用于底部现场施工上部装配式地下建筑物的下沉施工装置的制作方法

1.本实用新型涉及地下建筑施工技术领域，具体是用于底部现场施工上部装配式地下建筑物的下沉施工装置。


背景技术：

2.现有大型地下建筑常用明挖法施工，明挖法需要先开挖基坑做支护，然后在基坑内浇筑或者装配地下建筑，需要做基坑临时支护和降水，工期长，造价高；目前采用链刀挖掘底部岩土，整体下沉的技术方案，无吊挂装置的下沉施工装置，由于地下建筑物自身载荷实在太重，有以下缺陷：易产生倾斜偏移，下沉时需要增设纠偏装置，而且一旦产生偏离，就很难实现纠偏；这么大的载荷压在底部链刀上，导致驱动装置功率太大，而且链刀极易拉断；下降速度很难控制；底部链刀的进刀量处于失控状态，极易损坏刀具。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供用于底部现场施工上部装配式地下建筑物的下沉施工装置，来解决上述背景技术中提到的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：位于地下的建筑物包括外墙、顶板、底板和施工装置，由位于两端的端段和位于中间的中间段组成，外墙包括纵墙和横墙，端段包括一个位于端部的横墙和位于两侧的两个纵墙，中间段包括位于两侧的纵墙；施工装置包括挖掘装置、位于建筑物顶部的吊挂装置、浇筑装置和装配装置，挖掘装置包括外墙挖掘装置和底板挖掘装置，外墙挖掘装置挖掘外墙底部的岩土，底板挖掘装置挖掘底板底部的岩土，外墙挖掘装置和底板挖掘装置包括链刀挖掘装置，链刀挖掘装置包括链刀和驱动装置，链刀包括链条和安装在链条上的刀；链刀包括外墙挖掘装置中的外墙链刀和底板挖掘装置中底板链刀，底板链刀为横向布置，与纵墙链刀成度，驱动装置包括外墙驱动装置和底板驱动装置，外墙驱动装置安装在外墙的上方，底板驱动装置安装在底板的上方，外墙链刀从建筑物下沉部分的顶部包络外墙；纵墙包括上下错位的上孔和上下错位的下孔，上孔位于底板的上方，下孔紧挨着底板的下方，底板链刀通过上孔和下孔包络底板，纵墙包括位于底板下方的下纵墙、上孔与下孔之间的中纵墙和上孔上方的上纵墙，中纵墙的厚度小于或等于下纵墙减链刀的厚度之差，上纵墙的厚度小于等于下纵墙的厚度；建筑物包括现场施工的底部和装配式的上部，底部通过浇筑装置在地面按长度方向分段浇筑，通过装配装置在底部的上方完成上部长度方向的分段装配，通过吊挂装置将建筑物处于悬挂状态下，启动驱动装置，外墙和底板底部的链刀挖掘岩土，由下往上运行的链刀将已挖掘的岩土带至上方，实现建筑物的下沉作业，建筑物下沉到设定的深度，抽出链刀再完成后续施工，直至完成建筑物的全部施工。
5.作为本实用新型进一步的方案：所述的装配装置包括张拉装置，上部包括若干中板模块、顶板模块、侧墙模块和端墙模块，设中板模块和顶板模块的纵向长度为，则侧墙模块的纵向长度为若干个，建筑物按长度方向通过施工装置在地面逐段工，再分段下沉。
6.作为本实用新型进一步的方案：所述的纵墙中的下孔包括入口刃板，当底板链刀携带大于下孔和底板链刀之间间隙的岩土时，通过入口刃板将其挤碎。
7.作为本实用新型进一步的方案：所述的建筑物下沉至设定的深度，当地下水对建筑物的浮力和岩土对建筑物的摩擦力等于建筑物包括挖掘装置的自重时，处于临界状态，通过向建筑物加重，使建筑物在下沉过程中，始终处于悬挂状态。
