專利名稱：水泥土地下截水帷幕靜壓式成型裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑業(yè)地基基礎(chǔ)工程施工方法及施工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，用于基坑工程防
滲、截水功能的采用靜壓式成型裝置實(shí)施水泥土地下截水帷幕，特別涉及一種水泥土地下截水帷幕靜壓式成型裝置及其方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)幅員遼闊，各種成因的軟土地層厚度較大，分布廣泛，如東海、黃海、渤海的濱海相沉積土，長(zhǎng)江、珠江、閩江中下游的三角洲相沉積土，洞庭湖、太湖、洪湖、滇池的湖相沉積土等。隨著城市高層建筑的大量興建，勢(shì)必帶來(lái)了一系列基坑開(kāi)挖中的截水止?jié)B等極其復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，直接威脅基坑和周圍建筑物的安全，同時(shí)基坑的開(kāi)挖將會(huì)泄流大量的地下水資源，造成地下水資源嚴(yán)重惡化，基坑開(kāi)挖與防滲截水難度日益增大，給城市的可持續(xù)性發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的影響。 目前，在基坑防滲截水方面用得最普遍的方法是水泥土攪拌樁(簡(jiǎn)稱水泥土樁)。水泥土樁的施工方法有兩種，攪拌法成樁和高壓噴射注漿法(亦稱旋噴法)成樁。攪拌法成樁又分為濕式(即以漿液作為固化劑的攪拌樁)和干式(以粉體作為固化劑的攪拌樁)兩種。攪拌法成樁主要原理是以水泥作為固化劑的主劑，通過(guò)攪拌機(jī)械邊鉆進(jìn)邊攪拌邊往軟土中噴射漿液或霧狀粉體，在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強(qiáng)制攪拌，使噴入軟土中的固化劑與軟土拌和在一起，由固化劑與軟土之間產(chǎn)生一系列理化作用，形成抗壓強(qiáng)度比天然土強(qiáng)度高的水泥固結(jié)柱狀體的水泥土樁，并將柱狀體逐根緊密排列構(gòu)成地下防水帷幕。高壓旋噴樁是先鉆孔(也有鉆孔噴漿一體的機(jī)械)，然后把帶有噴嘴的注漿管植入土層預(yù)定的深度，以20 40Mpa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái)，形成噴射流沖擊破壞土層，當(dāng)速度快、能量大和脈動(dòng)狀的噴射流的動(dòng)壓力大于土層強(qiáng)度時(shí)，土顆粒就從土層中剝落下來(lái)，一部分細(xì)粒土隨漿液或水冒出地面，其余土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律的重新排列，注入的漿液將沖下的部分土顆?；旌夏Y(jié)成固結(jié)柱狀體的水泥土樁，將固結(jié)柱狀體緊密排列，或?qū)娚浞较蛴枰怨潭?，形成扇形墻體狀，再將扇形墻體狀相互咬合緊密排列，形成防水止?jié)B的帷幕。現(xiàn)有的水泥土帷幕樁存在以下不足一是成樁質(zhì)量不均勻當(dāng)被加固土為多層土?xí)r，其密實(shí)度(孔隙大小)、含水量(軟硬程度)、土粒組成、地下水狀態(tài)(流動(dòng)狀態(tài))或樁體設(shè)計(jì)變強(qiáng)度時(shí)，變摻量難以控制，容易形成直徑大小不勻的固結(jié)柱狀體，樁與樁之間交界處會(huì)出現(xiàn)孔洞、缺口，使截水或柱狀體強(qiáng)度效果不良；現(xiàn)有攪拌樁因攪拌后仍存在大小粒徑不同的土塊狀影響，水泥分布到土粒中是不均勻的，固化劑與小顆粒土或大顆粒土的化學(xué)物理作用時(shí)效不一現(xiàn)象必然存在，因此，攪拌樁的樁體強(qiáng)度離散性較大；二是可操作性差高壓噴射冒漿處理工藝需要經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員，否則容易出現(xiàn)噴射成型故障；國(guó)內(nèi)施工機(jī)械目前基本都采用定量泵輸送水泥漿，而攪拌機(jī)械的轉(zhuǎn)速又是穩(wěn)定的，為保證設(shè)計(jì)摻入比，全靠人工憑經(jīng)驗(yàn)掌控是不夠精確的，成樁質(zhì)量因人為因素的差異而變化較大；三是有較大局限性高壓噴射注漿在土質(zhì)松軟、粗粒徑或含有適量卵礫石的地層中施工時(shí)，噴漿量加大，若碰到空洞、通道、暗溝等，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，原材料浪費(fèi)很大，這是很被動(dòng)的；對(duì)于地下水豐富或無(wú)填充物的空洞地段不宜使用；高壓噴射對(duì)于濕陷性黃土、堅(jiān)硬黏性土、含有大量植物根莖土層、含有較多大粒徑卵石0 