射水法造墙装置及造墙方法与流程

本发明涉及一种射水法造墙装置及造墙方法。

背景技术：

现有的射水造墙机具有以下缺陷：1）射水造墙机造墙位置在轨道的外侧，整机重心在轨道外侧，且机身太高，使得造墙作业时的稳定性大为降低，造墙承载能力大为降低，导致造墙厚度不大（一般在220之内），造墙作业产生的动荷荷导致机身摇晃，成墙精度较差；2）用工多、工人劳动强度大，工人攀爬机架高处作业安全性差；3）射水用量太大，施工场地泥浆泛滥，导致作业条件差、污染严重，机械噪声大，不符合环保要求；4）机械化、自动化程度低，需要配合使用劳动力增多；5）施工作业的效率低，成本较高，可应用的工程范围小。因此现有的射水法造墙机已经无法满足高效、环保、自动化等需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种射水法造墙装置及造墙方法，该装置不仅结构紧凑，而且工作效率高，方便用于快速建造地下连续墙，适用于建造厚墙体、长槽段的大墙，扩大工程应用范围。

本发明的技术方案在于：一种射水法造墙装置，包括可横向移动的门式机架，所述门式机架的内侧下部设置有与地面相连接的矩形导墙集泥器，所述矩形导墙集泥器套置于一用于向地层射水实现竖向切割地层使地层形成竖向矩形槽孔的成型器上，所述成型器由安装于机架上部的升降机构驱动升降，成型器内设置有随成型器升降并用于将竖向矩形槽孔内的泥、渣抽出的排泥系统，所述门式机架上还设置有向矩形导墙集泥器内补充固壁泥浆水的泥浆补充系统。

进一步地，所述升降机构包括竖向设置于成型器两侧部的推拉杆，所述推拉杆自下而上穿过设置于门式机架上部的固定台并与设置于固定台上的驱动机构相连接以驱动推拉杆升降。

进一步地，所述驱动机构包括对应设置于固定台两侧部并套置于推拉杆上的液压驱动器或螺杆驱动器，所述液压驱动器或螺杆驱动器分别静压驱动推拉杆下降和上升。

进一步地，所述固定台上中部还设置有电动卷扬机，所述电动卷扬机经穿过固定台的连接钢绳与成型器顶部相连接；所述推拉杆包括与成型器固定的连接头，所述连接头的上端可连接有若干根拼接杆，所述拼接杆的上端与和驱动机构相连接的液压杆可拆连接。

进一步地，所述成型器包括一矩形框体，所述矩形框体内沿横向间隔设置有下端具有钻架的竖向转杆，所述竖向转杆及其钻架由液压马达驱动旋转，钻架上间隔设置有水平喷射装置，所述水平喷射装置依次与安装于竖向转杆上部的侧向注水器及潜水泵相连接。

进一步地，所述排泥系统包括设置于矩形框体内并位于一侧部的两竖向转杆之间的第一吸泥管和位于另一侧部的两竖向转杆之间的第二吸泥管，所述第一吸泥管和第二吸泥管在成型器上方并联后与立管相连接，所述立管与对应设置于门式机架上部的地面泵相连接，所述地面泵出口连接有通往泥浆堆放池的排泥管。

进一步地，所述立管上端可拆连接有若干拼接管，所述拼接管的上端接可拆连接有柔性连接管，所述柔性连接管与地面泵的进口相连接；所述第一、第二吸泥管下端还分别设置有拦污栅。

进一步地，所述矩形导墙集泥器一侧部还设置有凝浆补充管，所述泥浆补充系统包括经泥浆池、立式泥浆泵以及进入矩形导墙集泥器内的输泥管道。

进一步地，所述门式机架的下部设置有安装于地面上的一对横向导轨，所述门式机架的两侧部分别设置有一对与横向导轨相配合的滚轮，位于门式机架一侧部的一对滚轮分别由步进电机驱动以实现门式机架的横向移动。

