地下連續(xù)墻施工多頭鉆機(jī)工法

1、地下連續(xù)墻施工多頭鉆機(jī)工法(YJGF-01-91)上海寶鋼冶金建設(shè)公司第五工程公司隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的發(fā)展，特別是城市中地下深基礎(chǔ)工程的增多，地下連續(xù)墻工程正被日益廣泛地應(yīng)用。以多頭鉆機(jī)為成槽設(shè)備的地下連續(xù)墻工法，以其杰出的墻體工程質(zhì)量在眾多的地下連續(xù)墻工法中，獨(dú)樹一幟。上海寶鋼冶金建設(shè)公司第五工程公司經(jīng)過六年多來的配套改造、探索實(shí)踐及總結(jié)提高，逐漸形成了一整套有自己特色的以多頭鉆機(jī)為成槽設(shè)備的地下連續(xù)墻施工工法。一、特點(diǎn)地下連續(xù)墻施工多頭鉆機(jī)工法，就是由多頭鉆機(jī)在泥漿護(hù)壁下，在地下鉆出一段狹長的深槽，在槽內(nèi)放置鋼筋籠，澆灌混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻段，最后把這些墻段逐一連接成連續(xù)的地下墻壁，

2、這就是本工法的工藝原理。采用本工法施工地下連續(xù)墻，具有下列特點(diǎn)：1.墻壁表面平整鉆機(jī)挖槽過程中五個旋轉(zhuǎn)鉆頭及側(cè)刀對周圍土體沒有沖擊和振動，不象其他抓斗或鏟斗那樣一個槽段挖掘要經(jīng)多次頻繁的上下運(yùn)動，使槽壁面?zhèn)涫懿僚龊驼駝幼饔?，槽壁面平整度差，且容易?dǎo)致槽壁坍塌。因此多頭鉆機(jī)施工的地下連續(xù)墻是最有條件直接用作主體結(jié)構(gòu)墻體的。2.墻體垂直度好多頭鉆機(jī)鉆頭在自重狀態(tài)下自然垂直度極佳，同時鉆機(jī)配有垂直度顯示儀及液壓糾偏裝置，使鉆機(jī)在挖槽過程中垂直度可隨時得到檢查和矯正。3.挖掘效率高由于本工法采用泥漿反循環(huán)方式，鉆頭旋削下泥土立即被泥漿帶走，因此鉆頭鉆進(jìn)速度快(一般進(jìn)尺為5m/h，最高可達(dá)20m/h)。

3、尤其在大深度的地下連續(xù)墻工程中，鉆機(jī)成槽效率明顯優(yōu)于頻繁上下的抓斗。4.控制深度準(zhǔn)確多頭鉆機(jī)裝有深度顯示儀，其深度精度為厘米級。5.混凝土澆灌無超量由于多頭鉆機(jī)成槽有壁面平整、深度準(zhǔn)確等特點(diǎn)，因此澆灌量符合理論計算值，無超灌現(xiàn)象。6.對周邊地基無擾動多頭鉆機(jī)成槽垂直、平整，操作時無振動、無噪聲，而且不易坍方，它可以貼近原有建、構(gòu)筑物基礎(chǔ)施工。7.更好地控制泥漿質(zhì)量由于泥漿通過沉淀池、震動篩及旋流器等多級處理，泥漿在施工過程中經(jīng)嚴(yán)格檢測及處理，從而更好地控制泥漿質(zhì)量。8.適用范圍廣它適用于各類粘土、粉土、砂層、粒徑小于150mm的礫石層及風(fēng)化巖層等地質(zhì)條件。二、工藝流程(1)施工工藝流程的示意圖