200mm)地層不適宜；四是樁體存在先天性缺陷高壓噴射注漿后由于漿液析水作用會(huì)產(chǎn)生收縮，一般在固結(jié)體頂部出現(xiàn)一個(gè)凹穴，凹穴深度隨土層性質(zhì)、漿液析出性、固結(jié)體直徑和長(zhǎng)度等因素不同而異；這種凹穴對(duì)于地基定向加固和防水止?jié)B是極為不利的；五是綜合經(jīng)濟(jì)效益欠佳攪拌法成樁單位水泥用量經(jīng)濟(jì)，但加固體強(qiáng)度、均勻性欠佳，為安全起見(jiàn)實(shí)際使用中必需增加樁數(shù)量；高壓噴射法加固體強(qiáng)度較高，柱狀體成形徑向比大，但單位水泥用量偏高，黏土與砂土中成型徑向比差異明顯，先成孔后注漿，工藝繁瑣，成樁時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，水泥用量較大、經(jīng)濟(jì)性還不太理想；六是環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，采用環(huán)保型靜力樁機(jī)作為主機(jī)實(shí)施靜壓式成型裝置的水泥土地下截水帷幕進(jìn)行基坑的防滲截水。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用全液壓靜力壓樁機(jī)作為主機(jī)，夾持截面為矩形的、底端和頂端均為空暢的、由兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)又各自獨(dú)立的、其截面兩短邊外緣分別固定有特定形狀導(dǎo)向體的成型裝置，按照相應(yīng)的工藝步驟用靜力樁機(jī)將裝置分別依次壓入和提升，在壓入過(guò)程中土體逐步進(jìn)入裝置體內(nèi)，安裝在裝置內(nèi)的攪拌器對(duì)進(jìn)入的土體進(jìn)行強(qiáng)制攪拌至均勻，而后邊提升裝置，邊反時(shí)針旋轉(zhuǎn)攪拌器邊噴射出有0. 2 0. 6Mpa壓力的水泥漿或水泥粉或石灰粉等，使之與裝置內(nèi)土顆粒充分結(jié)合均勻、由固化劑與軟土之間產(chǎn)生一系列理化作用、形成強(qiáng)度比天然土高、水穩(wěn)性好、具有預(yù)定形狀的連續(xù)性帷幕狀固結(jié)體。
本發(fā)明裝置的截面包括矩形或橢圓形、管圓形或①水平雙管形等多種截面形式，
其結(jié)構(gòu)分為主體、導(dǎo)向體、攪拌器三大部分；所述主體部分由基本節(jié)與活動(dòng)節(jié)組成，截面為矩形狀中空鋼體；基本節(jié)與活動(dòng)節(jié)內(nèi)外尺寸、機(jī)械強(qiáng)度性能一致，長(zhǎng)度不同，基本節(jié)長(zhǎng)度固定，活動(dòng)節(jié)長(zhǎng)度為2 4米等多種，基本節(jié)與活動(dòng)節(jié)采用豎向連接塊和水平連接塊及螺釘實(shí)施連接借以調(diào)整裝置主體的總長(zhǎng)度，改變裝置入土深度；所述導(dǎo)向體部分由凸凹形對(duì)應(yīng)兩組導(dǎo)向體組成，在裝置短邊其中一面整長(zhǎng)設(shè)有凸形導(dǎo)向體，導(dǎo)向體包括凸凹燕尾槽式對(duì)接、圓柱式對(duì)接和多槽式對(duì)接等形式，相對(duì)應(yīng)的另一面短邊整長(zhǎng)設(shè)凹形導(dǎo)向體，施工時(shí)配兩支同型號(hào)規(guī)格的裝置為一組合，凸凹導(dǎo)向體相互楔合并相互僅能作上下滑動(dòng)，導(dǎo)向體縱向通長(zhǎng)方向按功能分段設(shè)置，主體下部導(dǎo)向體內(nèi)安裝有高頻振動(dòng)器，該長(zhǎng)度段范圍的凸形導(dǎo)向體有一個(gè)可供安裝圓形振動(dòng)器的圓柱狀空腔，凹形部分兩個(gè)凸耳中各設(shè)有一個(gè)可供安裝圓形振動(dòng)器的圓柱狀空腔，能并列安放兩臺(tái)振動(dòng)器，該段導(dǎo)向體用螺釘與主體固定，電纜通過(guò)導(dǎo)向體內(nèi)圓形通道伸引下來(lái)接入振動(dòng)器，必要時(shí)啟動(dòng)振動(dòng)器，振動(dòng)器引起的振幅將土體對(duì)裝置所產(chǎn)生的固結(jié)時(shí)效既靜吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)為動(dòng)吸附狀態(tài)，有效減少裝置提升阻力，同時(shí)對(duì)水泥土起到非常好的振動(dòng)密實(shí)作用，使帷幕更密實(shí)，強(qiáng)度明顯提高；節(jié)與節(jié)的連接長(zhǎng)度部位、安放振動(dòng)器部位的導(dǎo)向體段均采用螺釘與主體固接，其他部位導(dǎo)向體采用焊接，無(wú)論焊接和螺釘固結(jié)的導(dǎo)向體段均保持中線垂直和外形輪廓一致，以便于導(dǎo)向體相互上下滑動(dòng)自如；所述攪拌器部分包括攪拌器、進(jìn)油口、出油口、注漿口、攪拌軸、一字形葉片、螺旋葉片、通道和噴嘴，攪拌器固定在裝置頂部攪拌器固定支架上，不妨礙兩個(gè)并聯(lián)的裝置上下滑動(dòng)；
