自动成墙装置腾出的空间，于是又形成了与B轮廓相同的混凝土单元墙段B，而且，B单元 墙段与A单元墙段在混凝土尚未凝固之前其短边面就在截面为凹形的对接槽中混合连接 成一整体，形成有A+B两个单元墙段组合的连续墙体； 第7步、松开夹持器B'，静力桩机吊臂悬吊已拔出的B沿墙轴线行进约等同A截面 长边距离，这时A'又对正A，将A夹紧并保持原位，将B环形对接体17套入土中A圆柱形对 接体16中并压入土层2米左右停止，往B内吊入钢筋笼或其他骨架，灌注适量混凝土，然后 再连续不间断压入预定土层深度并同时达到设计终止压力方可停压，由于B环形对接体17 只能沿A圆柱形对接体16向下滑动，并受A、 B对接体的空间制约，A、 B在装满混凝土的情 况下于预定土层深处只能是短边面贴紧并列形成截面为凹形对接槽状；
第8步、仍夹紧B，启动A内振动器，同时向上缓慢提升A，岩土对A端部活瓣反作用 力消失，混凝土在重力和振动双重作用下克服磁性吸力打开活瓣相继从A内流出充盈自动 成墙装置腾出的空间；直至A底端离开地面，于是又形成了同A轮廓的混凝土单元墙段A2， 而且A2单元墙段与B墙段在混凝土尚均未凝固之前就在凹形槽中紧密混合成一整体，延长
10为A+B+A2连续墙； 第9步、松开B'夹持器，静力桩机吊挂A沿墙轴线方向行进约等同B截面长边距 离，这时A'正对B并将其夹紧保持原位，将B'夹紧新吊入的A，再将A环形对接体17沿B 圆柱形对接体16压入土层2米左右停止，往A内吊入钢筋笼或其他骨架，灌注适量混凝土， 然后再连续不间断压入预定土层深度并同时达到设计终止压力方可停压。
根据地下建筑物形状需经常改变地下墙体轴线方向。静力桩机转向时，被夹持物 或压至地面标高以下或必须脱离地面，否则会阻碍桩机转向；实施地墙转向时，只能将自动 成墙装置组合全部提离地面，这时，新墙体失去有效封闭对接基体，为使转向的新墙体与原 直线段的地墙有效组合达到地墙整体密封效果，转向时采用转角器配合转角封闭工艺；转 角器之一为短边4'增制有与直线段A. B两个单元墙段结合部波纹相同的波纹表面，方便转 角墙体与直线两墙段接合处的垂直对接；转角器之二是在短边面4'加制与波形板8靠近 环形对接体17处波纹相同的波形面；转角器之三为短边面4'增制有与波形板8表面波纹 相同的波纹以方便与直线段墙体作T形90。垂直相交时墙体表面的良好配合；具体做法是 在直线段最后一单元墙段时压入带转角器之三的自动成墙装置，然后拔出带转角器之三的 自动成墙装置，桩机行至与原直线段墙体平行靠基坑外侧将成墙装置波纹面贴紧直线段墙 体压入A. B —组墙体，A. B组凹槽接口处应与原直线段带转角器之三的单元墙段短边面4' 的端面错位且墙体波形面与直线段墙体波形面靠紧，将自动成墙装置组合再次全部提离地 面，桩机作90。转向，转向后将带转角器之二的自动成墙装置短边面4'波纹对准B墙体波 形面，转角器之二的长边波纹面相对应于转角器之三已成型的墙段波纹，使带转角器之二 的成墙装置短边面4'与B墙体波纹面和带转角器之二的成墙装置其中一长边波纹面与带 转角器之三的成墙装置最后一单元段的短边面4'波纹墙端面尽量吻合后压入土层2m左右 停止，往带转角器之二的成墙装置放置钢筋笼灌注混凝土后连续不停压入预定土层深度并 达到设计终止压力方可停止；按第2步骤压入A， A的环形对接体17套入带转角器之二的成 墙装置圆柱形对接体16中；按工法步骤第3步至第9步依次循环施工，就形成了转角后的 新地下连续墙；根据转角封闭状态要求，还可选择多个转角器组合来加强转角封闭。
