專利名稱：水泥土地下截水帷幕靜壓式成型裝置及方法
技術領域：
本發明屬于建筑業地基基礎工程施工方法及施工設備技術領域，用于基坑工程防
滲、截水功能的采用靜壓式成型裝置實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：
我國幅員遼闊，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，勢必帶來了一系列基坑開挖中的截水止滲等極其復雜的技術問題，直接威脅基坑和周圍建筑物的安全，同時基坑的開挖將會泄流大量的地下水資源，造成地下水資源嚴重惡化，基坑開挖與防滲截水難度日益增大，給城市的可持續性發展帶來嚴重的影響。 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，通過攪拌機械邊鉆進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生一系列理化作用，形成抗壓強度比天然土強度高的水泥固結柱狀體的水泥土樁，并將柱狀體逐根緊密排列構成地下防水帷幕。高壓旋噴樁是先鉆孔(也有鉆孔噴漿一體的機械)，然后把帶有噴嘴的注漿管植入土層預定的深度，以20 40Mpa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層，當速度快、能量大和脈動狀的噴射流的動壓力大于土層強度時，土顆粒就從土層中剝落下來，一部分細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量大小，有規律的重新排列，注入的漿液將沖下的部分土顆粒混合凝結成固結柱狀體的水泥土樁，將固結柱狀體緊密排列，或將噴射方向予以固定，形成扇形墻體狀，再將扇形墻體狀相互咬合緊密排列，形成防水止滲的帷幕。現有的水泥土帷幕樁存在以下不足一是成樁質量不均勻當被加固土為多層土時，其密實度(孔隙大小)、含水量(軟硬程度)、土粒組成、地下水狀態(流動狀態)或樁體設計變強度時，變摻量難以控制，容易形成直徑大小不勻的固結柱狀體，樁與樁之間交界處會出現孔洞、缺口，使截水或柱狀體強度效果不良；現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物理作用時效不一現象必然存在，因此，攪拌樁的樁體強度離散性較大；二是可操作性差高壓噴射冒漿處理工藝需要經驗豐富的施工人員，否則容易出現噴射成型故障；國內施工機械目前基本都采用定量泵輸送水泥漿，而攪拌機械的轉速又是穩定的，為保證設計摻入比，全靠人工憑經驗掌控是不夠精確的，成樁質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松軟、粗粒徑或含有適量卵礫石的地層中施工時，噴漿量加大，若碰到空洞、通道、暗溝等，不易及時發現，原材料浪費很大，這是很被動的；對于地下水豐富或無填充物的空洞地段不宜使用；高壓噴射對于濕陷性黃土、堅硬黏性土、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產生收縮，一般在固結體頂部出現一個凹穴，凹穴深度隨土層性質、漿液析出性、固結體直徑和長度等因素不同而異；這種凹穴對于地基定向加固和防水止滲是極為不利的；五是綜合經濟效益欠佳攪拌法成樁單位水泥用量經濟，但加固體強度、均勻性欠佳，為安全起見實際使用中必需增加樁數量；高壓噴射法加固體強度較高，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，成樁時間相對較長，水泥用量較大、經濟性還不太理想；六是環境污染。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，采用環保型靜力樁機作為主機實施靜壓式成型裝置的水泥土地下截水帷幕進行基坑的防滲截水。 為了實現上述目的，本發明利用全液壓靜力壓樁機作為主機，夾持截面為矩形的、底端和頂端均為空暢的、由兩個相互關聯又各自獨立的、其截面兩短邊外緣分別固定有特定形狀導向體的成型裝置，按照相應的工藝步驟用靜力樁機將裝置分別依次壓入和提升，在壓入過程中土體逐步進入裝置體內，安裝在裝置內的攪拌器對進入的土體進行強制攪拌至均勻，而后邊提升裝置，邊反時針旋轉攪拌器邊噴射出有0. 2 0. 6Mpa壓力的水泥漿或水泥粉或石灰粉等，使之與裝置內土顆粒充分結合均勻、由固化劑與軟土之間產生一系列理化作用、形成強度比天然土高、水穩性好、具有預定形狀的連續性帷幕狀固結體。