5通過(guò)進(jìn)出油口用油管從靜力樁機(jī)液壓系統(tǒng)獲取壓力油，供給攪拌器動(dòng)力源；改變供油方向可使攪拌器產(chǎn)生正反旋轉(zhuǎn)；攪拌器軸中心設(shè)有水泥漿或干粉暢通的注漿通道，注漿通道的注漿口通過(guò)管道接入機(jī)外壓漿泵或噴粉器，啟動(dòng)壓漿泵或噴粉器，固化劑沿著管道經(jīng)由注漿口、通道、噴嘴噴射出水泥漿或水泥粉或石灰粉或粉煤粉，與裝置內(nèi)事先攪拌均勻的土顆粒充分拌和，固化劑與土顆粒之間產(chǎn)生物理化學(xué)作用而凝結(jié)成強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好、形狀穩(wěn)定的帷幕狀固結(jié)體。 本發(fā)明方法采用組合式成型裝置，讓固化劑和土體在一個(gè)預(yù)先設(shè)定形狀體積的裝置中攪拌混合，即定量的固化劑與定量的土體在定量的容積裝置內(nèi)(簡(jiǎn)稱三定)，經(jīng)攪拌混合相互結(jié)合而形成有預(yù)定形狀的整體性好抗?jié)B性強(qiáng)的帷幕狀固結(jié)體(簡(jiǎn)稱一體)，利用全液壓靜力壓樁機(jī)的夾持力，施工時(shí)每次只拔出前進(jìn)方向后面的一支裝置，將留在土中另一支裝置作為基準(zhǔn)導(dǎo)向，依次循環(huán)壓拔，使尚未凝固的水泥土混合物相互混合，多個(gè)單元帷幕段混合連接起來(lái)形成無(wú)隙對(duì)接的地下截水帷幕狀固結(jié)體；三定一體工法最大的原理是就地取材，利用原土原地加以少量固化劑在預(yù)定形狀體積裝置內(nèi)被約束而形成一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用更環(huán)保的新型水泥土地下截水帷幕。具體分為以下幾種工藝 A、主要作為防水止?jié)B功能的水泥土地下截水帷幕(簡(jiǎn)稱截水帷幕)，主要原料為原土及少量水泥漿或干粉，成型后為單薄型圍墻一樣延綿不斷，截水帷幕屬于就地取材的非擠密型水泥土地下防水帷幕； B、有一定擋土功能又具有良好防水止?jié)B效果的水泥土地下幃幕(簡(jiǎn)稱截水墻幕)，在剛形成的有一定厚度的(比普通截水帷幕的厚度要大一些，近似墻體狀故稱之為墻幕)水泥土單元帷幕尚未完全凝固時(shí)用靜力樁機(jī)直接壓入骨架，如《①250mm壁厚^ 70mm的PHC管樁、型鋼等，大大加強(qiáng)水泥土墻幕截面抗彎性能，屬就地取材的微擠密型水泥土截水擋土墻幕； C、用直線段墻體狀帷幕可以變化組合成工字型、雙重墻幕形、丁字形等多種形式地下帷幕，以滿足不同基坑截水擋土之需要。 本發(fā)明方法的具體實(shí)施工藝為(1)、先將同規(guī)格型號(hào)的其中一只裝置啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并逐漸壓入預(yù)定土層(為述說(shuō)方便，把先壓入的裝置簡(jiǎn)稱為①器，后壓入的裝置簡(jiǎn)稱為②器，下同)，土體相繼擠入器內(nèi)；(2)、將②器凹形導(dǎo)向體底端槽口套入①器
凸形導(dǎo)向體內(nèi)再逐漸壓入預(yù)定土層，入土?xí)r同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)土體同步擠入器內(nèi)；(3)、由于導(dǎo)向體的制約，①②器在充滿原狀土體的情況下在預(yù)定土層深處緊密并列，裝置內(nèi)土體已被攪拌成均勻土顆粒；(4)、改變①器供油方向使攪拌器反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)噴漿(粉)和向上緩慢提升①器，水泥土在自重和攪拌器螺旋斜面輸送雙重作用下，從①器內(nèi)不間斷流出相繼充塞裝置留下空腔，①器水泥土單元帷幕段形成；(5)、靜力樁機(jī)夾持①器行進(jìn)約等同②器截面長(zhǎng)邊距離(行進(jìn)時(shí)②器被松開(kāi)夾持)，①器對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)后②器在原位被樁機(jī)再次夾持不動(dòng)，然后將①器凹形導(dǎo)向體底端槽口套入土中②器凸形導(dǎo)向體逐漸壓入預(yù)定土層，壓入過(guò)程同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體相繼擠入；②①兩器在充滿原狀土體的情況下緊密并列，且器內(nèi)土體已被攪拌成均勻土顆粒；(6)、將②器重復(fù)第4步，②器水泥土單元帷幕段成形；(7)、靜力樁機(jī)夾持②器行進(jìn)約等同①器截面長(zhǎng)邊距離(行進(jìn)時(shí)①器被松開(kāi)夾持)，②器對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)后①器在原位被樁機(jī)再次夾持不動(dòng)，將②器凹形導(dǎo)向體槽口套入土中①器凸形導(dǎo)向體壓入至預(yù)定土層深度，入土?xí)r同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體相繼擠入，①②在充滿原狀土體的情況下又并列，且器內(nèi)土體已被攪拌成均勻土顆粒；(8)、將①
器重復(fù)第4步，①器水泥土單元帷幕段又成形；(9)、靜力樁機(jī)夾持①器重復(fù)第5步，依次循