按本实施例的步骤依次循环施工，形成的多个单元墙段在混凝土尚未凝固之前全 部连接起来，自动形成单元墙段与单元墙段之间的无渗漏连接的地下连续墙，两单元墙段 接头处成凹槽状，对于墙体的抗渗非常有益。
1权利要求
一种静压地下连续墙自动成墙装置及方法，其特征在于自动成墙装置由基本体、对接体、活瓣组三部分构成；其基本体部分包括基本节、连接节、契形接口、短边面、短边面’、主通道、电缆横通道、冷却水上循环通道、冷却水下循环通道、波形板、顶部波形板、端部波形板、密封条、进水接头、出水接头、电缆接入口、连接螺钉、振动器、连接波形板、上封堵和下封堵；其主要功能一是受力和传力主体，二是混合物载体兼墙段形态模具，三是对接体、活瓣组零部件安置基体；基本体截面长边为300mm～1200mm，短边为100mm～1000mm，其截面形状有组合梯形板状、厚壁平直板状、波形板状等；基本体截面内框有椭圆形、矩形、圆形、多边形等，形状各异但功能及原理相同，为叙说方便，以波形板表面形状及长方形内框作基准述说，基本体的总长是通过基本节与连接节采用契形接口调整，以适应不同工程深度要求；用其外表形状和结构与波形板相同的连接波形板连接，连接波形板背面制成多道凸凹槽结构，对接时将凸凹槽嵌入基本体截面长边相应的凹凸槽内，并用连接螺钉紧固，连接螺钉头部埋入螺孔内防止连接螺钉在岩土中磨损；波型板外形似波形水泥屋面板形状，沿基本体正反立面纵向全长设置，波型板轮廓形状和结构相同，其长度为基本节和连接节整除的整数，每块波形板上下端面制有供安放密封条的凹槽，对接时，上部的波形板下端面凹槽对准下部的波形板上端面凹槽中密封条，实施端面碰接用连接螺钉与基本体固定，使相邻两块波形板接缝处不渗漏；波形板、顶部波形板和端部波形板沿基本体纵向制有上下贯通的主通道，主通道两侧凹陷面制有供连接螺钉拧入的螺孔使其将波形板固定在基本体上，主通道用于振动器的安放空间和电缆、冷却水通道空间；端部波形板的主通道底端封闭，顶部波形板制有进水接头、出水接头和电缆入口，其它主通道也被封闭，在基本体顶部和端部正反两立面安装相应的顶部波形板、端部波形板各一块，其中的主通道设有上下相互错位的水平冷却水上循环通道和冷却水下循环通道，保证基本体内冷却水从第一个主通道的进水接头进来，再从该道底部冷却水下循环通道进入隔壁另一主通道，从隔壁的主通道上冷却水循环通道又流至下一个主通道，如此循环，从最后一个主通道上部出水接头出去，进、出水接头和电缆入口分别安装在正反两立面的两块顶部波形板顶端面，通过连接软管进入外部水箱；由多个波形板组成的半圆弧状的表面增加基本体表面积和基本体与夹持器的摩察面积，压应力得到扩散，还增加了基本体边框厚度和刚度，在波形板中主通道内安置振动器，使基本体与周边土体固结容易松弛；每块波形板的主通道内在安置振动器的位置附近制有一横向电缆通道，便于振动器的电缆接入和维修；基本体冷却水的压力式循环通过进、出水接头用软管与桩机上的水箱相通，设置在水箱中的水泵将水不断泵出，强迫冷却水从进水接头进入主通道，经循环后从出水接头流至水箱，在水箱中将热量散发至大气中实施冷却；基本体内安装的振动器为高频振动器，振动器置于循环冷却水中；振幅使自动成墙装置与周身土体从静吸附状态迅即转为动吸附状态，混凝土在振动下与内壁产生滑动，减少内外摩擦，降低提拔力；波形板沿基本体纵向通长由多个组成，因此振动器根据需求可任意增减设置数量，振动器按合理组合设置为分组分时分段控制。