4、如圖1所示。(2)施工工藝流程如圖2所示。(3)流程框圖中第18表示一個槽段施工中的各工序流程，各槽段以此周而復(fù)始。(4)槽段挖掘應(yīng)根據(jù)槽段平面劃分圖合理安排成槽作業(yè)順序，不論是按“順槽法”還是“跳槽法”，安排成槽作業(yè)順序，都應(yīng)力求使鉆機(jī)在施鉆時二側(cè)有相同的鄰界條件。(5)為了減少墻體接頭，加快施工速度，盡可能采用較大長度的槽段(如三幅式)，此時宜采用“跳槽法”安排作業(yè)順序?！疤鄯ā笔┕r，槽段及各幅施鉆順序安排(以三幅式為例)如圖3所示。(6)在采用“跳槽法”施工時，其后繼槽段施工時沒有“放接頭管”和“拔接頭管”工序。三、施工要點(diǎn)1.大臨設(shè)施(1)要有足夠電源，以滿足鉆機(jī)、泥漿處理設(shè)備、鋼

5、筋加工、焊接機(jī)械等施工機(jī)械用電要求。(2)要有足夠自來水水源，一般有75mm100mm水管通往現(xiàn)場即可。(3)要有暢通的道路，以滿足施工車輛通行要求?，F(xiàn)場道路盡可能采用混凝土路面，并與導(dǎo)墻相接，以減少車輛荷載及振動對槽壁影響，同時防止現(xiàn)場排水滲水導(dǎo)墻背部而造成導(dǎo)墻下土體塌陷及滑移。(4)組織好現(xiàn)場排水。一般應(yīng)在場地四周設(shè)置排水溝和集水井，將場地排水有組織地排入附近下水道或排出場外。(5)泥漿池(箱)設(shè)施容量設(shè)計原則：1)新漿貯備量V(最大槽段容積)。2)泥漿再生循環(huán)池容量V21.503)廢漿池容量V34mS(最大槽段平面面積)。4)泥漿池(箱)總?cè)萘縑。(6)泥漿池一般可砌筑半地下式磚池(結(jié)構(gòu)

6、示意見圖4所示)，池內(nèi)可根據(jù)不同功能分隔成若干格，各格之間應(yīng)有可控貫通口。(7)震動篩、旋流器處理后廢漿排入廢漿池內(nèi)。震動篩排出土渣可直接裝車?yán)?，也可臨時傾入積泥坑，以待集中拉運(yùn)至廢棄場。2.導(dǎo)墻工程(1)導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)選擇：根據(jù)多頭鉆機(jī)荷載分布特點(diǎn)，導(dǎo)墻一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，深度約1.5m(可根據(jù)土質(zhì)情況調(diào)整)。常用導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)型式主要有“L”型及倒“L”型(如圖5所示)。倒“L”型結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是墻背土體為原狀土，且與導(dǎo)墻結(jié)合嚴(yán)密不易漏漿，宜優(yōu)先采用。(2)導(dǎo)墻頂部須高于地面100mm以上。(3)導(dǎo)墻必須筑于堅實(shí)的地基上，不得以雜填土等透水土層為地基。(4)導(dǎo)墻背部若需回填，應(yīng)以粘性土料分層夯實(shí)

7、。(5)導(dǎo)墻拆模后，應(yīng)及時進(jìn)行墻間支撐。支撐間距一般1.5m，上下二道。支撐可用100mm100mm木方，也可用單管可調(diào)式支撐(見圖6)。(6)導(dǎo)墻設(shè)計時應(yīng)考慮拆除方便。一般可采用導(dǎo)墻分段、接頭設(shè)鐵件連接的方法。拆除時將接頭連接鐵件斷開，即可分段將導(dǎo)墻吊出。3.泥漿工程(1)泥漿護(hù)壁技術(shù)是地下連續(xù)墻工程的基礎(chǔ)技術(shù)之一，其質(zhì)量好壞直接影響著地下連續(xù)墻工程質(zhì)量，因此在施工中應(yīng)加強(qiáng)泥漿質(zhì)量管理，泥漿管理的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。 (2)在工程開工前，應(yīng)由中心試驗室根據(jù)工程地質(zhì)條件及設(shè)計要求，進(jìn)行泥漿原材料檢測和配合比試驗。(3)槽段內(nèi)泥漿液位一般高于地下水位0.5m。工程地質(zhì)條件差時，宜考慮加大泥漿液位與地