環(huán)；需轉(zhuǎn)角時(shí)按照本工法轉(zhuǎn)角方式取其一種實(shí)施轉(zhuǎn)角封閉，形成符合基坑形狀的整體封閉
良好的水泥土地下截水帷幕；裝置提升留下的空腔(包含導(dǎo)向體留下的空腔)由攪拌后的
水泥土在重力及螺旋斜面輸送雙重作用下，從裝置內(nèi)不間斷流出予以迅即充盈，使混合物
在地層中單元帷幕段與單元帷幕段之間達(dá)到無(wú)隙連接而形成連續(xù)的地下防水止?jié)B幃幕。 本發(fā)明方法帷幕轉(zhuǎn)角處防水封閉方法包括T型封閉法、雙重封閉法和直角封閉法三種。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其環(huán)保效應(yīng)好，經(jīng)濟(jì)效益明顯，帷幕成型安全可靠，應(yīng)用 使用范圍廣泛，施工工藝方便簡(jiǎn)捷，縮短施工周期。


圖1為本發(fā)明成型裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為圖1A-A截面剖視結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3為本發(fā)明方法的施工工藝原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。 本實(shí)施例包括主體部分、導(dǎo)向體部分和攪拌器三個(gè)部分，其包括基本節(jié)1，活動(dòng)節(jié) 2、帶振動(dòng)器支座凸形導(dǎo)向體3、帶振動(dòng)器支座凹形導(dǎo)向體4、凸形導(dǎo)向體5、凹形導(dǎo)向體6、豎 向凸形連接塊7、豎向凹形連接塊8、連接螺釘9、水平連接塊10、進(jìn)油口 11、出油口 12、注漿 口 13、攪拌器14、攪拌器固定支架15、攪拌軸16、一字形葉片17、注漿通道18、螺旋葉片19、 噴嘴20、高頻振動(dòng)器21和支撐板22機(jī)械零部件。 本實(shí)施例主體部分由基本節(jié)1、活動(dòng)節(jié)2、豎向凸形連接塊7、豎向凹形連接塊8、連 接螺釘9、水平連接塊10和支撐板21組成；基本節(jié)1和活動(dòng)節(jié)2的截面長(zhǎng)邊^(qū) 300mm，短 邊為> 100mm多種截面，截面形狀為矩形或橢圓形或管圓形或①水平雙管形，以長(zhǎng)方形截
面為常用，內(nèi)空，上下、內(nèi)外尺寸一致，頂端和底端均不封口直通，兩長(zhǎng)邊表面平直，兩短邊 外緣面設(shè)有特定形狀的導(dǎo)向體，基本節(jié)1和活動(dòng)節(jié)2頂部分別設(shè)有供安裝攪拌器固定支架 的螺孔，該螺孔與水平連接螺距一致，一孔兩用，便于接長(zhǎng)或安裝攪拌器；基本節(jié)1長(zhǎng)度是 固定的，以符合運(yùn)輸規(guī)范，活動(dòng)節(jié)2為2 4米多種規(guī)格；活動(dòng)節(jié)2的基本功能是采用契口 連接方式與基本節(jié)1任意接長(zhǎng)以適應(yīng)不同工程基坑深度需求，契口連接處用豎向凸形連接 塊7、豎向凹形連接塊8及水平連接塊10予以加強(qiáng)連接部位的剛度和強(qiáng)度；具體做法是在 契口連接部位上下一定距離范圍內(nèi)，主體邊框短邊面制成數(shù)個(gè)凸凹形槽口 ，而豎向凸形連 接塊7、豎向凹形連接塊8與主體邊框短邊面相對(duì)應(yīng)部位也制成同樣個(gè)數(shù)、尺寸的凹凸形槽 口，豎向連接塊凹凸形槽口與主體邊框短邊面凸凹形槽口相嵌入，加以螺釘緊固，對(duì)增強(qiáng)裝 置的抗剪切強(qiáng)度是很有益處的；凸凹形連接塊7、8與相應(yīng)的凸凹形導(dǎo)向體5、6的截面形狀 尺寸一致，唯有長(zhǎng)短及功能不同，于是豎向連接塊具有連接及導(dǎo)向兩大功能；為抵抗入土?xí)r 的巨大彎矩，在契口連接處主體邊框截面的長(zhǎng)邊設(shè)置水平連接塊10，用螺釘9與主體連接 以加強(qiáng)連接部位的強(qiáng)度和剛度；為了使裝置主體在巨大夾持力及壓拔力等復(fù)雜受力狀況下不易變形，除了增加靜力樁機(jī)夾持鉗口與裝置主體觸壓面積外，主體內(nèi)框截面長(zhǎng)邊長(zhǎng)度> 0. 70m的裝置內(nèi)設(shè)雙軸攪拌器14和鋼支撐板22，截面長(zhǎng)邊長(zhǎng)度》0. 70m的不設(shè)支撐板22 僅設(shè)置單軸攪拌器，支撐板22設(shè)置間距與靜力樁機(jī)壓樁缸一個(gè)行程正好吻合，保證每次夾 持鉗口正好位于支撐板22處，以增強(qiáng)裝置的抗變形能力，從而提高樁機(jī)的壓拔功效。
