一种预制钢套箱地下连续墙及其施工方法与流程

本发明属于建筑工程地下连续墙施工技术领域，主要涉及一种预制钢套箱地下连续墙及其施工方法。

背景技术：

随着我国城市建设的快速发展，土地资源越来越紧张，充分开发和利用空中、地下空间，是城市建筑发展的必然趋势。目前地下空间通常采用地下连续墙作围护结构，针对地下空间工程深部大型基坑围护结构及超深竖井井壁结构通常采用现浇式施工，该技术存在施工周期长、占用场地大、湿作业工序复杂、质量难以保证等问题，未能切实满足实际需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效缩短施工周期、减少场地占用、提高施工效率、提高地下空间利用率的地下连续墙及其施工方法。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种预制钢套箱地下连续墙及其施工方法，所述预制钢套箱地下连续墙包括如下所述的预制钢套箱和浇筑于所述预制钢套箱中的混凝土材料。所述预制钢套箱由多个依次排列的钢套箱单元组成，所述钢套箱单元包括：

一对相对设置的墙板；

型钢框架，固定于一对所述墙板内；以及

桁架结构，固定于所述型钢框架内。

进一步的，所述墙板由钢板焊接而成。

进一步的，所述桁架结构包括横向支撑管和斜向支撑管，所述横向支撑管和斜向支撑管分别焊接在所述型钢框架上。

进一步的，所述钢套箱单元还包括用于将所述型钢框架固定于所述墙板的第一固定板，所述第一固定板连接所述型钢框架的横向型钢。

进一步的，所述第一固定板包括上下两个L型钢板，L型钢板的横截面为L形，两个所述L型钢板分别焊接在所述型钢框架的横向型钢的上下两侧。

进一步的，所述第一固定板上设置有若干排浆孔。

进一步的，所述L型钢板通过螺栓与所述型钢框架的横向型钢紧固。

进一步的，所述钢套箱单元还包括用于将所述型钢框架固定于所述墙板的第二固定板，所述第二固定板连接所述型钢框架的纵向型钢。

进一步的，所述预制钢套箱包括多个横向排列的所述钢套箱单元，每个所述钢套箱单元的的左右两侧分别设置有一对固定连接件。

较佳的，一对所述固定连接件为相互配合的竖直雄导向管和竖直雌导向管，左右相邻的所述钢套箱单元采用竖直雄导向管和竖直雌导向管对接。

进一步的，所述钢套箱单元的左右两侧分别设置有一纵向隔板，所述纵向隔板固定于一对所述墙板之间，所述竖直雄导向管和竖直雌导向管分别通过一连接板与所述钢套箱单元左右两侧的纵向隔板相连。

进一步的，所述预制钢套箱包括多个纵向排列的所述钢套箱单元，上下相邻的所述钢套箱单元采用电焊及螺栓连接。

进一步的，所述钢套箱单元还包括一水囊校正装置，所述水囊校正装置通过钢管焊接在所述钢套箱单元的中部位置。

可选的，当所述钢套箱单元应用于盾构施工法时，所述钢套箱单元还包括一预制格栅钢板，在所述钢套箱单元的墙板上设置一洞口，所述洞口作为盾构施工法的掘进部位，为了不影响地下连续墙的整体稳定性，以及开洞掘进的安全性、易操作性，将所述预制格栅钢板焊接在所述洞口处，并在所述洞口周围区域加上钢圈梁加固稳定，增强洞口的整体刚度和稳定性。

根据本发明的另一面，本发明还提供一种预制钢套箱地下连续墙施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

提供预先制作好的所述钢套箱单元，并制作导墙；

将所述钢套箱单元依次放于所述导墙内，在所述导墙内形成所述预制钢套箱；

在所述预制钢套箱内浇灌封底混凝土；

清水置换所述预制钢套箱内的泥浆；

在所述预制钢套箱内浇筑混凝土；

在所述预制钢套箱外侧及所述导墙的底部压注水泥浆；

随土方开挖，并对所述预制钢套箱内侧的接缝处进行焊接，形成预制钢套箱地下连续墙。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、所述钢套箱单元的内腔采用桁架结构，可增大墙体空间，便于混凝土浇筑密实，代替使用钢筋布置，节省材料，提高刚度；所述钢套箱单元也可应用于盾构施工法；所述钢套箱单元由工厂加工完成，墙体较轻，分单元连接方便可靠，且无现场钢筋笼制作工序，减少了施工噪音和电焊的光污染，不占用施工工期。

