一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙的制作方法

1.本发明涉及深基坑开挖支护的技术领域，尤其是一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙。


背景技术：

2.深基坑是指开挖深度超过5 m(含5 m)或地下室三层以上(含三层)，或深度虽未超过5 m，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。当深基坑延伸至含水量较大的土层时，土层内的水会在土层的高压下从深基坑内突然涌出，从而发生突涌现象。
3.在工程应用中地下连续墙具有良好的抗渗能力，可有效防止突涌现象；施工低噪音、低震动，对环境的影响小；连续墙刚度大、整体性好，基坑开挖过程中安全性高，支护结构变形较小等优点，已被公认为是深基坑工程中最佳的挡土结构之一。常规地连墙结构型式有矩形、圆形、8字型，但受力、变形、面积利用率、截面抵抗矩等存在一定缺陷。同时地下连续墙施工时提前预埋的锚索施工套管无法阻挡承压水，土方开挖时遇到承压水层将造成突涌现象。
4.专利号cn214573879 u《一种地连墙结构》其结构断面为呈凹陷状矩形连续墙，由两个锚碇墙构成，其中锚碇墙横截面为两个弧形的子锚碇墙拼接而成。专利号cn217923759 u《一种地连墙结构》地连墙采用中空结构，在地连墙腔体内布设多个注浆管，当地连墙发生渗水时，通过注浆管向地连墙空腔内注浆解决地连墙渗水问题。
5.现有地连墙结构虽然解决了一些地连墙问题，但还存在以下问题：(1)基坑外土压力会造成地连墙与基地接触位置隆起；(2)不能充分利用基坑内岩土体强度，抵抗基坑外土压力引起的地连墙变形；(3)锚索施工套管会引起地连墙渗水，虽然可采用后期注浆方法解决，但无法从根源解决问题；(4)深基坑地连墙锚固深度过大，造成施工成本过高；(5)地连墙通常为一次结构，不作为建筑结构地基基础使用，造成资源浪费；(6)在邻近建筑物管线等深基坑或地质复杂等基坑开挖，施工场地狭小，锚索结构不便于施工；(7)无法实现岩土体内水平地连墙/板结构的施工。


技术实现要素：

6.本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，通过嵌套钢管和弹簧形成可伸缩结构，在地连墙墙身上间隔设置若干向深基坑基底岩土体内水平深入的可伸缩结构，再通过混凝土浇筑成水平悬臂板结构；当深基坑开挖时，水平悬臂板结构向下压紧岩土体，利用深基坑基底岩土体强度约束地连墙向基坑内变形，有效地提高地连墙支护结构的水平约束，抑制深基坑周围岩土体向基坑内变形，防止深基坑开挖滑塌，保证深基坑开挖的安全。
7.本发明目的实现由以下技术方案完成：一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：包括沿深基坑外轮廓布设的墙体钢筋笼、沿所述墙体钢筋笼环向设置的若干可伸缩水平悬臂以及包裹于所述墙体钢筋笼
和所述可伸缩水平悬臂的混凝土，所述可伸缩水平悬臂安装在所述墙体钢筋笼内，所述可伸缩水平悬臂一侧穿过所述墙体钢筋笼并朝向所述深基坑内侧延伸，所述墙体钢筋笼与所述混凝土之间形成竖向墙体，所述可伸缩水平悬臂与所述混凝土之间形成水平悬臂板；所述可伸缩水平悬臂包括锚固板、至少两节水平悬臂、高弹性弹簧、拉索和旋转释放器，第一节所述水平悬臂和所述旋转释放器分别同所述锚固板的两侧连接，下一节所述水平悬臂安装在上一节所述水平悬臂内，所述拉索一端同最后一节所述水平悬臂背向所述锚固板的一端连接、另一端穿过所述锚固板上的拉索释放孔同所述旋转释放器连接，最后一节所述水平悬臂与所述锚固板形成的空腔内安装有处于压缩状态的所述高弹性弹簧，利用所述旋转释放器解除所述旋转释放器与所述拉索之间的连接，在所述高弹性弹簧弹力的作用下，所述水平悬臂依次向外运动，以实现所述可伸缩水平悬臂的伸长。