本發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，
其結構分為主體、導向體、攪拌器三大部分；所述主體部分由基本節與活動節組成，截面為矩形狀中空鋼體；基本節與活動節內外尺寸、機械強度性能一致，長度不同，基本節長度固定，活動節長度為2 4米等多種，基本節與活動節采用豎向連接塊和水平連接塊及螺釘實施連接借以調整裝置主體的總長度，改變裝置入土深度；所述導向體部分由凸凹形對應兩組導向體組成，在裝置短邊其中一面整長設有凸形導向體，導向體包括凸凹燕尾槽式對接、圓柱式對接和多槽式對接等形式，相對應的另一面短邊整長設凹形導向體，施工時配兩支同型號規格的裝置為一組合，凸凹導向體相互楔合并相互僅能作上下滑動，導向體縱向通長方向按功能分段設置，主體下部導向體內安裝有高頻振動器，該長度段范圍的凸形導向體有一個可供安裝圓形振動器的圓柱狀空腔，凹形部分兩個凸耳中各設有一個可供安裝圓形振動器的圓柱狀空腔，能并列安放兩臺振動器，該段導向體用螺釘與主體固定，電纜通過導向體內圓形通道伸引下來接入振動器，必要時啟動振動器，振動器引起的振幅將土體對裝置所產生的固結時效既靜吸附狀態轉為動吸附狀態，有效減少裝置提升阻力，同時對水泥土起到非常好的振動密實作用，使帷幕更密實，強度明顯提高；節與節的連接長度部位、安放振動器部位的導向體段均采用螺釘與主體固接，其他部位導向體采用焊接，無論焊接和螺釘固結的導向體段均保持中線垂直和外形輪廓一致，以便于導向體相互上下滑動自如；所述攪拌器部分包括攪拌器、進油口、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，不妨礙兩個并聯的裝置上下滑動；
5通過進出油口用油管從靜力樁機液壓系統獲取壓力油，供給攪拌器動力源；改變供油方向可使攪拌器產生正反旋轉；攪拌器軸中心設有水泥漿或干粉暢通的注漿通道，注漿通道的注漿口通過管道接入機外壓漿泵或噴粉器，啟動壓漿泵或噴粉器，固化劑沿著管道經由注漿口、通道、噴嘴噴射出水泥漿或水泥粉或石灰粉或粉煤粉，與裝置內事先攪拌均勻的土顆粒充分拌和，固化劑與土顆粒之間產生物理化學作用而凝結成強度高、水穩性好、形狀穩定的帷幕狀固結體。 本發明方法采用組合式成型裝置，讓固化劑和土體在一個預先設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(簡稱三定)，經攪拌混合相互結合而形成有預定形狀的整體性好抗滲性強的帷幕狀固結體(簡稱一體)，利用全液壓靜力壓樁機的夾持力，施工時每次只拔出前進方向后面的一支裝置，將留在土中另一支裝置作為基準導向，依次循環壓拔，使尚未凝固的水泥土混合物相互混合，多個單元帷幕段混合連接起來形成無隙對接的地下截水帷幕狀固結體；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定形狀體積裝置內被約束而形成一種既經濟又實用更環保的新型水泥土地下截水帷幕。具體分為以下幾種工藝 A、主要作為防水止滲功能的水泥土地下截水帷幕(簡稱截水帷幕)，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滲效果的水泥土地下幃幕(簡稱截水墻幕)，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用靜力樁機直接壓入骨架，如《①250mm壁厚^ 70mm的PHC管樁、型鋼等，大大加強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。 本發明方法的具體實施工藝為(1)、先將同規格型號的其中一只裝置啟動攪拌器順時針旋轉并逐漸壓入預定土層(為述說方便，把先壓入的裝置簡稱為①器，后壓入的裝置簡稱為②器，下同)，土體相繼擠入器內；(2)、將②器凹形導向體底端槽口套入①器