本實(shí)施例的導(dǎo)向體部分由帶振動(dòng)器支座凸形導(dǎo)向體3、帶振動(dòng)器支座凹形導(dǎo)向體 4、凸形導(dǎo)向體5、凹形導(dǎo)向體6、凸形連接塊7、凹形連接塊8、連接螺釘9和高頻振動(dòng)器21 等機(jī)械零部件組成；凸形導(dǎo)向體5、凹形導(dǎo)向體6的截面可制成燕尾狀、圓柱狀或多鍵槽狀 對(duì)接導(dǎo)向方式，凸形導(dǎo)向體5底端從凹形導(dǎo)向體6頂端插入燕尾槽口內(nèi)并沿燕尾槽上下滑 動(dòng)，或凹形導(dǎo)向體底端槽口套入凸形導(dǎo)向體的頂端并同樣能沿燕尾槽上下滑動(dòng)，由于導(dǎo)向 體的特定形狀約束，凸凹導(dǎo)向體配合時(shí)只能做上下滑動(dòng)而不能向其他方向位移；兩凸凹形 導(dǎo)向體分別與裝置截面長(zhǎng)邊水平軸線垂直的兩邊框短邊面整長(zhǎng)分面固定，中心重合，帶振 動(dòng)器支座凸形導(dǎo)向體3、帶振動(dòng)器支座凹形導(dǎo)向體4以及凸形連接塊7、凹形連接塊8的截 面形狀同凸凹導(dǎo)向體5、6，分別與裝置主體上下相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向體對(duì)齊形成對(duì)應(yīng)的與主體通 長(zhǎng)的分別置于主體截面短邊的兩個(gè)導(dǎo)向體，并用連接螺釘9連接以方便安裝和檢修，既有 導(dǎo)向體功能又起連接或安裝振動(dòng)器作用；配合使用時(shí)，兩只帶特定形狀的成型裝置只能是 導(dǎo)向體相套合相互做上下滑動(dòng)，這就注定被攪拌好的水泥土混合物只能在組合裝置內(nèi)形成 固定形狀，當(dāng)其中一個(gè)裝置提升后在未提升的裝置結(jié)合部導(dǎo)向體周圍充盈了與提升導(dǎo)向體 形狀吻合的未凝固水泥土混合物，將未提升的裝置隨后提升，從裝置內(nèi)流出的水泥土與原 已充盈在導(dǎo)向體周邊而尚未凝固的水泥土相混合，于是兩裝置之間的結(jié)合面就變成預(yù)定凸 凹槽口狀的混合結(jié)合，兩個(gè)單元帷幕段就連接成一個(gè)有利于抗?jié)B的凹槽形整體帷幕，使水 不可能從結(jié)合部滲漏；振動(dòng)器為圓柱形高頻振動(dòng)器，帶振動(dòng)器支座凸形導(dǎo)向體3設(shè)有供安 裝一臺(tái)振動(dòng)器21的圓柱狀空腔，帶振動(dòng)器支座凹形導(dǎo)向體4的兩耳中心各設(shè)有供安裝一臺(tái) 振動(dòng)器21的圓柱狀空腔，并列安裝兩臺(tái)振動(dòng)器，帶振動(dòng)器支座導(dǎo)向體3、4均用螺釘與主體 固定，電纜通過(guò)導(dǎo)向體內(nèi)圓形通道伸引下來(lái)接入振動(dòng)器，啟動(dòng)振動(dòng)器21引起的振幅將土體 對(duì)裝置所產(chǎn)生的固結(jié)時(shí)效既靜吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)為動(dòng)吸附狀態(tài)，可有效減少裝置提升阻力，同時(shí) 對(duì)水泥土起到振動(dòng)密實(shí)作用，使墻體更密實(shí)，強(qiáng)度明顯提高。 本實(shí)施例的攪拌器由進(jìn)油口 11、出油口 12、注漿口 13、攪拌器14、攪拌器固定支架 15、攪拌軸16、一字形葉片17、注漿通道18、螺旋葉片19和噴嘴20等機(jī)械零部件組成；攪拌 器14用連接螺釘9通過(guò)攪拌器固定支架15固定在主體頂部但并不妨礙兩裝置并列時(shí)相互 上下滑動(dòng)，可根據(jù)需要隨時(shí)拆換；主體內(nèi)框截面長(zhǎng)邊軸線邊長(zhǎng)> 0. 7m的安放雙軸攪拌器， 截面長(zhǎng)邊軸線邊長(zhǎng)^0. 7m裝置安放單軸攪拌器，攪拌器14設(shè)有進(jìn)油口 ll和出油口 12，通 過(guò)進(jìn)出油口 11、12用油管與靜力樁機(jī)液壓系統(tǒng)連接，改變進(jìn)出油方向，可使攪拌器14正反 旋轉(zhuǎn)；攪拌軸16下部一小段距離設(shè)有螺旋葉片19，該螺旋葉片順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶有鉆進(jìn)及向 上輸送功能，主要是輔助裝置的壓入及將進(jìn)入裝置內(nèi)的土體迅速往上部輸送，反時(shí)針旋轉(zhuǎn) 時(shí)則具有向下輸送功能，促使混合物從器內(nèi)迅即流出；攪拌軸16中上部設(shè)有多道強(qiáng)度很高 的一字形葉片17，將進(jìn)入裝置內(nèi)的土塊打碎并強(qiáng)制性攪拌使不同性質(zhì)巖土拌合均勻；根據(jù) 巖土的性質(zhì)，預(yù)先設(shè)計(jì)攪拌時(shí)間、噴射量，待裝置內(nèi)腔巖土被攪拌或打碎成大小均勻的顆粒 后，攪拌軸16開(kāi)始反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，注漿口 13用管道與機(jī)外噴漿機(jī)和噴粉機(jī)連接，啟動(dòng)噴漿或 噴粉機(jī)，漿液或粉體從注漿口 13經(jīng)過(guò)注漿通道18而后從端部的噴嘴20噴射出來(lái)，噴嘴20噴射漿液或干粉時(shí)樁機(jī)夾持裝置同時(shí)緩慢提升直至脫離另一裝置導(dǎo)向體，離開(kāi)地面時(shí)停止 攪拌器14轉(zhuǎn)動(dòng)，注漿也終止噴射，水泥土地下帷幕段成形。 