对接体部分包括圆柱形对接体，环形对接体、短边面和短边面’，起对接和导向功能；对接体还可制成键槽式对接体、梯形对接体、多边形对接体、椭圆形对接体、扇形对接体等形式；基本体截面长边两面各制有与基本体通长的环形对接体并凸出短边面一定距离，其两边的环形开口朝内互相对称，中线重逢，环形圈通长底端及顶部不封口；在基本体截面长边两面靠近短边面’处，各边制有与基本体通长的圆柱形对接体，圆柱体通过截面尺寸与环形开口相近的支承键，焊接在靠短边面’处两长边面相对应环形对接体的环形开口位置，使其在两只基本体短边面贴紧时圆柱体插入环形圈内，支承键套入环形开口中，圆柱形对接体插入环形对接体作上下滑动而不能作其他方向移位，环形对接体安装在成墙装置基本体长边面的两侧凸出短边面一小段距离，圆柱形对接体安装在成墙装置基本体长边面的两则凹进短边面’一小段距离，当两只成墙装置短边面’和短边面相贴时才能实现上述功能，保证基本体的短边面通长紧贴，组成不可分开的组合体；环形圈上下不封口，沿圆柱体上下滑动或圆柱体沿环形圈上下滑动，在基本体总长范围内不受滑动距离限制，以适应地下岩土埋葬起伏不匀时造成的单元墙段底端标高不一致，两只平行的环形对接体沿基本体两长边水平轴线方向平行凸出短边面一小段距离，与短边面配合形成凹形截面，两只圆柱形对接体于两长边水平轴线方向平行凹进短边面’相对应的一小段距离，与短边面’配合形成凸形截面，凸形截面嵌入凹形截面中形成两只成墙装置对接时截面的三个边紧密配合呈凹形截面状，凹形限制圆柱形对接体恰好插入环形对接体中，或环形对接体恰好套入圆柱形对接体中，被两个对接体约束只能作上下滑动，自动形成了墙体的凹形连接。活瓣组成部分包括活瓣、加强筋活瓣、加强筋、基本节活瓣座、活瓣座、活瓣轴和磁性装置；起配合基本体存放混合物、按需要封闭、或开启两大功用；带磁性装置的活瓣在自动成墙装置空载时由于磁性吸力作用总是关闭，当装置内重物或外力超过磁性吸力时，活瓣被打开，与基本体长边面成180°直垂，活瓣打开后需借助外力旋转朝关闭方向少于180°，磁性吸力才可吸引活瓣自动关闭；加强筋有压入过程导向，增强活瓣接缝处抗压强度和加强活瓣接合处封水三个功效；基本节1底端面制有间隔均匀的多个基本节活瓣座，活瓣与基本节底端面相接处制有与基本节活瓣座结构尺寸相同的活瓣座，两活瓣座凸凹错位对接，将活瓣轴装入活瓣座圆孔中，活瓣被固定在基本体底端面，沿活瓣轴仅作径向转动，达到活瓣开闭自如；活瓣设置在基本体底端面长边方向两侧面，空载时，活瓣在磁性装置的吸力作用下，处于自动关闭状，便于施工吊运及对中，静压地下连续墙时，自动成墙装置体内装入的混合物重量超过磁性装置的吸力，使用时应先将自动成墙装置在空载时对准基准点压入土中小段深度即停止，然后再吊放钢筋笼，灌注混凝土，尽管基本体内混合物重量已远远超过磁性装置的吸力，因底端土对活瓣的反作用力，活瓣仍处于紧闭状态，体内混合物不能流出，外部泥水也不能挤入，保证了静压单元墙段的成墙质量和进度。