凸形導向體內再逐漸壓入預定土層，入土時同時啟動攪拌器順時針旋轉土體同步擠入器內；(3)、由于導向體的制約，①②器在充滿原狀土體的情況下在預定土層深處緊密并列，裝置內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針旋轉，同時噴漿(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)、靜力樁機夾持①器行進約等同②器截面長邊距離(行進時②器被松開夾持)，①器對準基準點后②器在原位被樁機再次夾持不動，然后將①器凹形導向體底端槽口套入土中②器凸形導向體逐漸壓入預定土層，壓入過程同時啟動攪拌器順時針旋轉，土體相繼擠入；②①兩器在充滿原狀土體的情況下緊密并列，且器內土體已被攪拌成均勻土顆粒；(6)、將②器重復第4步，②器水泥土單元帷幕段成形；(7)、靜力樁機夾持②器行進約等同①器截面長邊距離(行進時①器被松開夾持)，②器對準基準點后①器在原位被樁機再次夾持不動，將②器凹形導向體槽口套入土中①器凸形導向體壓入至預定土層深度，入土時同時啟動攪拌器順時針旋轉，土體相繼擠入，①②在充滿原狀土體的情況下又并列，且器內土體已被攪拌成均勻土顆粒；(8)、將①
器重復第4步，①器水泥土單元帷幕段又成形；(9)、靜力樁機夾持①器重復第5步，依次循
環；需轉角時按照本工法轉角方式取其一種實施轉角封閉，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到無隙連接而形成連續的地下防水止滲幃幕。 本發明方法帷幕轉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。 本發明與現有技術相比，其環保效應好，經濟效益明顯，帷幕成型安全可靠，應用 使用范圍廣泛，施工工藝方便簡捷，縮短施工周期。
圖1為本發明成型裝置的結構原理示意圖。
圖2為圖1A-A截面剖視結構原理示意圖。
圖3為本發明方法的施工工藝原理示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例并結合附圖做進一步說明。 本實施例包括主體部分、導向體部分和攪拌器三個部分，其包括基本節1，活動節 2、帶振動器支座凸形導向體3、帶振動器支座凹形導向體4、凸形導向體5、凹形導向體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、高頻振動器21和支撐板22機械零部件。 本實施例主體部分由基本節1、活動節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1和活動節2的截面長邊^ 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，以長方形截
面為常用，內空，上下、內外尺寸一致，頂端和底端均不封口直通，兩長邊表面平直，兩短邊 外緣面設有特定形狀的導向體，基本節1和活動節2頂部分別設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，便于接長或安裝攪拌器；基本節1長度是 固定的，以符合運輸規范，活動節2為2 4米多種規格；活動節2的基本功能是采用契口 連接方式與基本節1任意接長以適應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予以加強連接部位的剛度和強度；具體做法是在 契口連接部位上下一定距離范圍內，主體邊框短邊面制成數個凸凹形槽口 ，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應部位也制成同樣個數、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，對增強裝 置的抗剪切強度是很有益處的；凸凹形連接塊7、8與相應的凸凹形導向體5、6的截面形狀 尺寸一致，唯有長短及功能不同，于是豎向連接塊具有連接及導向兩大功能；為抵抗入土時 的巨大彎矩，在契口連接處主體邊框截面的長邊設置水平連接塊10，用螺釘9與主體連接 以加強連接部位的強度和剛度；為了使裝置主體在巨大夾持力及壓拔力等復雜受力狀況下不易變形，除了增加靜力樁機夾持鉗口與裝置主體觸壓面積外，主體內框截面長邊長度> 0. 70m的裝置內設雙軸攪拌器14和鋼支撐板22，截面長邊長度》0. 70m的不設支撐板22 僅設置單軸攪拌器，支撐板22設置間距與靜力樁機壓樁缸一個行程正好吻合，保證每次夾 持鉗口正好位于支撐板22處，以增強裝置的抗變形能力，從而提高樁機的壓拔功效。