2、所述预制钢套箱地下连续墙可作为两墙合一，不需要再做内衬墙，节约了整个工程的混凝土和钢筋用量，提高了地下空间的利用率；所述预制钢套箱地下连续墙可连续施工，减少槽壁不稳定性，减少基坑周边建筑物的变形，减少现场施工工序，缩短施工周期；所述预制钢套箱地下连续墙的施工方法工业化程度高，符合绿色环保施工要求，工艺简明，质量易控，施工效率高。

附图说明

图1是本发明的一种钢套箱单元立体透视图；

图2是本发明的一种钢套箱单元俯视平面图；

图3是本发明的一种钢套箱单元内腔剖面示意图；

图4是本发明的一种钢套箱单元预制格栅钢板的示意图；

图5是本发明的一种预制钢套箱地下连续墙施工方法流程图；

图6是本发明的一种预制钢套箱地下连续墙施工方法中左右相邻的钢套箱单元对接示意图；

图1-6中，100-墙板，110-型钢框架，120-桁架结构，130-L型钢板，140-排浆孔，150-第二固定板，160-竖直雄导向管，170-竖直雌导向管，180-纵向隔离板，190-连接板，210-预制格栅钢板，220-钢圈梁，300-导墙。

具体实施方式

下面将结合示意图和流程图对本发明的预制钢套箱地下连续墙及其施工方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，本发明提供一种预制钢套箱地下连续墙，该发明所述预制钢套箱由多个依次排列的钢套箱单元组成，所述钢套箱单元包括：

一对相对设置的墙板；

型钢框架，固定于一对所述墙板内；以及

桁架结构，固定于所述型钢框架内。

所述钢套箱单元的内腔采用桁架结构，可增大墙体空间，便于混凝土浇筑密实，代替使用钢筋布置，节省材料，提高刚度；所述钢套箱单元也可应用于盾构施工法；所述钢套箱单元由工厂加工完成，墙体较轻，分单元连接方便可靠，且无现场钢筋笼制作工序，减少了施工噪音和电焊的光污染，不占用施工工期。

所述预制钢套箱地下连续墙包括所述预制钢套箱和浇筑于所述预制钢套箱中的混凝土材料。所述预制钢套箱地下连续墙可作为两墙合一，不需要再做内衬墙，节约了整个工程的混凝土和钢筋用量，提高了地下空间的利用率；所述预制钢套箱地下连续墙可连续施工，减少槽壁不稳定性，减少基坑周边建筑物的变形，减少现场施工工序，缩短施工周期。

结合上述核心思想，本发明还提供一种预制钢套箱地下连续墙施工方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1、提供预先制作好的所述钢套箱单元，并制作导墙；

步骤S2、将所述钢套箱单元依次放于所述导墙内，在所述导墙内形成所述预制钢套箱；

步骤S3、在所述预制钢套箱内浇灌封底混凝土；

步骤S4、清水置换所述预制钢套箱内的泥浆；

步骤S5、在所述预制钢套箱内浇筑混凝土；

步骤S6、在所述预制钢套箱外侧及所述导墙的底部压注水泥浆；

步骤S7、随土方开挖，并对所述预制钢套箱内侧的接缝处进行焊接，形成预制钢套箱地下连续墙。

所述预制钢套箱地下连续墙的施工方法工业化程度高，符合绿色环保施工要求，工艺简明，质量易控，施工效率高。

以下列举所述预制钢套箱地下连续墙及其施工方法的具体实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

本发明提供一种预制钢套箱地下连续墙包括预制钢套箱和浇筑于所述预制钢套箱中的混凝土材料，所述预制钢套箱由多个依次排列的钢套箱单元1组成，如图1所示，如图1、图2和图3所示，所述钢套箱单元1包括：一对相对设置的墙板100、固定于一对所述墙板100内的型钢框架110以及固定于所述型钢框架110内的桁架结构120。本领域的普通技术人员可以理解，所述型钢框架12包括排列的若干横向型钢和若干纵向型钢。