一种采用射水法造墙装置的造墙方法，包括以下步骤：

1）场地平整、放样；

2）开挖、施工导墙，并加以回填密实；

3）安装矩形集泥器、垫板、横向导轨，控制横向导轨的轴线、高程符合要求；

4）将安装合格的射水法造墙装置移到横向导轨上；

5）安装布置泥浆循环系统，包括：泥浆堆放池、泥浆制备池、泥浆调节池、泥浆循环管道；

6）制备数量足够、质量合格的固壁泥浆；

7）向矩形集泥器内加入适量泥浆，启动成型器，使成型器内部的钻架旋转并搅动成型器下方的土层约5min；

8）启动潜水泵使水平喷射装置射水，促使成型器内部的土层泥浆化；

9）启动排泥系统，使排泥系统输送泥浆至泥浆堆放池，并启动泥浆补充系统向矩形集泥器内补充固壁泥浆；

10）启动升降机构驱动成型器下降和上升往复运动，循序渐进进入地层，成槽进尺；

11）11）当成型器进尺至液压杆或吸泥立管下行极限后，在连接头和立管上对应加装拼接杆或拼接管；

12）重复7至11的步骤，继续进尺，直至设计要求的位置，从而形成竖向矩形槽孔；

13）对成型后的竖向矩形槽孔进行清孔、下钢筋笼、下导管、浇筑水下混凝土，从而形成墙体。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1）结构紧凑，整机稳定，改进了原有塔式机架为门式机架，实现重心下移（由原来10800，降低至3600），提高机架自身的稳定性及安全性；

2）改进原有在轨道外侧造墙为在轨道中间造墙，实现机身重心归中，提高造墙作业安全性和准确性；

3）采用新型集泥器，造墙过程的泥浆不会溢流到施工场地，并采用全新的泥浆收集、循环使用、管理技术，可实现对泥浆的严格管理和处理，施工场地整洁，作业条件良好，提高文明施工水平；

4）创新了射水系统、大大提高射水能力和成效，提高成型器破土能力，减少动力装置和消耗，提高造墙功效和成墙质量，造墙作业时成型器的上下驱动采用液压装置，取代溜放式卷扬机牵引成型器去冲击槽孔底部土层，完全避免了射水造墙过程中的机械冲击力而造成的机摇和地动的不良作用，无振动和噪声；

5）造墙过程的射水采用水平旋转喷射，切割土体范围大，扩大造墙厚度及一次造墙段的长度，效率高，提高造墙精度和速度，适用于建造不同类型防渗连续墙、基坑围护的地下连续墙，甚至可用于建造防渗、围护、永久结构墙的三墙合一的高端地下连续墙。严格控制超挖量，提高造墙精度，降低工程造价；

6）整机机械化、自动化程度高、技术含量大为提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的图1的左视示意图；

图3为本发明的矩形导墙集泥器的俯视图示意图；

图4为本发明的成型器的结构示意图；

图5为本发明的使用状态示意图；

图中：1-土层 1a-竖向矩形槽孔 10-门式机架 11-固定台 12-栏杆 13-横向导轨 14-滚轮 15-第二步进电机 20-矩形导墙集泥器 21-泥浆补充管 31-推拉杆 311-连接头 312-拼接杆 313-液压杆 32-液压驱动器或螺杆驱动器 33-卷扬机 34-连接钢绳 40-成型器 41-矩形框体 42-竖向转杆 43-钻架 44-液压马达 45-水平喷射装置 46-侧向注水器 47-潜水泵 51-第一吸泥管 52-第二吸泥管 53-立管 54-拼接管 55-柔性连接管 56-地面泵 57-排泥管。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图5