本實施例的導向體部分由帶振動器支座凸形導向體3、帶振動器支座凹形導向體 4、凸形導向體5、凹形導向體6、凸形連接塊7、凹形連接塊8、連接螺釘9和高頻振動器21 等機械零部件組成；凸形導向體5、凹形導向體6的截面可制成燕尾狀、圓柱狀或多鍵槽狀 對接導向方式，凸形導向體5底端從凹形導向體6頂端插入燕尾槽口內并沿燕尾槽上下滑 動，或凹形導向體底端槽口套入凸形導向體的頂端并同樣能沿燕尾槽上下滑動，由于導向 體的特定形狀約束，凸凹導向體配合時只能做上下滑動而不能向其他方向位移；兩凸凹形 導向體分別與裝置截面長邊水平軸線垂直的兩邊框短邊面整長分面固定，中心重合，帶振 動器支座凸形導向體3、帶振動器支座凹形導向體4以及凸形連接塊7、凹形連接塊8的截 面形狀同凸凹導向體5、6，分別與裝置主體上下相對應的導向體對齊形成對應的與主體通 長的分別置于主體截面短邊的兩個導向體，并用連接螺釘9連接以方便安裝和檢修，既有 導向體功能又起連接或安裝振動器作用；配合使用時，兩只帶特定形狀的成型裝置只能是 導向體相套合相互做上下滑動，這就注定被攪拌好的水泥土混合物只能在組合裝置內形成 固定形狀，當其中一個裝置提升后在未提升的裝置結合部導向體周圍充盈了與提升導向體 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，從裝置內流出的水泥土與原 已充盈在導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合面就變成預定凸 凹槽口狀的混合結合，兩個單元帷幕段就連接成一個有利于抗滲的凹槽形整體帷幕，使水 不可能從結合部滲漏；振動器為圓柱形高頻振動器，帶振動器支座凸形導向體3設有供安 裝一臺振動器21的圓柱狀空腔，帶振動器支座凹形導向體4的兩耳中心各設有供安裝一臺 振動器21的圓柱狀空腔，并列安裝兩臺振動器，帶振動器支座導向體3、4均用螺釘與主體 固定，電纜通過導向體內圓形通道伸引下來接入振動器，啟動振動器21引起的振幅將土體 對裝置所產生的固結時效既靜吸附狀態轉為動吸附狀態，可有效減少裝置提升阻力，同時 對水泥土起到振動密實作用，使墻體更密實，強度明顯提高。 本實施例的攪拌器由進油口 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等機械零部件組成；攪拌 器14用連接螺釘9通過攪拌器固定支架15固定在主體頂部但并不妨礙兩裝置并列時相互 上下滑動，可根據需要隨時拆換；主體內框截面長邊軸線邊長> 0. 7m的安放雙軸攪拌器， 截面長邊軸線邊長^0. 7m裝置安放單軸攪拌器，攪拌器14設有進油口 ll和出油口 12，通 過進出油口 11、12用油管與靜力樁機液壓系統連接，改變進出油方向，可使攪拌器14正反 旋轉；攪拌軸16下部一小段距離設有螺旋葉片19，該螺旋葉片順時針轉動時帶有鉆進及向 上輸送功能，主要是輔助裝置的壓入及將進入裝置內的土體迅速往上部輸送，反時針旋轉 時則具有向下輸送功能，促使混合物從器內迅即流出；攪拌軸16中上部設有多道強度很高 的一字形葉片17，將進入裝置內的土塊打碎并強制性攪拌使不同性質巖土拌合均勻；根據 巖土的性質，預先設計攪拌時間、噴射量，待裝置內腔巖土被攪拌或打碎成大小均勻的顆粒 后，攪拌軸16開始反時針旋轉，注漿口 13用管道與機外噴漿機和噴粉機連接，啟動噴漿或 噴粉機，漿液或粉體從注漿口 13經過注漿通道18而后從端部的噴嘴20噴射出來，噴嘴20噴射漿液或干粉時樁機夾持裝置同時緩慢提升直至脫離另一裝置導向體，離開地面時停止 攪拌器14轉動，注漿也終止噴射，水泥土地下帷幕段成形。 本實施例對水泥土地下截水帷幕靜壓成型的步驟是先將樁機就位，調平對準地面 已施放妥的帷幕軸線和單元幃幕基準點，并以此為起點，樁機沿軸線射線方向行進，不能倒 退；選擇兩只同型號規格的成型裝置組合； 然后，第一步、先將①器對準基準點逐漸壓入預定土層(將第一次壓入的成型裝 置簡稱為①器，后壓入的成型裝置簡稱為②器，下同)，入土時啟動攪拌器順時針旋轉，土體 相繼擠入器內； 第二步、樁機夾持②器行進①器截面長邊約同等距離(行進前①器松開夾持，便 于樁機行走)，對準二單元帷幕段基準點，這時將①器夾持原位不動，將②器凹形導向體底 端槽口套入①器凸形導向體槽口逐漸壓入預定土層，入土同時啟動攪拌器順時針旋轉土體 同步擠入器內； 第三步、由于凸凹燕尾槽形導向體的制約，①②器在壓入或拔出過程中始終是緊
密并列(下同)，當到達預定土層深度時器內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針旋轉，同時噴漿(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器內不間斷流出相繼充塞成型裝置