较佳的，所述墙板100可采用10mm-30mm厚的钢板焊接而成，例如，所述墙板100可采用20mm厚的钢板焊接而成。

进一步的，所述桁架结构120包括横向支撑管和斜向支撑管，所述横向支撑管和斜向支撑管分别焊接在所述型钢框架110上。较佳的，所述横向支撑管的布置可按照地下连续墙的施工需要进行布置，例如圆形竖井截面，可根据角度划分进行横向支撑管的布置，所述桁架结构120可采用钢管桁架焊接而成，所述钢管桁架可以采用Φ80mm*4mm钢管，可以理解的是，所述桁架结构120的钢管并不限于上述尺寸的钢管。

进一步的，所述预制钢套箱单元1还包括用于将所述型钢框架110固定于所述墙板100的第一固定板，所述第一固定板连接所述型钢框架110的横向型钢。

较佳的，所述第一固定板包括上下两个L型钢板130，L型钢板130的横截面为L形，两个所述L型钢板130分别焊接在所述型钢框架110的横向型钢的上下两侧，可以方便、有效地固定所述型钢框架110，且所述L型钢板130通过螺栓与所述横向型钢紧固。所述L型钢板130的厚度可取为10mm～30mm，例如20mm。如图3所示，上下两个所述L型钢板130形成横截面为“T”字型连接。

较佳的，在所述L型钢板130上按照施工需要每隔一段距离布置Φ50mm的排浆孔140，所述排浆孔140垂直设置，用来水下浇筑混凝土，同时所述钢套箱单元1内的泥浆可通过排浆孔140排出，可以理解的是，所述排浆孔140的尺寸并不限于上述尺寸。

进一步的，所述预制钢套箱单元1还包括用于将所述型钢框架固定于所述墙板的第二固定板150，所述第二固定板150连接所述型钢框架110的纵向型钢。

进一步的，所述预制钢套箱包括多个横向排列的所述钢套箱单元1，所述钢套箱单元1的左右两侧分别设置有一对固定连接件。

较佳的，一对所述固定连接件为相互配合的竖直雄导向管160和竖直雌导向管170，左右相邻的所述钢套箱单元1采用竖直雄导向管160和竖直雌导向管170对接，因为在施工过程中所述钢套箱单元1是垂直放入地下的导墙中，将左右相邻的所述竖直雌导向管170插入所述竖直雄导向管160中，可以方便地将相邻的所述钢套箱单元1进行对接、组装、固定。

进一步的，所述钢套箱单元1的左右两侧分别设置有一纵向隔板180，所述纵向隔板180固定于一对所述墙板100之间，所述竖直雄导向管160和竖直雌导向管170分别通过一连接板190与所述钢套箱单元1左右两侧的纵向隔板180相连。在浇筑时，纵向隔板180对混凝土进行隔离，可以使得混凝土只浇筑于所述钢套箱单元1的内腔，可避免浇筑于竖直雄导向管160和竖直雌导向管170，有利于实现可连续施工。

较佳的，所述连接板190的厚度可取20mm，所述连接板190用来防止浇筑混凝土绕流及提高整体钢套箱的刚度；所述竖直雄导向管160由Φ140mm*12mm的钢管与所述连接板190连接，所述竖直雌导向管170由Φ230mm*20mm的钢管与所述连接板190连接，所述竖直雌导向管170开口切割为60mm，可以理解的是，所述连接板190的厚度、所述竖直雄导向管160和所述竖直雌导向管170的尺寸并不限于上述数值。

进一步的，所述预制钢套箱包括多个纵向排列的所述钢套箱单元1，上下相邻的所述钢套箱单元1采用电焊及螺栓连接，此为本领域的技术人员可以理解的，在此不作赘述。

进一步的，所述钢套箱单元还包括一水囊校正装置(图中已省略)，所述水囊校正装置可通过Φ80mm*4mm的钢管焊接在所述钢套箱单元的中部位置，此为本领域的技术人员可以理解的，在此不作赘述。

可选的，当所述钢套箱单元应用于盾构施工法时，如图4所示，所述钢套箱单元还包括一预制格栅钢板210，在所述钢套箱单元1的墙板100上设置一洞口，所述洞口作为盾构施工法的掘进部位，为了不影响地下连续墙的整体稳定性，以及开洞掘进的安全性、易操作性，将所述预制格栅钢板210焊接固定在所述洞口处，并通过钢圈梁220加固稳定，增强洞口的整体刚度和稳定性。所述预制格栅钢板210的尺寸和布置的位置可根据所述钢套箱单元1中桁架结构120的横向支撑管情况及施工需要进行布置。