8.所述水平悬臂板上表面与所述深基坑基底表面处于同一水平高度。
9.所述水平悬臂板截面为矩形，所述水平悬臂板的环宽大于所述竖向墙体的壁厚。
10.所述墙体钢筋笼从上至下分为自由段墙体钢筋笼和嵌固段墙体钢筋笼，所述可伸缩水平悬臂连接于所述嵌固段墙体钢筋笼的顶部处。
11.所述水平悬臂板与所述竖向墙体正交。
12.所述旋转释放器包括设于所述锚固板侧面上的旋转释放器下盘和转动连接于所述旋转释放器下盘的旋转释放器上盘，所述旋转释放器上盘后端设置有转柄，所述转柄两端分别设置有用于连接所述拉索的拉索栓和用于连接牵引绳的牵引绳孔。
13.所述旋转释放器上盘前端的中部设置有轴杆，所述旋转释放器下盘中部和所述锚固板上均设有同所述轴杆相配合的轴杆孔，所述轴杆安装在所述旋转释放器下盘和所述锚固板的轴杆孔内，所述锚固板的轴杆孔前部设置有高弹性垫簧；所述旋转释放器下盘后端和所述旋转释放器上盘前端均设有一个半圆截面环形滚槽，两个所述半圆截面环形滚槽形成圆截面环形滚槽且所述圆截面环形滚槽内安装有一圈同其相适配的滚珠。
14.每一所述水平悬臂的各侧面上均开设有若干溜灰孔。
15.第一节所述水平悬臂前端内侧和最后一节所述水平悬臂后端外侧设有自锁楔形体，其余所述水平悬臂前端内侧和后端外侧均设有所述自锁楔形体，下一节所述水平悬臂上的自锁楔形体与上一节所述水平悬臂上的自锁楔形体相配合。
16.本发明的优点是：(1)可伸缩水平悬臂结构便于正压自锁地连墙的施工；(2)通过向基坑底部深入岩土地层内设置水平悬臂板结构，可有效地利用基坑底部岩土体的强度，约束地连墙支护结构向基坑内变形，提高地连墙支护结构的水平约束；(3)基坑底部形成的闭合自锁结构增强了竖向墙体的刚度，进一步提高地连墙支护结构的性能；(4)有效利用了基坑底部岩土体自身强度，阻碍了地连墙嵌固段前方岩土体隆起变形，大大提高了地连墙支护结构的承载能力，可减少地连墙嵌固段长度和截面面积，节省施工成本和材料成本。
附图说明
17.图1为本发明平面示意图；
图2为图1中a-a剖面图；图3为本发明立面示意图；图4为图3中b-b剖面图；图5为本发明墙体钢筋笼结构示意图；图6为图5中c-c剖面图；图7为本发明第一节水平悬臂结构示意图；图8为本发明第二节水平悬臂结构示意图；图9为本发明第三节水平悬臂结构示意图；如图1-9所示，图中标记分别表示为：a.正压自锁地连墙，b.竖向墙体，b1.水平悬臂板，b2.自由段墙体，b3.嵌固段墙体，c.地层，d.混凝土，e.水平土压力，f.竖向反力；1.墙体钢筋笼，2.可伸缩水平悬臂，3.旋转释放器；11.自由段墙体钢筋笼，12.嵌固段墙体钢筋笼；21.第一节水平悬臂，22.第二节水平悬臂，23.第三节水平悬臂，24.溜灰孔，25.自锁楔形体，26.锚固板，27.拉索释放孔，28.拉索，29.高弹性弹簧，210.轴杆孔；31.旋转释放器下盘，32.旋转释放器上盘，33.转柄，34.牵引绳孔，35.拉索栓，36.滚珠，37.轴杆，38.圆截面环形滚槽，39.高弹性垫簧，310.牵引绳。
实施方式
