深基坑开挖与地下车站建设的施工装置及采用其的施工方法

摘要

本发明公开了深基坑开挖与地下车站建设的施工装置及采用其的施工方法，该施工装置包括设有起吊机的龙门吊，龙门吊包括横向龙门吊梁和用于支撑横向龙门吊梁的两个支撑架，两个支撑架分别设于预计开挖深基坑的两侧，在横向龙门吊梁的下方设有可调整高度的横梁，横梁上固定有可横向移动的抓斗机和注浆机，在两个支撑架的内侧各固定一个铣槽机。本发明的有益效果是：通过控制装置或遥控器协调控制各个机构的动作，控制方便、简单，同时，避免了每个机器在工作时，均配有一个或多个工作人员的情况，节省人力；本发明的方法实现深基坑支护、开挖、车站建设一体化作业，可提高施工速度，缩短施工工期，环境污染小等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及地下建筑工程领域，尤其涉及深基坑开挖与地下车站建设的施工装置及采用其的施工方法。

背景技术

传统的基坑开挖通常采用挖掘机、装载机、自卸汽车等设备并配合人工进行施工，地铁车站建设常采用明挖法、盖挖法或盾构法进行，这些方法均存在一定的局限性，只能针对某一特殊的地质或环境条件能够适用，操作流程繁琐，且施工效率较低。随着地下工程施工技术及新型材料制作工艺的进步，出现了基坑开挖、地铁车站建设一体化施工的新方法，该方法具有环境污染小、施工速度快、效率高等特点，具有广阔的发展前景。

中国专利CN201420804753.3公开了支撑支护形式的深基坑垂直开挖设备，包括位于基坑内且用于挖掘基坑内土方并将土方推放在堆土位置的挖掘机、吊车、钢丝绳以及用于抓取基坑内土方的抓斗，吊车位于基坑顶部的周边，钢丝绳的一端连接于吊车，另一端连接于抓斗。采用钢丝绳连接抓斗以及吊车，通过抓斗可以抓取基坑内挖掘机挖掘的土方，实现垂直开挖效果，该方法所用独立机械设备较多，操作工序繁琐，且功能单一。

中国专利CN102425173A发明了一种深基坑土方开挖方法，首先根据深基坑工程情况在深基坑内由上到下设计N层水平支撑钢板并采用岛式开挖法逐层开挖基坑土方，然后沿深基坑壁向下打入外侧钢板桩，之后开挖第一层水平支撑钢板以上的土方，将第一层水平支撑钢板一端与外侧钢板桩焊接，在第一层水平支撑钢板的另一端向下打入内侧钢板桩，以此类推施工第N层水平支撑钢板，修建坡道并开挖第N层水平支撑钢板以下的土方，后退行开挖坡道，拔出内侧钢板桩，挖除余下的土方，完成基坑开挖。该方法施工步骤复杂，施工效率低，施工周期长。

发明内容

本发明的目的是提供一种深基坑开挖与地下车站建设的施工装置，其优点是进行深基坑支护、开挖和车站建设一体化施工，可提高施工效率，减少环境污染，降低工程造价。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

深基坑开挖与地下车站建设的施工装置，包括设有起吊机的龙门吊，龙门吊包括横向龙门吊梁和用于支撑横向龙门吊梁的两个支撑架，两个支撑架分别设于预计开挖深基坑的两侧，在横向龙门吊梁的下方设有可调整高度的横梁，横梁上固定有可横向移动的抓斗机和注浆机，在两个支撑架的内侧各固定一个铣槽机；通过将起吊机、抓斗机、铣槽机和注浆机均设置于一个龙门吊上，龙门吊移动，同时带动所有装置的移动，节省了装置的出入场时间，机器可以同时或者单个运作，大大节约了施工工期。

进一步地，在两个支撑架的底部分别设有滚轮，滚轮与设于深基坑两侧的纵向轨道配合；龙门吊的移动，带动龙门吊上的各个机器移动；相比于一个一个的机器来说，方便了对这些机器的移动，同时节约工时。

进一步地，还包括控制装置，控制装置与起吊机、抓斗机、注浆机和铣槽机的控制系统分别单独连接；由控制装置统一对这些机器进行统一控制，节省人力。

进一步地，所述横梁的两端分别通过垂向轨道固定，垂向轨道内侧设有横梁升降齿轮，横梁与横向龙门吊梁之间设有吊索用于控制横梁的升降，横梁升降齿轮用于横梁在升降到一定位置时，横梁两端的固定，垂向轨道可拼接。