所述钢套箱单元1内腔采用桁架结构120，可增大墙体空间，便于混凝土浇筑密实，代替使用钢筋布置，节省材料，提高刚度；所述钢套箱单元1也可应用于盾构施工法；所述钢套箱单元1由工厂加工完成，墙体较轻，分单元连接方便可靠，且无现场钢筋笼制作工序，减少了施工噪音和电焊的光污染，不占用施工工期。

根据本发明的另一面，本发明还提供一种预制钢套箱地下连续墙的施工方法，如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1、提供预先制作好的所述钢套箱单元1，并制作导墙300；

所述钢套箱单元1由工厂提前加工完成，且通过陆路或者水路将其运输至现场；同时，采用液压抓斗成槽机或铣槽机成槽制作导墙300。

步骤S2、将所述钢套箱单元1依次放于所述导墙300内，在所述导墙300内形成所述预制钢套箱；

根据所述钢套箱单元1的重量，选择合适的吊车将所述钢套箱单元1依次垂直吊放于所述导墙300内，通过所述钢套箱单元1内的水囊校正装置对所述钢套箱单元1进行垂直度的控制调整。

在本实施例中，首先，对多个所述钢套箱单元1先进行第一纵向排列，当第一个所述钢套箱单元1吊放完成后，紧跟着垂直吊放第二个所述钢套箱单元1，第一个和第二个所述钢套箱单元1形成纵向排列，并且采用电焊及螺栓将第一个和第二个所述钢套箱单元1进行连接，根据施工需要依次吊放多个所述钢套箱单元1于导墙300内形成第一纵向排列的所述预制钢套箱；然后，对多个所述钢套箱单元1再进行第二纵向排列，如图6所示，第一纵向排列和第二纵向排列的所述钢套箱单元1采用竖直雄导向管160和竖直雌导向管170对接，如，第一纵向排列的所述钢套箱单元1的竖直雌导向管170与第二纵向排列的所述钢套箱单元1的竖直雄导向管160对接，较佳的，所述竖直雄导向管160和竖直雌导向管170接头钢管孔隙为20mm，以便后续浇筑混凝土。这样多个所述钢套箱单元1依次纵向排列的同时也形成了多个横向排列，如图6所示，同一所述钢套箱单元1内的两个所述纵向隔板180和所述墙板100形成一第一腔1a或1b，相邻所述钢套箱单元1的两个相邻的纵向隔板180之间形成一第二腔2，直至在所述导墙300内形成多个所述第一腔1a或1b和多个所述第二腔2。

步骤S3、在所述预制钢套箱内浇灌封底混凝土；

对所述第一腔1a或1b进行水下混凝土封底，先采用混凝土进行封底，较佳的，封底混凝土厚度可为6m-7m，可防止所述预制钢套箱偏位，隔断内外泥浆的联通，实现部分嵌固。

步骤S4、清水置换所述预制钢套箱内的泥浆；

在所述预制钢套箱封底完成后，采用清水置换所述预制钢套箱内原有的泥浆，以确保后续混凝土的浇筑质量。

步骤S5、在所述预制钢套箱内浇筑混凝土；

在上述清水置换完成后采用导管先在所述第一腔1a或1b中浇筑混凝土，然后再在所述第二腔2中浇筑混凝土，较佳的，所述混凝土为高标号混凝土(C60～C80)，可有效提高结构强度。

步骤S6、在所述预制钢套箱外侧及所述导墙的底部压注水泥浆；

在所述预制钢套箱外侧空隙及所述导墙的底部压注水泥浆置换加固，以控制井外土体变形，恢复钢套箱与土体的摩擦力，改善墙体本身的耐久性和满足抗浮要求。

步骤S7、随土方开挖，对所述预制钢套箱内侧的接缝处进行焊接，形成预制钢套箱地下连续墙。

在开挖阶段，对所述预制钢套箱内侧的接缝处进行焊接，增设一道防水措施，使预制钢套箱地下连续墙的止水性能更好。

所述预制钢套箱地下连续墙可作为两墙合一，不需要再做内衬墙，节约了整个工程的混凝土和钢筋用量，提高了地下空间的利用率；所述预制钢套箱地下连续墙可连续施工，减少槽壁不稳定性，减少基坑周边建筑物的变形，减少现场施工工序，缩短施工周期。所述预制钢套箱地下连续墙的施工方法工业化程度高，符合绿色环保施工要求，工艺简明，质量易控，施工效率高。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。