留下空腔，待①器端部離開地面時，攪拌器停止轉動和噴漿(粉)，①器水泥土單元帷幕段
形成； 第五步、靜力樁機夾持①器行進約等同②器截面長邊距離(行進時②器松開夾 持，便于樁機行走)，①器對準第三單元帷幕段基準點后②器被樁機再次夾持不動，然后將
① 器凹形導向體底端槽口套入土中②器凸形導向體槽口逐漸壓入預定土層，入土時啟動攪 拌器順時針旋轉，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 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針旋轉，同時噴漿(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器內不間斷流出相繼充塞成型裝置 留下空腔，待②器端部離開地面時，攪拌器停止轉動和噴漿(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合連接成①+②整體； 第七步、靜力樁機夾持②器行進約等同①器截面長邊距離(行進前①器松開夾 持，以便于樁機行走)，②器對準第四單元帷幕段基準點后①器被樁機再次夾持不動，這時 將②器凹形導向體底端槽口又套入土中①器凸形導向體槽口壓入至預定土層深度，同時啟 動攪拌器順時針旋轉，土體相繼擠入攪拌，①②器在充滿原狀土體的情況下于預定土層深 度又并列，且器內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針旋轉，同時噴漿(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器內不間斷流出相繼充塞成型裝置 留下空腔，待①器端部離開地面時，攪拌器停止轉動和噴漿(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+ =三個單元段連接整體； 第九步、靜力樁機夾持①器行進約等同②器截面長邊距離(行進前②器松開夾 持，以方便樁機的行走)，①器對準第五單元段帷幕基準點后②器被樁機再次夾持保持土中 原狀，將①器凹形導向體底端槽口套入②器凸形導向體槽口再壓入至預定土層深度，入土時同時啟動攪拌器順時針旋轉，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，且器內土體已被攪拌成均勻土顆粒，依次循環。 本實施例的地下帷幕轉角封閉時，成型裝置必需全部拔出方可實施；為使轉角封 閉性完好，樁機移動預定角度后，重新調整對準另一帷幕段軸線和單元帷幕段基準點時，并 檢查與已成型的帷幕距離必須符合封閉要求距離，將轉角后壓入的第一只成型裝置的凹形 導向體部分強行擠入被結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邊強行重疊其凸形導向體部分，既將轉角后的第一個成型裝置與原帷 幕段在未凝固前有意識重疊導向體部分，以增強密封性，根據工程對防水止滲的不同要求， 選擇T形轉角封閉法或雙重封閉法或直角封閉法實施轉角封閉，轉角封閉后，以此為起點， 樁機沿新帷幕軸線射線方向行進，重復上述步驟二 九步，如此循環就對基坑周邊形成可 靠的適應基坑形狀的封閉式水泥土地下連續幃幕；成型裝置提升留下的空腔(包含導向體 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到混合結合，于是就形成了有利于 抗滲的整體性好、強度高的帷幕狀固結體。
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權利要求
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，其結構分為主體、導向體、攪拌器三大部分；所述主體部分由基本節與活動節組成；基本節與活動節內外尺寸、機械強度性能一致，長度不同，基本節長度固定，活動節長度為3～6米，基本節與活動節采用契口對接，并用豎向連接塊和水平連接塊及螺釘實施連接以調整裝置主體的總長度，改變裝置入土深度；所述導向體部分由凸凹形對應兩組導向體組成，在裝置短邊其中一面整長設有凸形導向體，導向體包括凸凹燕尾槽式對接、圓柱式對接和多槽式對接，相對應的另一面短邊整長設凹形導向體，施工時配兩支同型號規格的裝置為一組合，凸凹導向體相互楔合并相互僅能作上下滑動，導向體縱向通長方向按功能分段設置，主體下部