8.作为本实用新型进一步的方案：所述的链刀包括链板，链板安装在链条上，刀安装在链板上，链刀由若干组呈锥状的条状链刀组成，条状链刀中的刀包括位于前端的头部刀、位于中间的中间刀和位于尾端的刮板，头部刀包括一把长刀，中间刀包括两把短刀，刮板的高度略低于头部刀和中间刀的高度，头部刀和中间刀挖掘岩土，刮板将已挖掘的岩土带至前方。
9.作为本实用新型进一步的方案：所述的吊挂装置包括钢绞线升降千斤顶，若干钢绞线升降千斤顶是同步缓慢升降的，建筑物是在悬挂状态下下沉的。
10.作为本实用新型进一步的方案：所述的链刀挖掘岩土时，是通过控制吊挂装置的下降速度来满足不同的地质条件，当刀磨损时，在顶部或者建筑物内部进行更换。
11.作为本实用新型进一步的方案：所述的建筑物包括端段和中间段以及相邻的中间段之间相接的接口，接口包括先沉的宽接口和后沉的窄接口，宽接口和窄接口分别位于相邻两段的左端和右端，端段包括端结构体和位于一端的端接口，中间段包括左接口、中间结构体和右接口；挖掘装置包括接口挖掘装置，接口挖掘装置包括宽接口挖掘装置和窄接口挖掘装置，宽接口挖掘装置挖掘宽接口底部的岩土，窄接口挖掘装置挖掘窄接口底部的岩土，宽接口挖掘装置和窄接口挖掘装置均包括链刀挖掘装置，宽接口挖掘装置中的链刀包络宽接口，窄接口挖掘装置中的链刀包络窄接口。
12.作为本实用新型进一步的方案：所述的接口包括无底板接口，无底板接口的无底宽接口包括u型窄外墙和铅直外墙，铅直外墙包括铅直凹槽，宽接口挖掘装置包括u型窄外墙链刀和铅直外墙链刀，u型窄外墙链刀挖掘u型窄外墙底部的岩土，铅直外墙链刀挖掘铅直外墙底部的岩土；无底板接口的无底窄接口包括u型外墙，u型外墙包括u型凸台，窄接口挖掘装置包括u型外墙链刀，u型外墙链刀挖掘u型外墙底部的岩土，后沉的u型凸台相嵌在先沉的铅直凹槽内。
13.作为本实用新型进一步的方案：所述的接口包括有底板接口，有底板接口的有底宽接口包括u型宽外墙，u型宽外墙的内侧包括u型凹槽，宽接口挖掘装置包括u型宽外墙链刀，u型宽外墙链刀挖掘u型宽外墙底部的岩土；有底板接口的有底窄接口包括u型墙，u型墙包括凸台，窄接口挖掘装置包括u型外墙链刀，u型外墙链刀挖掘u型墙底部的岩土，后沉的凸台相嵌在先沉的铅直凹槽内。
14.综上所述，本实用新型方案采用了挖掘装置的链刀在建筑物的底部循环，链刀不需要运行至顶部，有以下优点：顶部没有包络链刀，方便吊挂装置对建筑物进行吊起；特别是需要在高度方向分段施工时，下沉完一段，不需要断开链刀和拆除驱动装置，可直接在建筑物的上部进行装配作业。
15.本技术方案通过底部构件现场浇筑，增加底部结构的强度和完整性，上部采用装配式结构，提高建筑物地面建造的施工速度，模块化装配施工可改善施工现场的环境。
16.本技术方案采用了吊挂装置，地下建筑物的自重由吊挂装置平衡，有下列优点：由
于地下建筑物自身极重，不可能产生偏离，所以无需纠偏装置；由于地下建筑物的自重不压在链刀上，所以驱动装置功率较小，链条拉力也较小，不易拉断；下降速度可控；可以通过控制进刀量来适应不同的地质条件。
附图说明
17.图1是右侧的端段4已下沉到位，中间段11在挖掘装置5和位于建筑物1顶部的吊挂装置3-1的协助下，开始下沉施工的结构示意图，也是后沉的中间段11的窄接口9-2插入先沉的端段4的宽接口9-1的结构示意图；
18.图2是外墙挖掘装置51和底板挖掘装置52安装好后，吊挂装置3-1从顶部吊住建筑物1，在驱动装置6-1的驱动下，建筑物1底部的链刀7挖掘底部的岩土，建筑物1缓慢下沉的结构示意图；
19.图3是纵墙2x中的下孔2x-2在底板链刀72的入口处，紧贴着下纵墙2x1的侧面设有入口刃板2x-2-1，下纵墙2x1可支撑入口刃板2x-2-1，确保其能承受工作载荷的结构示意图；
