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地下连续墙抓斗的技术发展动态
上海海事大学
关键字： 2010-01-18 浏览量：2025
地下连续墙是近些年来在重型基础工程和地下工程中迅速发展和广泛应用的一项新技术，是指用专用的挖槽(孔)设备，沿着预定深基础位置或原有地下构筑物周边，开挖出一个具有一定宽度与深度的沟槽(或孔)，然后在槽(或孔)内设置钢筋笼，浇筑混凝土，筑成墙段(或孔柱)，并以某种接头方式连接成一道连续的地下钢筋混凝土墙体。地下连续墙的用途十分广泛，主要用于建筑物的地下室、地铁、隧道、码头、水利防渗墙、挡土墙等。近年来，高层建筑的大量兴建以及地下室的综合开发利用，建筑基础工程规模越来越大，基础的深度也越来越深，各种先进的大型基础施工装备的应用越来越多。因此，开发研制出满足我国基础建设高速发展要求的先进的连续墙抓斗迫在眉睫。
1.地下连续墙技术现状
地下连续墙是根据作围堰及打井和石油钻井、使用泥浆护壁和水下浇注混凝土等方法综合发展起来的。地下连续墙发源于欧洲，1950年在意大利米兰首先采用了护壁泥浆地下连续墙施工，最早的地连墙工程是1950年采用抓斗施工的意大利SantMarciaDam的截水墙。20世纪50～60年代该项技术在西方发达国家及前苏联得到推广，成为地下工程和深基础施工中有效的技术，日本于1959年引进抓斗式地下连续墙设备，用于水坝围堰截水墙工程。我国在50年代中期，水电部在水库上采用冲击钻孔施工作为防渗帷幕墙。经过几十年的发展，地下连续墙技术已经相当成熟，其中在日本已经累计建成了1500万m2以上，目前地下连续墙的最大开挖深度为140m，最薄的地下连续墙厚度为20cm。目前我国还没有具有独立知识产权的连续墙施工机械，先进的施工设备还得依赖进口。
2.抓斗施工连续墙的工艺过程
连续墙施工有多种施工工艺和相应配套施工设备，其中以抓斗施工连续墙工艺应用最为广泛，其施工工艺流程为：①修建导墙。在测量放样的位置开挖相应宽度和形式导墙，根据导墙的形式浇注一定配筋率的混凝土，导墙拆模后立即回填素土并夯实，以防止导墙变形不稳定。②配制护壁泥浆。一定配比的泥浆是连续墙成槽过程中防止槽壁坍塌的主要因素，直接影响混凝土的浇注和地下连续墙的质量，泥浆的配比至关重要。③开挖槽段。开挖槽段是连续墙施工的关键工序，直接影响连续墙的垂直度精度和外观质量，按照设计要求划分单元槽，用抓斗机械开挖槽段，开挖过程中要时刻注意防止槽壁坍塌和控制垂直精度。成槽完成后要清底换浆。④制作并放置钢筋笼。根据设计要求制作一定配筋量的钢筋笼，用吊车将钢筋笼放置到槽段中。⑤浇灌混凝土。钢筋笼吊放完毕应及时浇注设计要求标号的混凝土，在浇筑过程中要控制
浇注速度，以保证浇注质量。具体施工工艺如图1所示。
图1 连续墙施工工艺图
3.连续墙抓斗装置的技术发展趋势
抓斗建造地下连续墙技术是目前国际上应用最普遍的成槽施工技术，纵观国内近几年来的专利技术及相关文献报道，地下连续墙抓斗技术呈以下发展趋势：
（1）抓斗用钢丝绳悬挂在专用吊臂上，液压动力取于底盘；
（2）设有抓斗纠偏装置，导向性能好，可以确保高质量挖槽；
（3）液压软管和悬挂抓斗钢丝绳，在抓斗升降时均保持同步；
（4）主要调控参数都在操纵室的电脑屏幕显示，并有数据记录和打印设备；