一种射水法造墙装置，包括可横向移动的门式机架10， 所述门式机架的内侧下部设置有与地面相连接的矩形导墙集泥器20，所述矩形导墙集泥器可让成型器40穿过，成型器用于向矩形导墙集泥器底部的土层射水实现竖向、环向切割土层1使成型器进入地层形成竖向矩形槽孔1a，所述成型器由安装于机架上部的升降机构驱动升降，成型器内设置有随成型器升降并由液压马达44驱动的钻架、竖向转杆42的机械搅动系统、潜水泵47及由侧向注水器46、水平喷射装置45组成的射水系统，两个系统联合作用产生机械搅动和射水切割成型器下部的土体成为泥浆水；还设置有将成型器内的泥、渣抽出的排泥系统；所述门式机架上还设置有向矩形导墙集泥器内补充固壁泥浆水的泥浆补充系统，从而通过成型器、升降机构、机械搅动系统、射水系统、排泥系统以及泥浆补充系统联合作用，实现向地层中开凿出竖向矩形槽孔。

本实施例中，该门式机架可使整机高度降低（由原来10800，降低至3600），结构紧凑，整机稳定，承载能力大为增强，可满足建造长槽段的墙体和厚墙体的需要。

本实施例中，所述升降机构包括竖向设置于成型器两侧部的推拉杆31，所述推拉杆自下而上穿过设置于门式机架上部的固定台11并与设置于固定台上的驱动机构相连接以驱动推拉杆升降。所述固定台的周边还设置有栏杆12。

本实施例中，所述驱动机构包括对应设置于固定台两侧部并套置于推拉杆上的液压驱动器或螺杆驱动器32，所述液压驱动器为由液压泵驱动运动的液压马达，所述液压驱动器分别静压驱动推拉杆带动下端的矩形成型器下降和上升运动，在土层中建造矩形槽孔。所述螺杆驱动器包括驱动电机驱动升降的螺杆。

本实施例中，所述固定台上中部还设置有电动卷扬机33，所述电动卷扬机经穿过固定台的连接钢绳34与成型器顶部相连接，从而在调整推拉杆长度时，牵拉住矩形成型器，以便拼接杆的接入，并可配合推拉杆完成的矩形成型器升降。所述推拉杆包括与成型器固定的连接头311（即下接头），所述连接头的上端可连接有若干根拼接杆312（即中间接头），所述连接头与拼接杆螺纹连接，所述拼接杆的上端与和驱动机构相连接的液压杆313可拆连接。

本实施例中，所述成型器包括一矩形框体41，所述矩形框体内沿横向间隔设置有具有钻架43的竖向转杆42，所述竖向转杆及其钻架由由安装于矩形框体上部的液压马达44驱动旋转，钻架的下部沿周向间隔设置有水平喷射装置45，所述水平喷射装置与安装于竖向转杆上部并位于竖向转杆内的侧向注水器46相连接，所述侧向注水器与潜水泵47连接，提供足够的射水量和射水压力。采用水平喷射装置可以实现旋转的水平射水工艺，使得射水范围大，切割土体效率高，提高造墙速度和质量，严格控制超挖量，提高造墙精度。

采用侧向注水器，可以在造墙过程的射水通过采用竖向矩形槽内吸水就近喷射，实现内循环，改变以前惯用的抽取地面上水体，引导进入成型器底部进行定点喷射的落后做法，大大减少了射水的需用量，增强了射水作用，取消了庞大复杂的射水工艺管道安装、拆除，简化了机械装置，降低能耗，提高造墙精度和速度，降低工程成本。

本实施例中，所述成型器的两侧端还设置有导向装置，以便对成型器进行限位，既减少超挖量，又提高造墙的垂直度和平整度。

本实施例中，所述排泥系统包括设置于矩形框体内并位于一侧部的两竖向转杆之间的第一吸泥管51和位于另一侧部的两竖向转杆之间的第二吸泥管52，所述第一吸泥管和第二吸泥管在成型器的上方并联后与立管53相连接，所述立管上端可拆连接有若干拼接管54，从而实现立管长度的增减。所述拼接管的上端接可拆连接有柔性连接管55，所述柔性连接管再与连接设置于门式机架上部的地面泵56的进水口相连接，所述地面泵为泥浆泵或砂砾泵，通过柔性连接管的设置可在升降机构上下往复小幅度运动过程中实现升降。所述地面泵出水口连接有通往泥浆堆放池的排泥管57，从而将竖向矩形槽孔底部的泥浆排出，使钻头和水平喷射装置可以继续深入地层和切割槽孔底土体。所述立管的所述第一、第二吸泥管下端还分别设置有拦污栅。