本實(shí)施例對(duì)水泥土地下截水帷幕靜壓成型的步驟是先將樁機(jī)就位，調(diào)平對(duì)準(zhǔn)地面 已施放妥的帷幕軸線和單元幃幕基準(zhǔn)點(diǎn)，并以此為起點(diǎn)，樁機(jī)沿軸線射線方向行進(jìn)，不能倒 退；選擇兩只同型號(hào)規(guī)格的成型裝置組合； 然后，第一步、先將①器對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)逐漸壓入預(yù)定土層(將第一次壓入的成型裝 置簡(jiǎn)稱為①器，后壓入的成型裝置簡(jiǎn)稱為②器，下同)，入土?xí)r啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體 相繼擠入器內(nèi)； 第二步、樁機(jī)夾持②器行進(jìn)①器截面長(zhǎng)邊約同等距離(行進(jìn)前①器松開(kāi)夾持，便 于樁機(jī)行走)，對(duì)準(zhǔn)二單元帷幕段基準(zhǔn)點(diǎn)，這時(shí)將①器夾持原位不動(dòng)，將②器凹形導(dǎo)向體底 端槽口套入①器凸形導(dǎo)向體槽口逐漸壓入預(yù)定土層，入土同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)土體 同步擠入器內(nèi)； 第三步、由于凸凹燕尾槽形導(dǎo)向體的制約，①②器在壓入或拔出過(guò)程中始終是緊
密并列(下同)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定土層深度時(shí)器內(nèi)土體已被攪拌成均勻土顆粒； 第四步、改變①器供油方向讓攪拌器反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)噴漿(粉)并向上緩慢提升
①器，水泥土在自重和螺旋斜面輸送雙重作用下，從①器內(nèi)不間斷流出相繼充塞成型裝置
留下空腔，待①器端部離開(kāi)地面時(shí)，攪拌器停止轉(zhuǎn)動(dòng)和噴漿(粉)，①器水泥土單元帷幕段
形成； 第五步、靜力樁機(jī)夾持①器行進(jìn)約等同②器截面長(zhǎng)邊距離(行進(jìn)時(shí)②器松開(kāi)夾 持，便于樁機(jī)行走)，①器對(duì)準(zhǔn)第三單元帷幕段基準(zhǔn)點(diǎn)后②器被樁機(jī)再次夾持不動(dòng)，然后將
① 器凹形導(dǎo)向體底端槽口套入土中②器凸形導(dǎo)向體槽口逐漸壓入預(yù)定土層，入土?xí)r啟動(dòng)攪 拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體相繼擠入攪拌；②①兩器在充滿原狀土體的情況下緊密并列，且器內(nèi) 土體已被攪拌成均勻土顆粒； 第六步、改變②器供油方向使攪拌器反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)噴漿(粉)并向上緩慢提升
② 器，水泥土在自重和螺旋斜面輸送雙重作用下，從②器內(nèi)不間斷流出相繼充塞成型裝置 留下空腔，待②器端部離開(kāi)地面時(shí)，攪拌器停止轉(zhuǎn)動(dòng)和噴漿(粉)，②器單元水泥土帷幕段 成形，并與①器水泥土單元帷幕段結(jié)合連接成①+②整體； 第七步、靜力樁機(jī)夾持②器行進(jìn)約等同①器截面長(zhǎng)邊距離(行進(jìn)前①器松開(kāi)夾 持，以便于樁機(jī)行走)，②器對(duì)準(zhǔn)第四單元帷幕段基準(zhǔn)點(diǎn)后①器被樁機(jī)再次夾持不動(dòng)，這時(shí) 將②器凹形導(dǎo)向體底端槽口又套入土中①器凸形導(dǎo)向體槽口壓入至預(yù)定土層深度，同時(shí)啟 動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體相繼擠入攪拌，①②器在充滿原狀土體的情況下于預(yù)定土層深 度又并列，且器內(nèi)土體已被攪拌成均勻土顆粒； 第八步、改變①器供油方向使攪拌器反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)噴漿(粉)并向上緩慢提升 ①器，水泥土在自重和螺旋斜面輸送雙重作用下，從①器內(nèi)不間斷流出相繼充塞成型裝置 留下空腔，待①器端部離開(kāi)地面時(shí)，攪拌器停止轉(zhuǎn)動(dòng)和噴漿(粉)，①器第三單元段水泥土 帷幕又成形，于是地下帷幕為①+②+ =三個(gè)單元段連接整體； 第九步、靜力樁機(jī)夾持①器行進(jìn)約等同②器截面長(zhǎng)邊距離(行進(jìn)前②器松開(kāi)夾 持，以方便樁機(jī)的行走)，①器對(duì)準(zhǔn)第五單元段帷幕基準(zhǔn)點(diǎn)后②器被樁機(jī)再次夾持保持土中 原狀，將①器凹形導(dǎo)向體底端槽口套入②器凸形導(dǎo)向體槽口再壓入至預(yù)定土層深度，入土?xí)r同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體相繼擠入攪拌，于是②①器在充滿原狀土體的情況下 將再次并列，且器內(nèi)土體已被攪拌成均勻土顆粒，依次循環(huán)。 