（5）抓斗多功能化，可配备多种规格的工作装置满足施工要求；
（6）大量采用节能技术和绿色化措施，满足低噪声、低振动和低排放的环境要求。
以下对国内最近发展的几种地下连续墙抓斗的相关技术做具体介绍，供企业、研究机构及相关人员参考。
3.1可调导板式地下连续墙液压抓斗
地下连续墙槽段开挖是地下连续墙施工中关键的工序，挖成的槽壁形状基本上就是连续墙的形状，其垂直度控制得成功与否直接关系到连续墙的质量。垂直精度不够会带来很多连锁反应：①钢筋笼吊放困难，易擦伤壁面，刮落泥膜而增加沉淀物，影响混凝土质量；②端板施工接缝，因擦破端板的编织布而导致漏浆，增加处理上的困难，影响连续墙的施工；③连续墙是结构墙时，因垂直精度不够，横向钢筋搭接不准，
而违反设计要求，将对结构安全造成不利影响。所以连续墙的垂直精度要求也越来越高，垂直精度要求达到1/200甚至1/400。这就要求连续墙施工设备具备控制成槽垂直精度的功能。现在的钢丝绳悬挂式液压抓斗和半导杆式液压抓斗都安装了可调整导板，可控制槽段的垂直精度。所以这两种液压抓斗都称为可调导板式液压抓斗。国内可调导板式液压抓斗以上海金泰工程机械有限公司生产的SG系列和北京三一重机有限公司生产的SH系列为代表[1]。
上海金泰工程机械有限公司生产的SG系列如图2，图3所示，抓斗的设计采用了长导向、低重心，并装有副齿来平衡工作时的力矩，减少偏斜。抓斗配备纠偏导板和纠偏仪，通过纠偏仪实时检测抓斗的状态并发送到处理器进行处理，由处理器发出纠偏信号到液压控制油缸，通过油缸的伸缩来调整抓斗的状态。在工作中能随时对槽壁进行修整。配备的先进电子测量系统，对抓斗的深度及位置方向可由屏幕准确地显示出来，可精确到0.01度。在首钢搬迁、上海世博园、北京地铁、天津地铁2号线、上海地铁等各项国家重点工程中得到的运用。
图2 SG液压抓斗图 图3 SG系列抓斗简图
北京三一重机有限公司生产的SH系列可调导板式液压抓斗，如图4、图5所示，纠偏调整机构采用了不同于上海金泰工程机械有限公司生产的SG系列，工作装置导向部分采用框架式结构，导向架与导向体通过四个纠偏油缸实现±3°的纠偏，导向架与滑轮机构之间装有两个侧向纠偏油缸，能实现侧向±2°的纠偏，或者导板侧面带有4组液压推板，通过这四组液压纠偏油缸可实现±2°的纠偏，来确保成槽精度。由于框架式结构的导向部分很长，能够确保成槽精度。SG系列液压抓斗的控制系统采用CAN_BUS总线控制，安装在抓斗上的倾角传感器实时检测抓斗的状态，处理器将收集到的信号进行处理并发出控制纠偏油缸的信号，调整抓斗的状态，控制成槽的精度。
图4 SH系列液压抓斗 图5 SH系列液压抓斗简图
3.2 TG40地下连续墙液压抓斗[2]
图6为北京南车时代重工机械有限公司开发的TG40地下连续墙液压抓斗简图。该抓斗主要由专用底盘、主卷扬、液压胶管卷盘、电缆卷筒、变幅油缸、臂架、顶部滑轮组、抓斗等部件组成，采用电液控制，能够实现动力系统与液压系统的合理匹配，发挥整机的最大工作效率。
1-底盘、2-主卷扬、3-液压胶管卷盘、4-电缆卷筒 1-外体、2-横纠油缸、3-纵纠油缸、4-回转 5-变幅油缸、6-臂架、7-顶部滑轮组、8-抓斗 5-开闭斗油缸、6-推杆、7-导向架、8-内体、9-抓斗 图6 TG40地下连续墙液压抓斗简图 图7 抓斗结构简图