18.以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例：如图1-9所示，本实施例涉及一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，该正压自锁地连墙a主要包括竖向设置的竖向墙体b以及水平设置的水平悬臂板b1，其中，竖向墙体b根据深基坑外轮廓开槽浇筑混凝土形成闭合墙体结构，竖向墙体b沿深基坑的周向外侧设置，竖向墙体b从上至下分为自由段墙体b2和嵌固段墙体b3，并且嵌固段墙体b3深入深基坑坑底下部岩土体c内。水平悬臂板b1沿竖向墙体b的内壁环向设置，并且水平悬臂板b1深入竖向墙体b内侧立面的岩土体c内，本实施例中，水平悬臂板b1连接于自由段墙体b2与嵌固段墙体b3的交界处，水平悬臂板b1垂直于竖向墙体b的内壁设置，水平悬臂板b1上表面与深基坑基底表面处于同一水平高度，水平悬臂板b1截面为矩形，水平悬臂板b1的端面刚性连接于竖向墙体b的内侧立面，并沿竖向墙体b的轴线布设形成闭合环状板结构，即闭合自锁结构，增强了水平悬臂板b1自身刚度，提高了反压自锁地连墙a的支护结构的性能。此外，水平悬臂板b1的环宽大于竖向墙体b的壁厚，可以增加水平悬臂板b1的受力面积，从而更好地约束地连墙的变形。
19.本实施例中，竖向墙体b包括墙体钢筋笼1以及包裹于墙体钢筋笼1的混凝土d，水平悬臂板b1包括沿竖向墙体b环向设置的若干可伸缩水平悬臂2以及包裹于可伸缩水平悬臂2的混凝土d，可伸缩水平悬臂2安装在嵌固段墙体钢筋笼12内，可伸缩水平悬臂2一侧穿过嵌固段墙体钢筋笼12并朝向深基坑内侧延伸，其中，墙体钢筋笼1从上至下分为自由段墙体钢筋笼11和嵌固段墙体钢筋笼12，可伸缩水平悬臂2连接于嵌固段墙体钢筋笼b3的顶部外侧面。
20.如图1-2以及图5-9所示，可伸缩水平悬臂2包括锚固板26、第一节水平悬臂21、第二节水平悬臂22、第三节水平悬臂23、高弹性弹簧29、拉索28和旋转释放器3，第一节水平悬臂21和旋转释放器3分别同锚固板26的两侧连接，其中，第一节水平悬臂21与锚固板26之间为焊接。第三节水平悬臂23安装在第二节水平悬臂22内，第二节水平悬臂22安装在第一节水平悬臂21内，第一节水平悬臂21安装在嵌固段墙体钢筋笼12内，第一节水平悬臂21、第二节水平悬臂22和第三节水平悬臂23三者的长度均等于嵌固段墙体钢筋笼12的宽度。拉索28一端同第三节水平悬臂23背向锚固板26的一端连接、另一端穿过锚固板26上的拉索释放孔27（采用圆形孔）同旋转释放器3连接，拉索28为水平设置，第三节水平悬臂23前端设有挡板，第三节水平悬臂23与锚固板26形成的空腔内安装有处于压缩状态的高弹性弹簧29。第一节水平悬臂21前端内侧、第二节水平悬臂22前端内侧和后端外侧、第三节水平悬臂23后端外侧均设有自锁楔形体25，其中，自锁楔形体25沿水平悬臂的周向设置有一圈；第一节水平悬臂21前端内侧的自锁楔形体25同第二节水平悬臂22后端外侧的自锁楔形体25相配合，可以防止第二节水平悬臂22运动至第一节水平悬臂21外，第二节水平悬臂22前端内侧的自锁楔形体25同第三节水平悬臂23后端外侧的自锁楔形体25相配合，可以防止第三节水平悬臂23运动至第二节水平悬臂22外。解除旋转释放器3与拉索28之间的连接，在高弹性弹簧29弹力的作用下，第三节水平悬臂23和第二节水平悬臂22依次向外运动，以实现可伸缩水平悬臂2的完全伸展。本实施例中，可伸缩水平悬臂2采用方形钢管，并且根据不同的需求可采用多节结构（不限于3节）；自锁楔形体25采用直角梯形截面钢材，以梯形直角边环绕方形钢管水平悬臂侧面形成，可防止可伸缩水平悬臂2伸展和受力时的脱节。此外，第一节水平悬臂21、第二节水平悬臂22和第三节水平悬臂23的各侧面上均开设有若干溜灰孔24，便于可伸缩水平悬臂2的浇筑密实。
