地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置及方法与流程

本发明涉及岩土工程地下连续墙施工，具体而言，涉及一种地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置及方法。

背景技术：

1、地下连续墙是高层建筑深基础、地铁车站、地下隧道、水利水电工程防渗墙等地下工程中广泛应用的一种围护结构形式。地下连续墙的施工过程通常包括以下步骤：首先在地面施工导墙，导墙起到导向和稳定槽口的作用；然后使用成槽设备在土体中开挖出狭长的深槽；在成槽过程中，向槽内注入护壁泥浆，泥浆的液柱压力大于土体侧向土压力和水压力，从而维持槽壁的稳定；成槽完成后，在泥浆下吊放预先绑扎好的钢筋笼；最后，通过导管向槽内浇筑水下混凝土，混凝土从导管底部流出并向上顶托泥浆，最终凝固形成钢筋混凝土墙段。多个墙段通过接头连接成一道连续的地下墙体。

2、在地下连续墙施工过程中，槽底沉渣的存在是影响墙体质量和承载性能的关键因素。沉渣是指在成槽过程中被挖松的土屑、砂砾、碎岩等固体颗粒混入泥浆后，在泥浆静止条件下逐渐沉淀到槽底形成的一层松软沉积物。沉渣具有强度低、压缩性高、透水性强的特点，如果不能有效清除，将导致地下连续墙墙体发生过大沉降、端承力降低、墙体与持力层之间出现渗漏通道等严重质量问题。因此，如何在浇筑混凝土之前高效、彻底地清除槽底沉渣，并确保清渣成果在后续工序中不被破坏，是地下连续墙施工技术领域长期关注的核心问题。

3、现有的沉渣清除技术主要包括泵吸清渣法、反循环泥浆清渣和气举清渣等。其中的泵吸清渣法是直接使用大功率泥浆泵从槽底抽吸含渣泥浆。但是在负压抽吸过程中，沉渣受抽吸力的作用向吸渣口运动，但槽底是一个开放空间，沉渣在向吸渣口运动的同时也会向侧方向扩散和逃逸。特别是在槽壁附近和墙段接缝处，沉渣容易被抽吸力推向角落而无法被有效吸入，形成“耳包”状沉渣残留。这些侧向逃逸的沉渣在后续混凝土浇筑过程中会被混凝土推向墙体侧面或被包裹在墙角处，成为墙体渗漏和局部软弱的隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置及方法，其能够解决现有技术中因沉渣向槽底边缘侧向逃逸而导致沉渣被混凝土推向墙体侧面或包裹在墙角处、进而引发墙体渗漏和局部软弱的缺陷。

2、第一方面，本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，包括外管和内管，所述内管的底端低于所述外管的底端，所述内管嵌套在所述外管内部用于抽吸沉渣或注入触变泥浆，所述外管与所述内管之间的环形空间用于输送混凝土；

3、所述内管的底端外侧设置有保护罩，所述保护罩的底端边沿转动设置有多片扇形叶片，多片所述扇形叶片在收拢状态下形成尖端向下的锥形以便于下放和拔出，多片所述扇形叶片展开状态下形成尖端向上的倒锥形罩，倒锥形罩用于将槽底沉渣罩扣在罩内空间中，阻止沉渣在负压抽吸过程中向槽底边缘侧向逃逸；

4、驱动组件，所述驱动组件设置于所述保护罩内，所述驱动组件用于驱动多片所述扇形叶片收拢或展开。

5、进一步地，所述驱动组件包括驱动油缸、升降环、滑动轨道和连接杆；

6、所述驱动油缸和所述升降环设置于所述保护罩与所述内管之间，所述升降环的顶面与所述驱动油缸的活塞杆固定连接，所述升降环的侧面分别与所述保护罩内壁及所述内管外壁密封抵接，所述驱动油缸驱动所述升降环沿着所述内管的轴线方向滑移，所述滑动轨道设置于所述升降环的底面且沿着径向分布，所述连接杆的顶端滑动设置于所述滑动轨道上，所述扇形叶片的顶端固定设置有延伸杆，所述延伸杆的端部与所述连接杆的底端铰接。

7、进一步地，所述扇形叶片的一侧边缘设置有密封条，相邻所述扇形叶片的相对边缘设置有密封槽，所述密封条内部设置有可充压的膨胀辅助腔，在倒锥形罩完全展开后，所述密封条膨胀并嵌入所述密封槽。