20.图4是浇筑装置3-2对底部1a进行现场浇筑的结构示意；
21.图5是通过吊挂装置3-1把侧墙模块1bc和端墙模块1bd吊装，用螺栓螺母副把他们全部连接固定；
22.图6是吊挂装置3-1将全部中板模块1ba处于悬挂状态，并进行穿插钢绞线，张拉装置3-3-1采用张拉法对钢绞线进行张拉和锚固，将中板模块1ba联接成一体的结构示意图；
23.图7是中板模块1ba与侧墙模块1bc和端墙模块1bd通过螺栓螺母连接成一体的结构示意图；
24.图8是通过吊挂装置3-1将全部顶板模块1bb处于悬挂状态，并进行穿插钢绞线，张拉锚固的结构示意图，也是中间结构体11-2的局部结构示意图；
25.图9是用螺栓螺母副将底层的侧墙模块1bc和端墙模块1bd的顶部与顶板模块1bb的底部联接成一体的结构示意图，也是中间结构体11-2的截面示意图；；
26.图10是图9的ⅰ局部放大示意图，中板模块1ba盖在底层的侧墙模块1bc上，通过螺栓螺母副连接固定的结构示意图，中间设有凹凸嵌入接口，增加连接强度和防水效果；
27.图11是链刀7的链条7-1为环链的结构示意图，也是刀7-2安装在链板7-3上的结构示意图；
28.图12是条状链刀8的结构示意图，也是条状链刀8采用滚子链作为链条的结构示意图；
29.图13是后沉的u型凸台91-2-1-1相嵌在先沉的铅直凹槽91-1-2-1内的结构示意图；
30.图14是u型窄外墙链刀7-531y挖掘u型窄外墙91-1-1底部的岩土，铅直外墙链刀7-531x挖掘铅直外墙91-1-2底部的岩土，纵墙链刀71x挖掘下纵墙2x1底部岩土的结构示意图；
31.图15是有底宽接口92-1的结构示意图；
32.图16是中间段11一端是有底宽接口92-1，另一端为有底窄接口92-2，分别安装相应的宽接口挖掘装置531和窄接口挖掘装置532的结构示意图；
33.图17是第一个沉的中间段11左接口11-1和右接口11-3均为宽接口9-1的结构示意图；
34.图中的1是建筑物；2是外墙；1-1是顶板；1-2是底板；2x是纵墙；2x-1是上下错位的上孔；2x-2是上下错位的下孔；2x1是下纵墙；2x2是上纵墙；2y是横墙； 2x-1是上下错位的上孔；2x-2是上下错位的下孔；2x-2-1是入口刃板；2x1是下纵墙；2x2是中纵墙；2x3是上纵墙；3是施工装置；3-1是吊挂装置；3-1a是钢绞线升降千斤顶；3-2是浇筑装置；3-3是装配装置；3-3-1是张拉装置；4是端段，包括端结构体4-1和位于一端的端接口4-2；4-1是端结构体；4-2是端接口；5是挖掘装置；51是外墙挖掘装置；52是底板挖掘装置； 53是接口挖掘装置；531是宽接口挖掘装置；532是窄接口挖掘装置；6是链刀挖掘装置；6-1是驱动装置，包括外墙驱动装置6-11和底板驱动装置6-12；6-11是外墙驱动装置；6-12是底板驱动装置；7是链刀，包括链条7-1和安装在链条7-1上的刀7-2；7-1是链条；7-2是刀；7-3是链板；71是墙挖掘装置51中的外墙链刀；71x是纵墙链刀；72是底板挖掘装置52中的底板链刀；7-531x是铅直外墙链刀；7-531y 是u型窄外墙链刀；7531y 是u型宽外墙链刀；7-532y 是u型外墙链刀；7-532y 是u型外墙链刀；8是条状链刀；8-1是前端的头部刀；8-1-1是长刀；8-2是中间刀；8-2-1是短刀；8-3是位于尾端的刮板；9是接口；9-1是先沉的宽接口；9-2是后沉的窄接口；11是中间段；11-1是左接口；11-2是中间结构体；11-3是右接口；91是 