21.如图5-9所示，旋转释放器3包括设于锚固板26侧面上的旋转释放器下盘31和转动连接于旋转释放器下盘31的旋转释放器上盘32，旋转释放器上盘32后端设置有转柄33，转柄33两端分别设置有用于连接拉索28的拉索栓35和用于连接牵引绳310的牵引绳孔34（采用圆形通孔），拉索28与拉索栓35连接，牵引绳310与牵引绳孔34连接，通过拉动牵引绳310使旋转释放器上盘32转动，以使拉索28与拉索栓35分离。旋转释放器上盘32前端的中部设置有轴杆37，旋转释放器下盘31中部和锚固板26上均设有同轴杆37相配合的轴杆孔210，轴杆37安装在旋转释放器下盘31和锚固板26的轴杆孔210内。旋转释放器下盘31后端和旋转释放器上盘32前端均设有一个半圆截面环形滚槽，两个半圆截面环形滚槽形成圆截面环形滚槽38且圆截面环形滚槽38内安装有一圈同其相适配的滚珠36，滚珠36与圆截面环形滚槽38不完全贴合，可以减少旋转释放器下盘31和旋转释放器上盘32相对转动时的摩擦阻力。此外，锚固板26的轴杆孔210前部设置有高弹性垫簧29，当旋转释放器3与拉索28解除连接时，高弹性垫簧39将旋转释放器3的轴杆37从轴杆孔210内弹出，实现了对旋转释放器3回收利用的目的。
22.本实施例中，当深基坑开挖时，基坑周围水平土压力e作用于正压自锁地连墙a的竖向墙体b，水平悬臂板b1向下压岩土体c，岩土体产生向上作用的竖向反力f，利用基坑底部岩土体强度约束正压自锁地连墙a向基坑内变形；同时利用水平悬臂板组成的闭合结构提高竖向地连墙的刚度进一步提高基坑支护的水平约束，抑制深基坑周围岩土体向基坑内变形，防止深基坑开挖滑塌，保证深基坑开挖的安全。
23.如图1-9所示，本实施例还具有以下施工方法：沿深基坑外轮廓开挖竖向墙体b放置孔和水平悬臂板b1的可伸缩水平悬臂2放置孔，将内缩有可伸缩水平悬臂2的墙体钢筋笼1放置于竖向墙体b放置孔，释放高弹性弹簧29使可伸缩水平悬臂2伸入对应的放置孔内，并使墙体钢筋笼1和可伸缩水平悬臂2连接在一起；从下往上浇筑混凝土d并使混凝土d与放置孔密贴；待混凝土d达到一定强度后，形成正压自锁地连墙a；基坑开挖，基坑外岩土体c的水平土压力e作用于正压自锁地连墙a的竖向墙体b和水平悬臂板b1上，水平土压力e使地连墙的竖向墙体b向基坑内变形，竖向墙体内侧的水平悬臂板b1压紧基坑底部岩土体抵抗竖向墙体b向基坑内变形，并且水平悬臂板b1在基坑底部形成闭合自锁结构，有效地增强了竖向墙体b的刚度，可进一步抑制竖向墙体b向基坑内变形；利用水平悬臂板b1压紧基坑底部岩土体c，阻碍了嵌固段墙体b3前方岩土体c隆起变形，大大提高了地连墙支护结构的承载能力。
24.本实施例的优点是：(1)可伸缩水平悬臂结构便于正压自锁地连墙的施工；(2)通过向基坑底部深入岩土地层内设置水平悬臂板结构，可有效地利用基坑底部岩土体的强度，约束地连墙支护结构向基坑内变形，提高地连墙支护结构的水平约束；(3)基坑底部形成的闭合自锁结构增强了竖向墙体的刚度，进一步提高地连墙支护结构的性能；(4)有效利用了基坑底部岩土体自身强度，阻碍了地连墙嵌固段前方岩土体隆起变形，大大提高了地连墙支护结构的承载能力，可减少地连墙嵌固段长度和截面面积，节省施工成本和材料成本。
25.虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

技术特征：
1.一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：包括沿深基坑外轮廓布设的墙体钢筋笼、沿所述墙体钢筋笼环向设置的若干可伸缩水平悬臂以及包裹于所述墙体钢筋笼和所述可伸缩水平悬臂的混凝土，所述可伸缩水平悬臂安装在所述墙体钢筋笼内，所述可伸缩水平悬臂一侧穿过所述墙体钢筋笼并朝向所述深基坑内侧延伸，所述墙体钢筋笼与所述混凝土之间形成竖向墙体，所述可伸缩水平悬臂与所述混凝土之间形成水平悬臂板；所述可伸缩水平悬臂包括锚固板、至少两节水平悬臂、高弹性弹簧、拉索和旋转释放器，第一节所述水平悬臂和所述旋转释放器分别同所述锚固板的两侧连接，下一节所述水平悬臂安装在上一节所述水平悬臂内，所述拉索一端同最后一节所述水平悬臂背向所述锚固板的一端连接、另一端穿过所述锚固板上的拉索释放孔同所述旋转释放器连接，最后一节所述水平悬臂与所述锚固板形成的空腔内安装有处于压缩状态的所述高弹性弹簧，利用所述旋转释放器解除所述旋转释放器与所述拉索之间的连接，在所述高弹性弹簧弹力的作用下，所述水平悬臂依次向外运动，以实现所述可伸缩水平悬臂的伸长。