复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法。


背景技术：

2.地下连续墙作为一种既可止水又能承重的围护结构，随着基坑工程规模发展，其应用日渐广泛。目前，随着基坑深度增加，地质情况日趋复杂，尤其在软硬不均的地层中应用时施工难度不断增加，单一的成槽机械、工艺已难以充分适应复杂地层，对施工工期、成本控制提出新的要求。
3.目前虽有一些工程实践采用了“抓铣结合”或“抓钻结合”的成槽方法，但都仅限于在有限范围内简单处理软硬不均地层的适应性的问题，未形成科学的、系统的选型理论和方法。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，以解决在软硬不均地层中采用多种成槽机械施工，缺少科学、系统的选型方法的问题。
6.为实现上述目的，提供一种复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，包括以下步骤：
7.确定复杂地层的地质分布以分别确定组合成槽机械各自的成槽深度，所述组合成槽机械包括抓斗成槽机、双轮铣槽机和冲击钻机的成槽深度；
8.获取抓斗成槽机、双轮铣槽机和冲击钻机在所述复杂地层中平均每延米成槽深度的施工时间；
9.基于所述成槽深度和所述施工时间，构建多种成槽机械参与的基于成槽深度方向分段的工期计算模型和成本计算模型，所述工期计算模型为：
10.t0＝δ1h1+δ2h2+δ3h3+tc，
11.其中，t0为一副地连墙成槽所耗工期，δ1、δ2、δ3分别为每副墙抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机平均每延米成槽深度所用时间，h1、h2、h3分别为每副墙抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机成槽深度，tc为不同成槽工艺间转换所必须的间歇时间，通过统计方法或依据经验总结获得；
12.所述成本计算模型为：
13.b0＝γ1h1+γ2h2+γ3h3+b
t
+bc，
14.其中，b0为地连墙施工管理总成本，γ1、γ2、γ3分别为每副连续墙采用抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机成槽单位深度施工成本，b
t
为每幅连续墙成槽所耗工期成本，bc为
其他暂未列入预计发生的成本；
15.基于多幅连续墙，对所述工期计算模型和所述成本计算模型进行求和获得选型模型，所述选型模型为：
[0016][0017]
根据实际工期、成本的侧重或两者均衡的不同要求选择所述选型模型的最优解作为多种成槽机械的成本经济的组合方式。
[0018]
进一步的，所述复杂地层自上而下依次为土、全～强风化岩层、中风化岩层和微风化岩层，所述抓斗成槽机于所述土、全～强风化岩层中进行开挖、所述双轮铣槽机于所述中风化岩层中进行开挖和所述冲击钻机于所述微风化岩层中进行开挖。
[0019]
进一步的，所述每副墙抓斗成槽机平均每延米成槽深度所用时间δ1通过公式计算获得，所述公式为：
[0020][0021]
n为每副墙水平方向分段数量，s为地连墙厚度，l为每副墙的分幅长度，ω、q、θ
x
、θs、tb、tk均为成槽机固有性能参数，其中，ω为成槽机的抓斗全开状态下的宽度，q为抓斗容量，θ
x
为抓斗下降速度，θs为抓斗上升速度，tb为抓斗闭合所用时间，tk为抓斗打开所用时间，tc为每一循环开挖抓取过程中其他可能发生的操作时间。
[0022]
本发明的有益效果在于，本发明的复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，基于地质条件适应性，选用液压抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机在垂直方向分段、分层组合成槽，设立“软硬不均”复杂地层地连墙成槽选型基本条件，以工期控制为边界的选型计算公式，同时给出三种成槽机械施工工期指标估算公式和取值；同时，以成本控制为边界的选型计算公式，通过地连墙成槽施工工期、成本控制边界综合选型联立方程组公式。
[0023]
本发明的复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法建立复杂地层地下连续墙成槽机械、工艺选型边界控制选型方法，具有较好的指导性，使地下连续墙在复杂地层中成槽开挖机械、工艺选型形成一种较为科学和系统的方法，将现有的被动选型方法提升为预先主动选型，有效控制施工工期成本。