无底板接口；91-1是无底宽接口；91-1-1是u型窄外墙；91-1-2是铅直外墙；91-1-2-1是铅直凹槽； 91-2是无底窄接口；91-2-1是u型外墙；91-2-1-1是u型凸台； 92是有底板接口；92-1是有底宽接口；92-1-1是u型宽外墙；92-1-1-1是u型凹槽；92-2是有底窄接口；92-2-1是u型墙；92-2-1-1是凸台；12是内部结构。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.请参阅图1～17，本实用新型实施例中，位于地下的建筑物1包括外墙2、顶板1-1、底板1-2和施工装置3，由位于两端的端段4和位于中间的中间段11组成，外墙2包括纵墙2x和横墙2y，端段4包括一个位于端部的横墙2y和位于两侧的两个纵墙2x，中间段11包括位于两侧的纵墙2x；施工装置3包括挖掘装置5、位于建筑物1顶部的吊挂装置3-1、浇筑装置3-2和装配装置3-3，挖掘装置5包括外墙挖掘装置51和底板挖掘装置52，外墙挖掘装置51挖掘外墙2底部的岩土，底板挖掘装置52挖掘底板1-2底部的岩土，外墙挖掘装置51和底板挖掘装置52包括链刀挖掘装置6，链刀挖掘装置6包括链刀7和驱动装置6-1，链刀7包括链条7-1和安装在链条7-1上的刀7-2；链刀7包括外墙挖掘装置51中的外墙链刀71和底板挖掘装置52中底板链刀72，底板链刀72为横向布置，与纵墙链刀71x成90度，驱动装置6-1包括外墙驱动装置6-11和底板驱动装置6-12，外墙驱动装置6-11安装在外墙2的上方，底板驱动装置6-12安装在底板1-2的上方，外墙链刀71从建筑物1下沉部分的顶部包络外墙2；纵墙2x包括上下错位的上孔2x-1和上下错位的下孔2x-2，上孔2x-1位于底板1-2的上方，下孔2x-2紧挨着底板1-2的下方，底板链刀72通过上孔2x-1和下孔2x-2包络底板1-2，纵墙2x包括位于底板
1-2下方的下纵墙2x1、上孔2x-1与下孔2x-2之间的中纵墙2x2和上孔2x-1上方的上纵墙2x3，中纵墙2x2的厚度小于或等于下纵墙2x1减链刀7的厚度之差，上纵墙2x3的厚度小于等于下纵墙2x1的厚度；建筑物1包括现场施工的底部1a和装配式的上部1b，底部1a通过浇筑装置3-2在地面按长度方向分段浇筑，通过装配装置3-3在底部1a的上方完成上部1b长度方向的分段装配，通过吊挂装置3-1将建筑物1处于悬挂状态下，启动驱动装置6-1，外墙2和底板1-2底部的链刀7挖掘岩土，由下往上运行的链刀7将已挖掘的岩土带至上方，实现建筑物1的下沉作业，建筑物1下沉到设定的深度，抽出链刀7再完成后续施工，直至完成建筑物1的全部施工。
37.需要说明书的是：底板挖掘装置52在建筑物1内部设有水力冲刷装置，通过密布的管道和喷头使得岩土与链刀7分离，再通过水力出土装置把泥水混合物排至地面的沉淀池，进行泥水分离，水可以重复使用。
38.如图5~图10所示，是以中间段11的中间结构体11-2作为装配施工对象，装配装置3-3包括张拉装置3-3-1，上部1b包括若干中板模块1ba、顶板模块1bb、侧墙模块1bc和端墙模块1bd，设中板模块1ba和顶板模块1bb的纵向长度为a，则侧墙模块1bc的纵向长度为若干个a，建筑物1按长度方向通过施工装置3在地面逐段工，再分段下沉，每段建筑物1在高度方向的主要施工步骤如下：