2. —种静压地下连续墙自动成墙装置及方法，其特征在于成墙方法包括承重挡土型地下连续墙工艺、挡土承重型地下连续墙工艺和提供设置外支撑体系的地下连续墙工艺三个部分；利用全液压静力桩机巨大的夹持力形成的既可压入又可提升的功能，采用自动成墙装置，每两只作为一个组合，将混凝土浇灌在一个预先设定形状的自动成墙装置中，在压入土层预定深处形成同装置轮廓形状的墙体，每次只拔出前进方向后面的一只自动成墙装置，将留在土中另一只自动成墙装置作为基准，由于土中自动成墙装置对接体的导向和约束，第二只自动成墙装置套入土中装置的对接器后其方向和空间即受到土中装置对接体的制约，两只装置只能短边面紧贴做上下滑动而不能作其他方向位移，后面的装置的也只能沿前装置后端对接体直线向上拔出后就自动形成一个单元墙段，而且这个单元墙段的混凝土能将前面的装置后端对接体围裹，将拔出的这只装置移至前面的装置的前端并套入此装置的对接器中压进土层，则原排在前面的装置又变成了新压入装置的后面一只，将后面一只再拔出，这个新单元墙段就注定要与之前刚成型的混凝土尚未凝固的单元墙段实现短边接合面的混合，如此压入和拔出循环，形成多个延绵连接的单元墙段组成了地下连续墙；承重挡土型地下连续墙工艺是先将自动成墙装置压入土层下2m左右停止，其内预置钢筋笼或型钢后连续不断压入预定土层，然后边振动边提升自动成墙装置，混凝土流出充盈装置让出的空间，与装置体形相同的单个墙段形成，由多个单元墙段连接形成以挡土为主承重为辅的地下连续墙，主要作为基坑支护结构体系兼作主体结构外墙；挡土承重型地下连续墙工艺先将自动成墙装置压入土下2m左右停止，将钢筋笼(型钢)和混凝土置于其内，压入时活瓣成紧密关闭状态，把单元墙段作为工程桩施工，单元墙段压力达到设计要求的单墙段承载力后停止，墙体端底标高由于岩土埋藏起伏不均和岩土性质的复杂性可能出现差异，但当自动成墙装置底端标高超过原预定深度时，可在自动成墙装置内混凝土尚未全部浇筑完予以及时添加就可保障顶标高的一致，钢筋笼应预留与上部结构锚接的钢筋长度或足够结构强度的型钢连接形式，然后边缓慢提升边振动成型，在地下墙体顶部设置适应上部结构承载的基础，主体结构从基础之上连接，形成既挡土抗渗截水又可靠传递上部结构荷载的以承重为主挡土为辅的永久性承重墙体；提供设置外支撑体系的地下连续墙工艺，在自动成墙装置内的钢筋笼适当位置预埋塑料管或钢筒，并将管或筒设制防水结构，防止锚杆施工后注浆封闭不严引起的渗漏，设置前筒或管两头予先封口，防止浇筑混凝土时误入管筒造成堵塞，日后基坑开挖凿去表面混凝土露出预埋孔洞可方便施工外支护锚杆。
全文摘要
本发明属建筑技术领域，涉及一种用于深基坑、隧洞、河堤等防渗、截水、挡土场合的静压地下连续墙自动成墙装置及方法，利用现有的全液压静力桩机作为主机，同时能夹持截面为波形的两个相互关联又各自独立运动的自动成墙装置组合，以波形板表面形状及长方形内框作基准，其两短边外缘分别制有特定导向限位作用的连接体，其端部安装有双开式活瓣的自动成墙装置体内预先吊入钢筋笼，相继灌满混凝土，将成墙装置逐一压入预定土层深度，提升成墙装置组合中的其中一个，同时启动波形体内安装的高频振动器，边振动边提升成墙装置而形成钢筋混凝土单元墙段，其工艺新颖，环保效应好，质量可靠，承载力高，适用范围广，施工周期短。
文档编号E02D29/02GK101718099SQ200910230170
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月14日 优先权日2009年11月14日
发明者寇海磊, 张明义, 欧阳甘霖, 殷作鹏, 邓洪亮 申请人:欧阳甘霖