本實(shí)施例的地下帷幕轉(zhuǎn)角封閉時(shí)，成型裝置必需全部拔出方可實(shí)施；為使轉(zhuǎn)角封 閉性完好，樁機(jī)移動(dòng)預(yù)定角度后，重新調(diào)整對(duì)準(zhǔn)另一帷幕段軸線和單元帷幕段基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，并 檢查與已成型的帷幕距離必須符合封閉要求距離，將轉(zhuǎn)角后壓入的第一只成型裝置的凹形 導(dǎo)向體部分強(qiáng)行擠入被結(jié)合的尚未凝固的單元帷幕段中或在直線段最后單元帷幕段未凝 固前用靠近的一面長(zhǎng)邊強(qiáng)行重疊其凸形導(dǎo)向體部分，既將轉(zhuǎn)角后的第一個(gè)成型裝置與原帷 幕段在未凝固前有意識(shí)重疊導(dǎo)向體部分，以增強(qiáng)密封性，根據(jù)工程對(duì)防水止?jié)B的不同要求， 選擇T形轉(zhuǎn)角封閉法或雙重封閉法或直角封閉法實(shí)施轉(zhuǎn)角封閉，轉(zhuǎn)角封閉后，以此為起點(diǎn)， 樁機(jī)沿新帷幕軸線射線方向行進(jìn)，重復(fù)上述步驟二 九步，如此循環(huán)就對(duì)基坑周邊形成可 靠的適應(yīng)基坑形狀的封閉式水泥土地下連續(xù)幃幕；成型裝置提升留下的空腔(包含導(dǎo)向體 留下的空腔)由攪拌后的水泥土在雙重作用下，從成型裝置內(nèi)不間斷流出予以迅即充盈， 流出的混合物未凝固前就在單元段與單元段槽口之間達(dá)到混合結(jié)合，于是就形成了有利于 抗?jié)B的整體性好、強(qiáng)度高的帷幕狀固結(jié)體。
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權(quán)利要求
一種水泥土地下截水帷幕靜壓式成型裝置，其特征在于截面包括矩形或橢圓形或管圓形或∞水平雙管形，其結(jié)構(gòu)分為主體、導(dǎo)向體、攪拌器三大部分；所述主體部分由基本節(jié)與活動(dòng)節(jié)組成；基本節(jié)與活動(dòng)節(jié)內(nèi)外尺寸、機(jī)械強(qiáng)度性能一致，長(zhǎng)度不同，基本節(jié)長(zhǎng)度固定，活動(dòng)節(jié)長(zhǎng)度為3～6米，基本節(jié)與活動(dòng)節(jié)采用契口對(duì)接，并用豎向連接塊和水平連接塊及螺釘實(shí)施連接以調(diào)整裝置主體的總長(zhǎng)度，改變裝置入土深度；所述導(dǎo)向體部分由凸凹形對(duì)應(yīng)兩組導(dǎo)向體組成，在裝置短邊其中一面整長(zhǎng)設(shè)有凸形導(dǎo)向體，導(dǎo)向體包括凸凹燕尾槽式對(duì)接、圓柱式對(duì)接和多槽式對(duì)接，相對(duì)應(yīng)的另一面短邊整長(zhǎng)設(shè)凹形導(dǎo)向體，施工時(shí)配兩支同型號(hào)規(guī)格的裝置為一組合，凸凹導(dǎo)向體相互楔合并相互僅能作上下滑動(dòng)，導(dǎo)向體縱向通長(zhǎng)方向按功能分段設(shè)置，主體下部導(dǎo)向體內(nèi)安裝有高頻振動(dòng)器，該長(zhǎng)度段范圍的凸形導(dǎo)向體有一個(gè)可供安裝圓形振動(dòng)器的圓柱狀空腔，凹形部分兩個(gè)凸耳中各設(shè)有一個(gè)可供安裝圓形振動(dòng)器的圓柱狀空腔，能并列安放兩臺(tái)振動(dòng)器，該段導(dǎo)向體用螺釘與主體固定，電纜通過(guò)導(dǎo)向體內(nèi)圓形通道伸引下來(lái)接入振動(dòng)器，振動(dòng)器引起的振幅將土體對(duì)裝置所產(chǎn)生的固結(jié)時(shí)效既靜吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)為動(dòng)吸附狀態(tài)，有效減少裝置提升阻力，同時(shí)對(duì)水泥土起到振動(dòng)密實(shí)作用使帷幕密實(shí)；節(jié)與節(jié)的連接長(zhǎng)度部位、安放振動(dòng)器部位的導(dǎo)向體段均采用螺釘與主體固接，其他部位導(dǎo)向體采用焊接，焊接和螺釘固結(jié)的導(dǎo)向體段均保持中線垂直和外形輪廓一致，以便于導(dǎo)向體相互上下滑動(dòng)自如；所述攪拌器部分包括攪拌器、進(jìn)油口、出油口、注漿口、攪拌軸、一字形葉片、螺旋葉片、通道和噴嘴，攪拌器固定在裝置頂部攪拌器固定支架上，不妨礙兩個(gè)并聯(lián)的裝置上下滑動(dòng)；通過(guò)進(jìn)出油口用油管從靜力樁機(jī)液壓系統(tǒng)獲取壓力油，供給攪拌器動(dòng)力源；改變供油方向使攪拌器產(chǎn)生正反旋轉(zhuǎn)；攪拌器軸中心設(shè)有水泥漿或干粉暢通的注漿通道，注漿通道的注漿口通過(guò)管道接入機(jī)外壓漿泵或噴粉器，固化劑沿著管道經(jīng)由注漿口、通道、噴嘴噴射出水泥漿或水凝粉或石灰粉或粉煤粉，與裝置內(nèi)事先攪拌均勻的土顆粒充分拌和，固化劑與土顆粒之間產(chǎn)生物理化學(xué)作用而凝結(jié)成帷幕狀固結(jié)體。