8、下水位高低差，以利于槽壁穩(wěn)定，采用的主要方法是：導(dǎo)墻頂部加高、坑集泵排降低槽段附近地下水位及井點(diǎn)降水等。(4)槽段清底后，應(yīng)立即對槽底泥漿進(jìn)行置換和循環(huán)。置換時采取真空吸力泵從槽底抽出質(zhì)量指標(biāo)差的泥漿，同時在槽段上口補(bǔ)充一定量的新漿。新漿補(bǔ)充量可由下式計算： 式中 V新漿補(bǔ)充量； V1槽段容積； d1槽內(nèi)原漿液密度； d2新漿液密度； d0泥漿密度期望值(一般取1.15)。(5)清底后應(yīng)對槽底泥漿密度及沉渣厚度進(jìn)行測定，確定清底達(dá)到規(guī)范要求。(6)再生泥漿受水泥、泥砂等污染，經(jīng)檢測有三項指標(biāo)達(dá)到廢棄值時，應(yīng)予以廢棄。4.成槽工程(1)成槽速度：為了保證成槽作業(yè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)(特別是震動篩的土渣排除

9、)，多頭鉆機(jī)成槽須保持適當(dāng)速度，一般鉆進(jìn)進(jìn)尺以小于5m/h為宜。(2)槽段清底：為了保證槽底沉渣有效地清除，采用多頭鉆機(jī)直接清底作業(yè)。(3)成槽作業(yè)垂直度控制：槽壁垂直精度的好壞，關(guān)系到鋼筋籠吊裝、接頭管安裝及整個工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。因此應(yīng)以高于工程設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)(一般以1/750以上)進(jìn)行成槽作業(yè)。(4)槽段成槽質(zhì)量檢測，應(yīng)以超聲波槽壁探測儀對槽壁的掃描記錄為書面證件。5.鋼筋工程(1)鋼筋籠成型作業(yè)須在符合設(shè)計要求的臺架上進(jìn)行。臺架根據(jù)工程施工條件可分為固定式和移動式兩種。臺架的鋼筋定位卡須經(jīng)準(zhǔn)確放線確定。(2)鋼筋籠的鋼筋、埋設(shè)件連接采用電焊，縱橫向鋼筋交點(diǎn)接頭除主要結(jié)構(gòu)部須全部焊接外，其接

10、頭可按50%間隔焊接。如有設(shè)計具體要求則應(yīng)按其規(guī)定進(jìn)行。(3)鋼筋籠根據(jù)場地、起重條件，可分為若干段吊裝，各段鋼筋籠在其入槽時連接成整體。(4)鋼筋籠在搬運(yùn)、堆放及吊裝過程中，不應(yīng)產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形、焊點(diǎn)脫離及散架等現(xiàn)象。(5)開工前應(yīng)做好鋼筋籠吊裝作業(yè)設(shè)計，以設(shè)置好吊點(diǎn)、加工好吊具、并選定吊機(jī)和起吊方式。鋼筋籠在主吊機(jī)吊入槽段前，可另配一臺副吊機(jī)配合抬吊將鋼筋籠由水平放置狀態(tài)直立起來。抬吊示意如圖7。6.成墻工程(1)混凝土配合比應(yīng)按流態(tài)設(shè)計，其水灰比應(yīng)小于0.6，水泥用量不宜小于370kg/m3，入槽坍落度以1820cm為宜。(2)混凝土澆灌前應(yīng)做好下列準(zhǔn)備工作：1)按作業(yè)設(shè)計規(guī)定的位置安

11、裝好混凝土導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑與導(dǎo)管之間間距關(guān)系一般是：150mm的導(dǎo)管間距取2m以下；200mm的導(dǎo)管間距取2.5m以下；250mm導(dǎo)管間距取3m以下。2)導(dǎo)管接口應(yīng)密封不漏漿，導(dǎo)管底部應(yīng)與槽底相距約200mm。導(dǎo)管內(nèi)應(yīng)放置保證混凝土與泥漿隔離的管塞。3)混凝土澆灌前，應(yīng)利用混凝土導(dǎo)管進(jìn)行約15min以上的泥漿循環(huán)，以改善槽內(nèi)泥漿質(zhì)量。(3)應(yīng)在鋼筋籠入槽后6h內(nèi)開始澆灌混凝土。(4)多根導(dǎo)管進(jìn)行混凝土澆灌時，應(yīng)注意澆灌的同步性，保持混凝土面呈水平狀態(tài)上升，其各點(diǎn)混凝土高度差不得大于300mm。(5)作好混凝土澆灌深度的測量和記錄，控制混凝土導(dǎo)管埋入混凝土深度在24m范圍。(6)混凝土澆灌上升速度