導向體內安裝有高頻振動器，該長度段范圍的凸形導向體有一個可供安裝圓形振動器的圓柱狀空腔，凹形部分兩個凸耳中各設有一個可供安裝圓形振動器的圓柱狀空腔，能并列安放兩臺振動器，該段導向體用螺釘與主體固定，電纜通過導向體內圓形通道伸引下來接入振動器，振動器引起的振幅將土體對裝置所產生的固結時效既靜吸附狀態轉為動吸附狀態，有效減少裝置提升阻力，同時對水泥土起到振動密實作用使帷幕密實；節與節的連接長度部位、安放振動器部位的導向體段均采用螺釘與主體固接，其他部位導向體采用焊接，焊接和螺釘固結的導向體段均保持中線垂直和外形輪廓一致，以便于導向體相互上下滑動自如；所述攪拌器部分包括攪拌器、進油口、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，不妨礙兩個并聯的裝置上下滑動；通過進出油口用油管從靜力樁機液壓系統獲取壓力油，供給攪拌器動力源；改變供油方向使攪拌器產生正反旋轉；攪拌器軸中心設有水泥漿或干粉暢通的注漿通道，注漿通道的注漿口通過管道接入機外壓漿泵或噴粉器，固化劑沿著管道經由注漿口、通道、噴嘴噴射出水泥漿或水凝粉或石灰粉或粉煤粉，與裝置內事先攪拌均勻的土顆粒充分拌和，固化劑與土顆粒之間產生物理化學作用而凝結成帷幕狀固結體。
2. —種水泥土地下截水帷幕靜壓式成型方法，其特征在于實施工藝為(1)、先將同規格型號的其中一只裝置啟動攪拌器順時針旋轉并逐漸壓入預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；(2)、將②器凹形導向體底端槽口套入①器凸形導向體內再逐漸壓入預定土層，入土時同時啟動攪拌器順時針旋轉土體同步擠入器內；(3)、由于導向體的制約，①和②器在充滿原狀土體的情況下在預定土層深處緊密并列，裝置內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針旋轉，同時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)、靜力樁機夾持①器行進等同②器截面長邊距離，行進時②器被松開夾持，①器對準基準點后②器在原位被樁機再次夾持不動，然后將①器凹形導向體底端槽口套入土中②器凸形導向體逐漸壓入預定土層，壓入過程同時啟動攪拌器順時針旋轉，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，器內土體被攪拌成均勻土顆粒；(6)、將②器重復第(4)步，②器水泥土單元帷幕段成形；(7)、靜力樁機夾持②器行進等同①器截面長邊距離，行進時①器被松開夾持，②器對準基準點后①器在原位被樁機再次夾持不動，將②器凹形導向體槽口套入土中①器凸形導向體壓入至預定土層深度，入土時同時啟動攪拌器順時針旋轉，土體相繼擠入，①和②在充滿原狀土體的情況下又并列，器內土體被攪拌成均勻土顆粒；(8)、將①器重復第(4)步，①器水泥土單元帷幕段成形；(9)、靜力樁機夾持①器重復第(5)步，依次循環；轉角時按照普通轉角方式取其一種實施轉角封閉，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到無隙連接形成連續的地下防水止滲幃幕。
3.根據權利要求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
本發明屬于建筑施工方法及施工設備技術領域，用于防滲、截水功能的靜壓式成型裝置實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作為主機，夾持截面為矩形的、底端和頂端均為空暢的、由兩個相互關聯又各自獨立的、其截面兩短邊外緣分別固定有特定形狀導向體的成型裝置，用靜力樁機將裝置分別依次壓入和提升，在壓入過程中土體逐步進入裝置體內，安裝在裝置內的攪拌器對進入的土體進行攪拌，邊提升裝置邊反時針旋轉攪拌器邊噴射水泥漿，形成強度比天然土高、水穩性好、具有預定形狀的連續性帷幕狀固結體，其環保效應好，經濟效益明顯，安全可靠，應用范圍廣，工藝簡捷，工期短。
文檔編號E02D5/18GK101718093SQ200910230169
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月14日 優先權日2009年11月14日
發明者寇海磊, 張明義, 曲麗香, 歐陽甘霖, 殷作鵬 申請人:青島理工大學;青島靜力工程有限公司