进一步地，所述横梁有两条，一条横梁上固定抓斗机，另一条上固定注浆机，抓斗机与注浆机分别通过电机驱动装置与横梁固定。

进一步地，还包括遥控器，遥控器与所述的控制装置通过无线或有线连接，由遥控器实现远程控制，保证施工安全。

采用采用上述施工装置的深基坑开挖与地下车站建设的施工装置的施工方法，具体步骤如下：

1)架设施工装置，利用铣槽机成槽，再利用起吊机和注浆机施作现浇地连墙或者采用装配式地连墙进行基坑支护；

2)调整横梁高度，利用抓斗机进行基坑分层开挖，并逐层施作预应力锚索或者焊接钢梁进行支撑；

3)拼接垂向轨道，后调整横梁高度，继续基坑开挖，并逐层施作预应力锚索或者焊接钢梁进行支撑；

4)按照步骤3)操作流程，继续开挖至基坑底；

5)基坑开挖完成后，升起横梁，然后利用起吊机做地下车站的拼装或者利用起吊机及注浆机进行地下车站的现浇施工；

6)车站主体建设完成后，覆土回填，完成车站施工。

进一步地，在步骤1)中实时采用垂直度检测装置检测地连墙的垂直度。

进一步地，在现浇或者装配地下车站侧墙时，实时检测侧墙的高度和平整度。

进一步地，在所述步骤1)中做装配式地连墙时，首先需要在开挖好的沟槽内安装地连墙定位架。

在步骤5)中地下车站的现浇顺序是底板、侧墙和顶拱。

本发明的工作原理是：本发明的施工装置可进行成槽、基坑支护、开挖、起吊一体化作业，其中注浆机和液压抓斗位于横梁上，可沿横梁进行水平横向移动，横梁可沿垂向轨道进行垂直升降，满足深基坑开挖作业需求；基坑支护可采用现浇地连墙或者装配式地连墙(预制桩)的方式；车站建设方案可采用现浇式或者装配式车站进行。施工顺序首先利用铣槽机成槽，施作地连墙，然后根据开挖进度，适当拼接加长垂向轨道，适当调整横梁高度，利用液压抓斗分层开挖至基坑底，再进行车站主体结构建设，最后覆土回填，完成车站施工。该施工机械实现了基坑支护、开挖、车站建设三维化、一体化施工作业，可提高施工速度，缩短施工工期，具有施工效率高、环境污染小等优点。

本发明的有益效果是：

1)通过龙门吊将铣槽机、抓斗机、起吊机和注浆机结合在一起，方便了对这些机器的移动，同时，节约了这些机器的出入场时间，大大节约了施工工期。

2)通过横梁带动抓斗机和注浆机横向移动且实现高度升降，满足深基坑的施工要求，大大提高了深基坑施工工程的施工速度。

3)通过控制装置或遥控器协调控制各个机构的动作，控制方便、简单，同时，避免了每个机器在工作时，均配有一个或多个工作人员的情况，节省人力。

4)本发明的方法实现深基坑支护、开挖、车站建设一体化作业，可提高施工速度，缩短施工工期，环境污染小等优点。

附图说明

图1为施工装置的结构示意图；

图2(a)为垂向轨道正视图；

图2(b)为垂向轨道后视图；

图2(c)为垂向轨道连接处示意图；

图3(a)～图3(d)为采用施工装置的开挖步骤图；

其中：1.起吊机，2.垂向轨道，3.铣槽机，4.预应力锚索，5.地连墙，6.横梁，7.注浆机，8.抓斗机，Ⅰ为端头封板，Ⅱ横梁升降齿轮，Ⅲ为螺栓孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，深基坑开挖与地下车站建设的施工装置，包括设有起吊机1的龙门吊，龙门吊包括横向龙门吊梁和用于支撑横向龙门吊梁的两个支撑架，两个支撑架分别设于预计开挖深基坑的两侧，在横向龙门吊梁的下方设有可调整高度的横梁6，横梁6上固定有可横向移动的抓斗机8和注浆机7，在两个支撑架的内侧各固定一个铣槽机3；通过将起吊机1、抓斗机8、铣槽机3和注浆机7均设置于一个龙门吊上，龙门吊移动，同时带动所有装置的移动，节省了装置的出入场时间，机器可以同时或者单个运作，大大节约了施工工期。

在两个支撑架的底部分别设有滚轮，滚轮与设于深基坑两侧的纵向轨道配合；龙门吊的移动，带动龙门吊上的各个机器移动；相比于一个一个的机器来说，方便了对这些机器的移动，同时节约工时。

如图2(a)～图2(c)所示，横梁6的两端分别通过垂向轨道2固定，垂向轨道2内侧设有横梁升降齿轮Ⅱ，横梁6与横向龙门吊梁之间设有吊索用于控制横梁6的升降，横梁升降齿轮Ⅱ用于横梁6在升降到一定位置时，横梁6两端的固定，拼接的垂向轨道2通过端头封板Ⅰ、螺栓及螺栓孔Ⅲ进行紧固。

所述横梁6有两条，一条横梁6上固定抓斗机8，另一条上固定注浆机7，抓斗机8与注浆机7分别通过电机驱动装置与横梁6固定。或者，横梁有一条，在横梁上设有两个轨道，一个轨道上设有抓斗机，另一轨道上设有注浆机。

该施工装置还包括控制装置，控制装置与起吊机1、抓斗机2、注浆机3和铣槽机4的控制系统分别单独连接，由控制装置统一对这些机器进行统一控制，节省人力；还包括遥控器，遥控器与所述的控制装置通过无线或有线连接，由遥控器实现远程控制，保证施工安全。

如图1和图3(a)～图3(d)所示，采用上述施工装置的深基坑开挖与地下车站建设的施工方法，具体步骤如下：

1)架设组合龙门吊施工机械，利用铣槽机3成槽，再利用起吊机1和注浆机7施作现浇地连墙或者装配式地连墙5进行基坑支护；

在做装配式地连墙时，首先需要在开挖好的沟槽内安装地连墙定位架，定位架为钢结构支架，按照装配式地连墙5的尺寸进行定制，挖槽完成后，按照地连墙的压入的精确位置，在地面固定该钢结构支架，然后沿着该钢结构支架将预制构件压入沟槽中；

2)调整横梁6高度，利用液压抓斗机8进行基坑分层开挖，并逐层施作预应力锚索4或者焊接钢梁进行支撑，通过地连墙5与预应力锚索4或者钢梁支撑进行支护，符合地下的施工环境；

3)拼接垂向轨道2，后调整横梁6高度，继续基坑开挖，并逐层施作预应力锚索4或者焊接钢梁进行支撑；

4)按照步骤3)操作流程，继续开挖至基坑底；

5)基坑开挖完成后，升起横梁6，然后利用起吊机1或注浆机7进行地下车站的拼装或现浇施工，在现浇或者装配地下车站侧墙时，实时检测侧墙的高度和平整度；

6)车站主体建设完成后，覆土回填，完成车站施工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。