附图说明
[0024]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0025]
图1为本发明实施例的多种成槽机械工艺组合成槽示意图。
[0026]
图2为本发明实施例的液压抓斗成槽机施工示意图。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了
便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0028]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0029]
参照图1和图2所示，本发明提供了一种复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，包括以下步骤：
[0030]
s1：确定复杂地层的地质分布以分别确定组合成槽机械各自的成槽深度，组合成槽机械包括抓斗成槽机11、双轮铣槽机12和冲击钻机13的成槽深度。
[0031]
复杂地层自上而下依次为土、全～强风化岩层、中风化岩层和微风化岩层，抓斗成槽机11于土、全～强风化岩层中进行开挖、双轮铣槽机12于中风化岩层中进行开挖和冲击钻机13于微风化岩层中进行开挖。
[0032]
s2：获取抓斗成槽机11、双轮铣槽机12和冲击钻机13在复杂地层中平均每延米成槽深度的施工时间。
[0033]
s3：基于成槽深度和施工时间，构建多种成槽机械参与的基于成槽深度方向分段的工期计算模型和成本计算模型，工期计算模型为：
[0034]
t0＝δ1h1+δ2h2+δ3h3+tc；
[0035]
其中，t0为一副地连墙成槽所耗工期，单位h(小时)；
[0036]
δ1、δ2、δ3分别为每副墙抓斗成槽机11、双轮铣槽机12、冲击钻机13平均每延米成槽深度所用时间，单位h/m(小时/米)；
[0037]
h1、h2、h3分别为每副墙抓斗成槽机11、双轮铣槽机12、冲击钻机13成槽深度，单位m；
[0038]
tc为不同成槽工艺间转换所必须的间歇时间，单位h，通过统计方法或依据经验总结获得。
[0039]
在本实施例中，每副墙抓斗成槽机11平均每延米成槽深度所用时间δ1通过公式计算获得，公式为：
[0040][0041]
n为每副墙水平方向分段数量；
[0042]
s为地连墙厚度，单位m；
[0043]
l为每副墙的分幅长度，单位m；
[0044]
ω、q、θ
x
、θs、tb、tk均为成槽机固有性能参数；
[0045]
其中，ω为抓斗全开状态下的宽度，单位m；
[0046]
q为抓斗容量，单位m3；
[0047]
θ
x
为抓斗下降速度，单位m/min；
[0048]
θs为抓斗上升速度，单位m/min；
[0049]
tb为抓斗闭合所用时间；
[0050]
tk为抓斗打开所用时间；
[0051]
tc为每一循环开挖抓取过程中其他可能发生的操作时间，单位min。需要注意，所述公式计算所得δ1单位为min/m，代入工期计算模型中计算时还应换算为h/m。
[0052]
在本实施例中δ2、δ3因双轮铣槽机、冲击钻机开挖机理复杂，影响因素众多，难以建
立明确的数学模型，因此通过样本统计方法以取得相关数值指标。经统计相关数据并换算后，给出δ2、δ3的参考取值，详见下表1。
[0053]
表1、δ2、δ3取值表
[0054][0055]
在本实施例中，成本计算模型为：
[0056]
b0＝γ1h1+γ2h2+γ3h3+b
t
+bc，
[0057]
其中，b0为地连墙施工管理总成本；
[0058]
γ1、γ2、γ3分别为每副连续墙采用抓斗成槽机11、双轮铣槽机12、冲击钻机13成槽单位深度施工成本，单位元/m；
[0059]bt
为每幅连续墙成槽所耗工期成本，单位元/d；
[0060]bc
为其他暂未列入预计发生的成本，单位元。
[0061]
s4：基于多幅连续墙(j副连续墙)，对工期计算模型和成本计算模型进行求和获得选型模型，选型模型为：
[0062][0063]
s5：根据实际工期、成本的侧重或两者均衡的不同要求选择选型模型的最优解作为多种成槽机械的成本经济的组合方式。
[0064]