2. —種水泥土地下截水帷幕靜壓式成型方法，其特征在于實(shí)施工藝為(1)、先將同規(guī)格型號(hào)的其中一只裝置啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并逐漸壓入預(yù)定土層先壓入的裝置稱為①器，后壓入的裝置稱為②器，土體相繼擠入器內(nèi)；(2)、將②器凹形導(dǎo)向體底端槽口套入①器凸形導(dǎo)向體內(nèi)再逐漸壓入預(yù)定土層，入土?xí)r同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)土體同步擠入器內(nèi)；(3)、由于導(dǎo)向體的制約，①和②器在充滿原狀土體的情況下在預(yù)定土層深處緊密并列，裝置內(nèi)土體被攪拌成均勻土顆粒；(4)、改變①器供油方向使攪拌器反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)噴漿和向上緩慢提升①器，水泥土在自重和攪拌器螺旋斜面輸送雙重作用下，從①器內(nèi)不間斷流出相繼充塞裝置留下空腔，①器水泥土單元帷幕段形成；(5)、靜力樁機(jī)夾持①器行進(jìn)等同②器截面長(zhǎng)邊距離，行進(jìn)時(shí)②器被松開(kāi)夾持，①器對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)后②器在原位被樁機(jī)再次夾持不動(dòng)，然后將①器凹形導(dǎo)向體底端槽口套入土中②器凸形導(dǎo)向體逐漸壓入預(yù)定土層，壓入過(guò)程同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體相繼擠入；②和①兩器在充滿原狀土體的情況下緊密并列，器內(nèi)土體被攪拌成均勻土顆粒；(6)、將②器重復(fù)第(4)步，②器水泥土單元帷幕段成形；(7)、靜力樁機(jī)夾持②器行進(jìn)等同①器截面長(zhǎng)邊距離，行進(jìn)時(shí)①器被松開(kāi)夾持，②器對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)后①器在原位被樁機(jī)再次夾持不動(dòng)，將②器凹形導(dǎo)向體槽口套入土中①器凸形導(dǎo)向體壓入至預(yù)定土層深度，入土?xí)r同時(shí)啟動(dòng)攪拌器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，土體相繼擠入，①和②在充滿原狀土體的情況下又并列，器內(nèi)土體被攪拌成均勻土顆粒；(8)、將①器重復(fù)第(4)步，①器水泥土單元帷幕段成形；(9)、靜力樁機(jī)夾持①器重復(fù)第(5)步，依次循環(huán)；轉(zhuǎn)角時(shí)按照普通轉(zhuǎn)角方式取其一種實(shí)施轉(zhuǎn)角封閉，形成符合基坑形狀的封閉的水泥土地下截水帷幕；裝置提升留下的空腔，包含導(dǎo)向體留下的空腔，由攪拌后的水泥土在重力及螺旋斜面輸送雙重作用下，從裝置內(nèi)不間斷流出予以迅即充盈，使混合物在地層中單元帷幕段與單元帷幕段之間達(dá)到無(wú)隙連接形成連續(xù)的地下防水止?jié)B幃幕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥土地下截水帷幕靜壓式成型方法，其特征在于帷幕轉(zhuǎn)角處防水封閉方法包括T型封閉法、雙重封閉法和直角封閉法。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑施工方法及施工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，用于防滲、截水功能的靜壓式成型裝置實(shí)施水泥土地下截水帷幕，涉及一種水泥土地下截水帷幕靜壓式成型裝置及其方法，用全液壓靜力壓樁機(jī)作為主機(jī)，夾持截面為矩形的、底端和頂端均為空暢的、由兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)又各自獨(dú)立的、其截面兩短邊外緣分別固定有特定形狀導(dǎo)向體的成型裝置，用靜力樁機(jī)將裝置分別依次壓入和提升，在壓入過(guò)程中土體逐步進(jìn)入裝置體內(nèi)，安裝在裝置內(nèi)的攪拌器對(duì)進(jìn)入的土體進(jìn)行攪拌，邊提升裝置邊反時(shí)針旋轉(zhuǎn)攪拌器邊噴射水泥漿，形成強(qiáng)度比天然土高、水穩(wěn)性好、具有預(yù)定形狀的連續(xù)性帷幕狀固結(jié)體，其環(huán)保效應(yīng)好，經(jīng)濟(jì)效益明顯，安全可靠，應(yīng)用范圍廣，工藝簡(jiǎn)捷，工期短。
文檔編號(hào)E02D5/18GK101718093SQ200910230169
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月14日
發(fā)明者寇海磊, 張明義, 曲麗香, 歐陽(yáng)甘霖, 殷作鵬 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué);青島靜力工程有限公司