该装置的抓斗采用钢丝绳悬吊并利用液压操作，主要由外体、内体、推杆、开闭斗油缸、铲斗等部件构成见图7，垂直安装于斗体内的油缸可提供1200kN的闭斗力,,开闭斗时间仅5/10s，确保了施工效率。 抓斗内体装有倾角传感器，当倾角显示超出允许值时, 操纵纠偏装置进行纠正。TG40抓斗采用横向、纵向两组油缸纠偏, 纠偏动作平稳、速度快。TG40抓斗还根据工地的实际作业情况增设了抓斗头部回转功能，
当抓斗与挖槽不平行时，只需转动抓斗而不用移动机器，大大缩短了设备的对槽时间, 对于在拐角处和弧形墙施工极为方便。
铲斗两侧板和前刃板采用高强度耐磨厚锰合金板，侧板斗刃堆焊耐磨焊条以增加抗磨性。采用高质量的斗齿，刃口锐利、坚硬，挖土能力强，并可更换。斗耳、连杆轴耳加厚支撑且与轴固定一体，轴与铲斗无相对转动，铲斗的使用寿命长。铲斗侧板和斗耳、连杆轴耳周边全部堆焊耐磨焊条。铲斗内还装有刮泥机构，该机构在抓斗闭斗挖土时，可随斗内土量的增加自动抬起，不多占斗容空间。当斗瓣张开卸土时，刮泥机构一次可将斗内95%的土刮掉。
该地下连续墙液压抓斗具有以下特点：
（1）施工效率高，抓斗闭合力大。卷扬机提升速度快，施工的辅助时间短闭合力大，有利于进行复杂地层的连续墙施工。
（2）TG40液压抓斗配有倾角传感器和纵向及横向纠偏装置，首先通过倾角传感器实时检测抓斗的状态并发送到处理器进行处理，由处理器发出纠偏信号到控制油缸，调整抓斗状态。在工作中能够随时对槽壁进行前后、左右全方位的修整，在软土层施工中纠偏效果明显。
（3）先进的测量系统。抓斗配备了触摸屏电脑测量系统, 记录、显示液压抓斗开挖的深度和倾斜度, 其挖掘深度、升降速度和x，y方向的位置可在屏幕上准确显示，测斜精度可达0.01°，并可通过电脑储存并自动打印输出。
（4）可靠的安全保护系统。驾驶室设有安全操纵杆及配有多项中央电子检测系统，可随时预报各主要部件的工作状况。
（5）抓斗旋转系统可使抓斗相对臂架回转在不移动底盘的情况下，完成任何角度的成墙施工，大大提高了设备的适应能力。
（6）性能先进的底盘和舒适的操作系统。选用卡特彼勒专用底盘，力士乐公司的主阀、泵和马达，性能先进、操纵方便。驾驶室内配有冷暖空调、立体音响和全方位可调节司机座椅, 操作方便舒适。
3.3带双卷扬机的地下连续墙抓斗[3]
地下连续墙施工技术已经在现代基础建设施工中广泛使用，此类设备通常是在带有控制室的履带底盘上安装桅杆系统，桅杆系统顶部设有天车机构，履带地盘上还设有动力提升机构，并利用钢丝绳通过天车机构后连接一个工作机构并且通过滑轮倍绳机构机构复杂，制造成本高，而所谓的动力提升机构一般采用一个卷扬机，这类设备在应用过程中具有成本高、可靠性差等问题。为解决此问题，人们考虑采用双卷扬机。然而，由于采用双卷扬机，两股钢绳必然会遇到张力不平衡的问题，从而导致工作机构晃动，影响施工安全。为解决上述技术缺陷，上海金泰工程机械有些公司设计了一种带双卷扬机的地下连续墙抓斗。
哈尔滨马迭尔食品股份有限公司
建设单位： 监理单位： 施工单位：
新建厂区工程
施工动态管理流程
2015年11月18日编制
附：现行国家有关施工规范标准
第一节 建筑工程质量控制管理程序