本发明的复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，基于地质条件适应性，选用液压抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机在垂直方向分段、分层组合成槽，设立“软硬不均”复杂地层地连墙成槽选型基本条件，以工期控制为边界的选型计算公式，同时给出三种成槽机械施工工期指标估算公式和取值；同时，以成本控制为边界的选型计算公式，通过地连墙成槽施工工期、成本控制边界综合选型联立方程组公式。
[0065]
本发明的复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法建立复杂地层地下连续墙成槽机械、工艺选型边界控制选型方法，具有较好的指导性，使地下连续墙在复杂地层中成槽开挖机械、工艺选型形成一种较为科学和系统的方法，将现有的被动选型方法提升为预先主动选型，有效控制施工工期成本。
[0066]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.一种复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，其特征在于，包括以下步骤：确定复杂地层的地质分布以分别确定组合成槽机械各自的成槽深度，所述组合成槽机械包括抓斗成槽机、双轮铣槽机和冲击钻机的成槽深度；获取抓斗成槽机、双轮铣槽机和冲击钻机在所述复杂地层中平均每延米成槽深度的施工时间；基于所述成槽深度和所述施工时间，构建多种成槽机械参与的基于成槽深度方向分段的工期计算模型和成本计算模型，所述工期计算模型为：t0＝δ1h1+δ2h2+δ3h3+t
c
，其中，t0为一副地连墙成槽所耗工期，δ1、δ2、δ3分别为每副墙抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机平均每延米成槽深度所用时间，h1、h2、h3分别为每副墙抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机成槽深度，t
c
为不同成槽工艺间转换所必须的间歇时间，通过统计方法或依据经验总结获得；所述成本计算模型为：b0＝γ1h1+γ2h2+γ3h3+b
t
+b
c
，其中，b0为地连墙施工管理总成本，γ1、γ2、γ3分别为每副连续墙采用抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机成槽单位深度施工成本，b
t
为每幅连续墙成槽所耗工期成本，b
c
为其他暂未列入预计发生的成本；基于多幅连续墙，对所述工期计算模型和所述成本计算模型进行求和获得选型模型，所述选型模型为：根据实际工期、成本的侧重或两者均衡的不同要求选择所述选型模型的最优解作为多种成槽机械的成本经济的组合方式。2.根据权利要求1所述的复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，其特征在于，所述复杂地层自上而下依次为土、全～强风化岩层、中风化岩层和微风化岩层，所述抓斗成槽机于所述土、全～强风化岩层中进行开挖、所述双轮铣槽机于所述中风化岩层中进行开挖和所述冲击钻机于所述微风化岩层中进行开挖。3.根据权利要求1所述的复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，其特征在于，所述每副墙抓斗成槽机平均每延米成槽深度所用时间δ1通过公式计算获得，所述公式为：n为每副墙水平方向分段数量，s为地连墙厚度，l为每副墙的分幅长度，ω、q、θ
x
、θ
s
、t
b
、t
k
均为成槽机固有性能参数，其中，ω为成槽机的抓斗全开状态下的宽度，q为抓斗容量，θ
x
为抓斗下降速度，θ
s
为抓斗上升速度，t
b
为抓斗闭合所用时间，t
k
为抓斗打开所用时间，t
c
为每一循环开挖抓取过程中其他可能发生的操作时间。

技术总结
本发明公开了一种复杂地层中的地连墙垂直分段的组合成槽机械选型方法，基于地质条件适应性，选用液压抓斗成槽机、双轮铣槽机、冲击钻机在垂直方向分段、分层组合成槽，设立“软硬不均”复杂地层地连墙成槽选型基本条件，以工期控制为边界的选型计算公式，同时给出三种成槽机械施工工期指标估算公式和取值；同时，以成本控制为边界的选型计算公式，通过地连墙成槽施工工期、成本控制边界综合选型联立方程组公式。本发明解决了在软硬不均地层中采用多种成槽机械施工，缺少科学、系统的选型方法的问题。题。题。


技术研发人员：李兆国 陈久强 李海洋 张立波 张博玮
受保护的技术使用者：中建八局轨道交通建设有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/13