12、應(yīng)控制在35m/h為宜。四、機(jī)具設(shè)備(1) 本工法應(yīng)用的主要機(jī)具設(shè)備如表2所示。(2)日本利根公司制造的BW多頭鉆機(jī)的外形規(guī)格型號及各種性能參數(shù)見圖8及表3所示。五、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1)施工中應(yīng)遵循我國國家標(biāo)準(zhǔn)地基與基礎(chǔ)工程施工及驗收規(guī)范(GBJ202-83)及上海市標(biāo)準(zhǔn)地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(DBJ08-11-89)中有關(guān)章節(jié)的規(guī)定。(2) 主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表4。(3)施工質(zhì)量管理點(diǎn)如表5。六、勞動組織及安全1.勞動組織地下連續(xù)墻工程是多機(jī)械、多工種、協(xié)同綜合化施工作業(yè)，一般一個地下連續(xù)墻施工人員由70人組成。(1)機(jī)電班：15人；負(fù)責(zé)鉆機(jī)、真空吸力泵、旋流器等機(jī)電設(shè)備操作。(2)鋼筋班：20人；負(fù)責(zé)鋼筋

13、籠制作。(3)起重班：10人；負(fù)責(zé)接頭管安裝、拔出及鋼筋籠吊裝等起重工作。(4)泥漿班：10人；負(fù)責(zé)泥漿制作，循環(huán)處理及測試工作。(5)混凝土工班：15人；負(fù)責(zé)混凝土澆灌及其他零雜工作。2.安全注意事項：(1)所有電氣、機(jī)械設(shè)備實(shí)行定人定崗、專人專機(jī)制。(2)機(jī)械、電氣操作人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行多頭鉆機(jī)及其配套附屬設(shè)備安全技術(shù)規(guī)程(寶冶企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。(3)嚴(yán)格把好鋼筋籠吊裝安全關(guān)，做好吊裝中的各項安全工作。七、效益分析(1)深基礎(chǔ)工程中采用地下連續(xù)墻新工藝，比其他傳統(tǒng)施工工藝可節(jié)省大量資金。如：上海寶鋼熱軋廠鐵皮坑工程(開挖深度-32.18m)因采用地下連續(xù)墻施工新工藝，不僅工期大大提前，而且比大開挖工

14、程方案節(jié)省國家資金1323萬元。(2)勞動生產(chǎn)率高。以我公司地下連續(xù)墻施工隊用該工法施工的四個工程統(tǒng)計，人均年勞動生產(chǎn)率達(dá)12.9萬元。(3)由于本工法成槽深度準(zhǔn)確，可節(jié)約定額規(guī)定0.5m超深而消耗的成槽及混凝土澆灌費(fèi)用。僅此項我公司在四個工程中，節(jié)約302m3超深成槽及混凝土澆灌費(fèi)用約12.35萬元。(4)由于本工法槽壁平整，無混凝土眼灌，可節(jié)省混凝土澆灌量510%，僅此項，我公司在四個工程中少澆灌混凝土近2000m3，合人民幣43.4萬元。八、工程應(yīng)用實(shí)例1.寶鋼熱軋廠鐵皮坑地下連續(xù)墻工程概況：平面布置為正32邊形，其墻中軸線的內(nèi)切圓直徑為28.74m。墻厚1.2m，墻深-50.7m(國內(nèi)最大深度記錄)，V型鋼隔板接頭，單個鋼筋籠重85t。工程質(zhì)量情況：(1)墻體平整、堅實(shí)，防水性能良好。(2)墻體鉆芯取樣測試，混凝土強(qiáng)度達(dá)30.5MPa，大大超過設(shè)計強(qiáng)度(C20)。(3)墻體垂直度為1/5001/