8、进一步地，所述扇形叶片的内表面开设有储浆孔，所述储浆孔内壁涂覆有脱模剂，所述储浆孔用于将速凝材料输送到罩内空间内并在硬化后形成人造硬底。

9、进一步地，所述扇形叶片的外表面开设有冲洗孔，所述冲洗孔与外部设施连接用于在装置下放时喷射高压水流辅助穿透槽底的硬土层并保证倒锥形罩完全罩住槽底沉渣层。

10、进一步地，所述外管的底端设置有释放罩，所述释放罩罩设于所述内管的外侧，所述释放罩包括上罩和下罩，所述上罩的顶端的直径大于底端的直径，所述上罩的顶端与所述外管的底端连接，所述上罩的顶端侧面开设有出浆口，所述下罩的顶端的直径小于底端的直径，所述上罩的底端与所述下罩的顶端连接。

11、进一步地，所述扇形叶片的内表面设置有锥形刺，所述锥形刺在倒锥形罩展开状态下伸出并刺入沉渣层。

12、第二方面，本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种应用于上述方案中所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置的方法，包括：

13、s1、将所述扇形叶片向下翻转收拢形成尖端向下的锥形，将装置以收拢状态沿导墙下放至槽底；

14、s2、驱动所述升降环下降至下端极限位置，通过所述连接杆与所述延伸杆的夹角变化使所述扇形叶片向上翻转展开，形成尖端向上的倒锥形罩，倒锥形罩将槽底沉渣罩扣在罩内空间中；

15、s3、通过所述内管连接真空系统形成负压，将倒锥形罩内的沉渣抽吸至地面进行分离，抽吸过程中倒锥形罩持续保持展开状态，限制沉渣的运动范围；

16、s4、通过所述储浆孔向槽底注入速凝材料，等待硬化形成人造硬底；

17、s5、沿着槽底移动装置，依次将槽底的沉渣吸出；

18、s6、通过所述外管浇筑混凝土，浇筑过程中倒锥形罩持续保持展开状态；

19、s7、驱动所述升降环上升，使所述扇形叶片向下翻转收拢成尖端向下的锥形，将装置整体拔出槽外。

20、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

21、1、本发明通过扇形叶片展开形成尖端向上的倒锥形罩，将槽底沉渣罩扣在罩内空间中，阻止沉渣在负压抽吸过程中向槽底边缘侧向逃逸、进而消除沉渣被混凝土推向墙体侧面或包裹在墙角处所导致的渗漏和局部软弱隐患的技术效果；

22、2、本发明通过扇形叶片一侧边缘设置带膨胀辅助腔的密封条、相对边缘设置密封槽，在倒锥形罩展开后使密封条膨胀嵌入密封槽，主动封闭扇形叶片接缝、进一步阻止沉渣从扇形叶片间隙侧向逃逸的技术效果。

1.一种地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，其特征在于，包括外管(10)和内管(11)，所述内管(11)的底端低于所述外管(10)的底端，所述内管(11)嵌套在所述外管(10)内部用于抽吸沉渣或注入触变泥浆，所述外管(10)与所述内管(11)之间的环形空间用于输送混凝土；

2.根据权利要求1所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，其特征在于：所述驱动组件(14)包括驱动油缸(141)、升降环(142)、滑动轨道(143)和连接杆(144)；

3.根据权利要求2所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，其特征在于：所述扇形叶片(15)的一侧边缘设置有密封条(152)，相邻所述扇形叶片(15)的相对边缘设置有密封槽(153)，所述密封条(152)内部设置有可充压的膨胀辅助腔，在倒锥形罩完全展开后，所述密封条(152)膨胀并嵌入所述密封槽(153)。

4.根据权利要求3所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，其特征在于：所述扇形叶片(15)的内表面开设有储浆孔(154)，所述储浆孔(154)内壁涂覆有脱模剂，所述储浆孔(154)用于将速凝材料输送到罩内空间内并在硬化后形成人造硬底。

5.根据权利要求4所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，其特征在于：所述扇形叶片(15)的外表面开设有冲洗孔(155)，所述冲洗孔(155)与外部设施连接用于在装置下放时喷射高压水流辅助穿透槽底的硬土层并保证倒锥形罩完全罩住槽底沉渣层。

6.根据权利要求5所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，其特征在于：所述外管(10)的底端设置有释放罩(12)，所述释放罩(12)罩设于所述内管(11)的外侧，所述释放罩(12)包括上罩(121)和下罩(122)，所述上罩(121)的顶端的直径大于底端的直径，所述上罩(121)的顶端与所述外管(10)的底端连接，所述上罩(121)的顶端侧面开设有出浆口(123)，所述下罩(122)的顶端的直径小于底端的直径，所述上罩(121)的底端与所述下罩(122)的顶端连接。

7.根据权利要求6所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置，其特征在于：所述扇形叶片(15)的内表面设置有锥形刺(151)，所述锥形刺(151)在倒锥形罩展开状态下伸出并刺入沉渣层。

8.一种应用于如权利要求7中所述的地下连续墙施工中沉渣清除与浇筑装置的方法，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求8中所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求8中所述方法的步骤。