39.1）通过浇筑装置3-2完成本段底部1a的施工；
40.2）通过施工装置3用螺栓螺母副将底层的侧墙模块1bc之间、端墙模块1bd之间、侧墙模块1bc与端墙模块1bd之间联接成一体；
41.3）用螺栓螺母副或焊接将底部1a与侧墙模块1bc之间，以及底部1a与端墙模块1bd之间联接成一体；
42.4）通过吊挂装置3-1将本段全部中板模块1ba处于悬挂状态，通过张拉装置3-3-1采用张拉法将中板模块1ba联接成一体，将中板模块1ba搁在底层的侧墙模块1bc和端墙模块1bd的顶部，用螺栓螺母副将底层的侧墙模块1bc和端墙模块1bd的顶部与中板模块1ba的底部联接成一体；
43.5）完成除顶板外的全部中间层施工；
44.6）通过吊挂装置3-1将本段全部顶板模块1bb处于悬挂状态，通过张拉装置3-3-1采用张拉法将顶板模块1bb联接成一体，将顶板模块1bb搁在顶层侧墙模块1bc和端墙模块1bd的顶部，用螺栓螺母副将顶层的侧墙模块1bc和端墙模块1bd的顶部与顶板模块1bb的底部联接成一体，至此，完成建筑物1的装配；
45.7）吊挂装置3-1将建筑物1处于悬挂状态，通过挖掘装置5使建筑物1完成下沉施工，抽出链刀7灌浆直至完成全部施工。
46.需要说明的是：底部1a包括现浇底板、最底层和钢结构底部；中板模块1ba和顶板模块1bb也可以采用螺栓螺母副联接，而不用张拉法。
47.如图3所示，纵墙2x中的下孔2x-2包括入口刃板2x-2-1，当底板链刀72携带大于下孔2x-2和底板链刀72之间间隙的岩土如鹅卵石或孤石时，通过入口刃板2x-2-1将其挤碎。
48.所述的建筑物1下沉至设定的深度，当地下水对建筑物1的浮力和岩土对建筑物1的摩擦力等于建筑物1包括挖掘装置5的自重时，处于临界状态，通过向建筑物1加重，例如往建筑物1内灌水，使建筑物1在下沉过程中，始终处于悬挂状态。
49.所述的链刀7包括链板7-3，链板7-3安装在链条7-1上，刀7-2安装在链板7-3上，链刀7由若干组呈锥状的条状链刀8组成，条状链刀8中的刀7-2包括位于前端的头部刀8-1、位于中间的中间刀8-2和位于尾端的刮板8-3，头部刀8-1包括一把长刀8-1-1，中间刀8-2包括两把短刀8-2-1，刮板8-3的高度略低于头部刀8-1和中间刀8-2的高度，头部刀8-1和中间刀8-2挖掘岩土，刮板8-3将已挖掘的岩土带至前方。
50.需要说明的是：设每组链刀的宽度为b，链条的节距为t，有n把中间刀8-2，短刀8-2-1的长度为a，则长刀8-1-1的长度为2a，b=（2n+1）a，每组条状链刀8的长度等于（n+2）t，这样能使每块链板7-3上刀7-2的长度相等。
51.所述的吊挂装置3-1包括钢绞线升降千斤顶3-1a，钢绞线升降千斤顶3-1a同步缓慢升降，钢绞线升降千斤顶3-1a采用穿芯式结构液压提升器作为升降机具，液压升降器两端的楔形锚具具有单向自锁作用，当锚具工作紧时，会自动锁紧钢绞线，锚具不工作松时，放开钢绞线，钢绞线能上下活动，可以确保建筑物1在悬挂状态下整体同步下沉，由于其自身的巨大自重，难以产生偏移，不需要设置其他纠偏装置。
52.所述的链刀7挖掘岩土时，是通过控制吊挂装置3-1的下降速度来满足不同的地质条件，当刀7-2磨损时，在顶部或者建筑物1内部进行更换；当遇到鹅卵石和孤石时，通过极慢的下降速度用刀7-2对鹅卵石和孤石进行刮削。