施工质量控制原则是严格要求、积极配合，以数据说话。通过事前监理、预防为主、跟踪监控，实现工程的总目标。现制定以下建筑工程质量控制管理程序框图：
1．施工阶段质量控制流程
2．图纸会审程序
（未完成） 正文
1、 系统介绍
动态攻防系统区别于普通网游战斗系统以DPS最大化为主，它是一种强调攻守平衡的战斗系统。设计灵感来源于刀剑OL的战斗系统，刀剑OL的战斗系统通过围绕“破绽值”这个参数使玩家不可随意攻击，否则籍由“破绽值”这个设定带来的负面影响，会使玩家的战斗行为陷入负收益状态。
而动态攻防则设置了一种叫做“平衡值”的参数控制玩家攻防行为，由三种限制行为使玩家受到“平衡值”影响，继而使玩家的战斗行为产生丰富多变的动态攻防变化。平衡值来源于现实世界对自身平衡的掌握，一旦战斗中用力过猛或过轻导致无法掌握平衡就会摔倒或丢失武器，故而有此设定。
第一种，当这个“平衡值”等于零或大于武器“平衡值”上限时，玩家会陷入倒地状态零至数秒并且防御力减半，倒地状态结束后玩家的“平衡值”变为玩家“平衡值”上限的一半。 第二种，当需要打出攻击技能或防御技能时，会减少或增加“平衡值”。用攻击技能击中使用防御技能的对方，攻击方的“平衡值”会因对方的防御技能受到减少或增加的改变。 第三种，“平衡值”影响攻击的最终伤害值，“平衡值”越高，伤害越高，但也越容易受到对方防御技能的影响，使自身陷入倒地状态。“平衡值”对攻击的影响同时会受对方“重甲”单位“盔甲值”的削弱，含“破甲”属性的兵器不在此限之内。
平衡值所带来的三种限制行为
传统游戏
动态攻防
在这个动态攻防战斗系统里，战斗技巧行为的核心是双方对“平衡值”的控制，使对方频繁陷入“平衡值”惩罚里的次数越多，越能够轻松得到技巧性的胜利。
战斗技能相关
传统游戏防守技能无法得到绝对正收益，
只能得到相对正收益。所以技能以攻击为主，短时间打出的技能越多，正收益越大。而动态攻防系统则有别于此，籍由“平衡值”参数，使防
守技能也能得到正收益。
一旦玩家的“平衡值”处于危险状况，玩家最好的选择就是转换攻防形态，籍此，双方攻防行为对调。
如果不施展任何防守系技能，被任何攻击技能打中也不会使自身平衡值出现变化。
基础技能关系示意图
进攻系技能：针对目标主动施展的技能，以对目标进行伤害为最终目的。
连续技：使用多次打击判定的方式对敌人进行攻击的技能，使用后增加平衡值。若对方处于防御技能状态，只会受到一次判定，同时使自身陷入僵直并额外再增加平衡值。若对方处于反击技能状态，会大幅提高最后一次打击判定的伤害值。
重击技：使用一次打击判定的方式对敌人进行攻击的技能，使用后减少平衡值。若对方处于防御技能状态，会使防御方平衡值降低，解除对方的防御状态，并且不会陷入僵直状态。
蓄力技：使用一次或多次打击判定的方式对敌人进行攻击的技能，使用需要花费吟唱时间，使用后减少或增加平衡值。能够无视反击技与防御技，但防御技增加的防御力不可无视，吟唱被打断会大幅减少平衡值。
组合技：当对方受到蓄力技攻击时，可以使用组合技进行连携进攻，使用后增加平衡值。【动态斗图】
终结技：当自身生命值低于百分之三十时，可对倒地状态的敌人进行一次伤害极高的攻击，攻击后，对方立即结束倒地状态。
防守系技能：针
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