2.如权利要求1所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：所述水平悬臂板上表面与所述深基坑基底表面处于同一水平高度。3.如权利要求1所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：所述水平悬臂板截面为矩形，所述水平悬臂板的环宽大于所述竖向墙体的壁厚。4.如权利要求1所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：所述墙体钢筋笼从上至下分为自由段墙体钢筋笼和嵌固段墙体钢筋笼，所述可伸缩水平悬臂连接于所述嵌固段墙体钢筋笼的顶部处。5.如权利要求1所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：所述水平悬臂板与所述竖向墙体正交。6.如权利要求1所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：所述旋转释放器包括设于所述锚固板侧面上的旋转释放器下盘和转动连接于所述旋转释放器下盘的旋转释放器上盘，所述旋转释放器上盘后端设置有转柄，所述转柄两端分别设置有用于连接所述拉索的拉索栓和用于连接牵引绳的牵引绳孔。7.如权利要求6所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：所述旋转释放器上盘前端的中部设置有轴杆，所述旋转释放器下盘中部和所述锚固板上均设有同所述轴杆相配合的轴杆孔，所述轴杆安装在所述旋转释放器下盘和所述锚固板的轴杆孔内，所述锚固板的轴杆孔前部设置有高弹性垫簧；所述旋转释放器下盘后端和所述旋转释放器上盘前端均设有一个半圆截面环形滚槽，两个所述半圆截面环形滚槽形成圆截面环形滚槽且所述圆截面环形滚槽内安装有一圈同其相适配的滚珠。8.如权利要求1所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：每一所述水平悬臂的各侧面上均开设有若干溜灰孔。9.如权利要求1所述的一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，其特征在于：第一节所述水平悬臂前端内侧和最后一节所述水平悬臂后端外侧设有自锁楔形体，其余所述水平悬臂前端内侧和后端外侧均设有所述自锁楔形体，下一节所述水平悬臂上的自锁楔形体与上一节所述水平悬臂上的自锁楔形体相配合。

技术总结
本发明公开了一种深基坑可伸缩正压自锁地连墙，包括沿深基坑外轮廓布设的墙体钢筋笼、沿墙体钢筋笼环向设置的若干可伸缩水平悬臂以及包裹于墙体钢筋笼和可伸缩水平悬臂的混凝土，可伸缩水平悬臂安装在墙体钢筋笼内，可伸缩水平悬臂一侧穿过墙体钢筋笼并朝向深基坑内侧延伸，墙体钢筋笼与混凝土之间形成竖向墙体，可伸缩水平悬臂与混凝土之间形成水平悬臂板；可伸缩水平悬臂包括锚固板、至少两节水平悬臂、高弹性弹簧、拉索和旋转释放器。本发明的优点是：利用水平悬臂板压紧基坑底部岩土体，阻碍了嵌固段墙体前方岩土体隆起变形，大大提高了地连墙支护结构的承载能力，可减少地连墙嵌固段长度和截面面积，节省施工成本和材料成本。料成本。料成本。


技术研发人员：赵璐 毛学墙 姚铁军
受保护的技术使用者：中铁十五局集团有限公司
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/10/20