本实施例中，所述矩形导墙集泥器一侧部设置有泥浆补充管21，所述泥浆补充系统包括经泥浆池、经进泥管与泥浆池相连接的立式泥浆泵以及进入矩形导墙集泥器内的输泥管道，以便保持集泥器内的泥浆动态平衡。造墙过程的泥浆不会出现多余泥浆溢流到施工场地，确保文明施工。矩形导墙集泥器与地面的连接部位采用钢结构或钢筋混凝土结构连接。

本实施例中，所述门式机架的下部设置有安装于地面上的一对横向导轨13，所述门式机架的两侧部分别设置有一对与横向导轨相配合的滚轮14，位于门式机架一侧部的一对滚轮分别由步进电机15驱动以实现门式机架的横向移动，以便更换到下一个槽孔位置继续作业。

该射水法造墙装置在墙体两侧的轨道上移动，在两轨的中间造墙，可造长墙（墙体长度大于2000mm，小于8000mm）；可造厚墙（墙体厚度大于200mm，小于2000mm）；可造薄墙（墙体厚度小于200mm，大于60mm）；造墙深度H≤30m。

一种采用射水法造墙装置的造墙方法，适用于在淤泥、淤泥质土、砂层、沙质土层等地层中造墙，包括以下步骤：

1）场地平整、放样；

2）开挖、施工导墙，并加以认真回填并密实牢靠；

3）安装矩形集泥器、垫板、横向导轨，控制横向导轨的轴线、高程符合要求；

4）按照安装说明书要求，现场安装射水法造墙装置，检验合格，将射水法造墙装置移到横向导轨上，并调整射水法造墙装置上的支撑稳固机构，使其符合要求；

5）安装布置泥浆循环系统，包括：泥浆堆放池、泥浆制备池、泥浆调节池、泥浆循环管道；

6）制备数量足够、质量合格的固壁泥浆；

7）向矩形集泥器内加入适量泥浆，启动成型器，使成型器内部的钻架旋转并搅动成型器下方槽孔位上的土层约5min；

8）启动潜水泵使水平喷射装置射水，促使成型器内部的土层泥浆化；

9）启动排泥系统，使排泥系统输送泥浆至泥浆堆放池，并启动泥浆补充系统向矩形集泥器内补充固壁泥浆，并注意保持集泥器内的泥浆液面稳定在合适位置，保持以上两系统出与进的动态平衡；

10）启动升降机构驱动成型器下降和上升往复运动，循序渐进进入地层，控制成槽进尺；

11）当成型器进尺至液压杆下行极限后，在连接头上对应加装拼接杆，或当吸泥立管下行极限后，在立管上对应加装拼接管，从而提高成型器的下行行程，加装时通过电动卷扬机将成型器拉住，并将连接头与液压杆分离，立管与柔性连接管分离，液压杆上升，最后分别拼接上拼接杆和拼接管；

12）重复7至11的步骤，继续进尺，直至设计要求的位置，从而形成竖向矩形槽孔；

13）停止钻架转动、停止地面泵（泥浆泵或砂砾泵）的工作；

14）依次拆除拼接杆、拼接管、吸泥的立管，相应提起成型器，直至成型器高出集泥器200mm；

15）解除装射水法造墙装置的支撑稳固机构，移开射水法造墙装置至需要拟造槽孔位置；

16）对成型后的竖向矩形槽孔进行清孔、下钢筋笼、下导管、浇筑水下混凝土，从而形成墙体；

17）检查混凝土浇筑至设计要求高程；

18）清理浇筑现场。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的射水法造墙装置并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。