53.所述的建筑物1包括端段4和中间段11以及相邻的中间段11之间相接的接口9，接口9包括先沉的宽接口9-1和后沉的窄接口9-2，宽接口9-1和窄接口9-2分别位于相邻两段的左端和右端，端段4包括端结构体4-1和位于一端的端接口4-2，中间段11包括左接口11-1、中间结构体11-2和右接口11-3；挖掘装置5包括接口挖掘装置53，接口挖掘装置53包括宽接口挖掘装置531和窄接口挖掘装置532，宽接口挖掘装置531挖掘宽接口9-1底部的岩土，窄接口挖掘装置532挖掘窄接口9-2底部的岩土，宽接口挖掘装置531和窄接口挖掘装置532均包括链刀挖掘装置6，宽接口挖掘装置531中的链刀7包络宽接口9-1，窄接口挖掘装置532中的链刀7包络窄接口9-2。
54.需要说明的是：如果端段4先沉，则端接口4-2为宽接口9-1，端段4后沉，则端接口4-2为窄接口9-2；如图17所示，第一个沉的中间段11左接口11-1和右接口11-3均为宽接口9-1，最后一个沉的中间段11左接口11-1和右接口11-3均为窄接口9-2，其它的一个为宽接口9-1另一个为窄接口9-2；上部1b中的宽接口9-1或窄接口9-2也可以在高度方向是一体的。
55.所述的接口9包括无底板接口91，无底板接口91的无底宽接口91-1包括u型窄外墙91-1-1和铅直外墙91-1-2，铅直外墙91-1-2包括铅直凹槽91-1-2-1，宽接口挖掘装置531包括u型窄外墙链刀7-531y和铅直外墙链刀7-531x，u型窄外墙链刀7-531y挖掘u型窄外墙91-1-1底部的岩土，铅直外墙链刀7-531x挖掘铅直外墙91-1-2底部的岩土；无底板接口91的无底窄接口91-2包括u型外墙91-2-1，u型外墙91-2-1包括u型凸台91-2-1-1，窄接口挖掘装置532包括u型外墙链刀7-532y，u型外墙链刀7-532y挖掘u型外墙91-2-1底部的岩土，后沉的u型凸台91-2-1-1相嵌在先沉的铅直凹槽91-1-2-1内。
56.需要说明的是：u型窄外墙91-1-1、铅直外墙91-1-2和u型外墙91-2-1是外墙2的组成部分；当下纵墙2x1的底面低于u型窄外墙91-1-1时，下纵墙2x1设有u型外墙链刀7-531y的穿越孔，当下纵墙2x1的底面高于u型外墙91-1-1时，u型外墙91-1-1设有纵墙链刀71x的
穿越孔。
57.所述的接口9包括有底板接口92，有底板接口92的有底宽接口92-1包括u型宽外墙92-1-1，u型宽外墙92-1-1的内侧包括u型凹槽92-1-1-1，宽接口挖掘装置531包括u型宽外墙链刀7-531y，u型宽外墙链刀7-531y挖掘u型宽外墙92-1-1底部的岩土；有底板接口92的有底窄接口92-2包括u型墙92-2-1，u型墙92-2-1包括凸台92-2-1-1，窄接口挖掘装置532包括u型外墙链刀7-532y，u型外墙链刀7-532y挖掘u型墙92-2-1底部的岩土，后沉的凸台92-2-1-1相嵌在先沉的铅直凹槽92-1-2-1内。
58.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制，本实用新型中，还需要说明的是，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型连接，也可以是机械连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以通过具体情况理解术语在本实用新型中的具体含义。
59.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。