絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用

1、2013 年度優(yōu)秀論文 （技術(shù)總結(jié)）絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用【內(nèi)容提要】針對天津地鐵 6 號線水上東路站地連墻施工中有四幅地下連續(xù)墻在 220kv 超高壓供電電纜下，為保護(hù)超高壓供電電纜的安全，此四幅地連墻采取絞吸式地連墻成槽工法，本文主要闡述了絞吸式地連墻成槽工法（又稱潛水鉆機氣舉反循環(huán)成槽工法）的施工及在實際 施工中的應(yīng)用?！娟P(guān) 鍵 詞】 絞吸式地下連續(xù)墻、氣舉反循環(huán)工法、鋼筋籠加工、質(zhì)量控制、施工技術(shù)、 超高壓電纜保護(hù)、應(yīng)用1.基本原理及工藝流程本該工藝所用設(shè)備的主要部分由噴導(dǎo)管及以該管為導(dǎo)向滑道的潛水鉆組成。噴導(dǎo)管用直徑273mm 的無縫圓管制成，其

2、長度大于槽深 2 米。該導(dǎo)管下端插入先導(dǎo)孔內(nèi)，下端為土、石的入口，上端為露出地面的噴出口。利用空氣壓縮機向管底輸送高壓空氣，管子入口與出口間產(chǎn)生巨大壓差將土、石噴出地面，因此該法又稱“潛水鉆氣舉反循環(huán)成槽工法”。工藝流程見絞吸式地連 墻成槽工法施工流程圖。2.主要施工方法2.1 管線剖驗、導(dǎo)墻施工、槽段劃分沿連續(xù)墻位置進(jìn)行人工刨驗、開挖導(dǎo)墻。開挖導(dǎo)墻時，采用人工清除電纜槽頂及周邊的回填土，聯(lián)系電力管線保護(hù)單位對其進(jìn)行懸吊保護(hù)后，然后再進(jìn)行導(dǎo)墻施工。電纜溝懸吊的范圍要比導(dǎo)墻寬出至少 1m，以方便導(dǎo)墻施工，電纜溝周圍采用與導(dǎo)墻同標(biāo)號的素混凝土回填，并且電纜槽與混凝土之間采用隔離膜隔離，方便以后對此

3、部分混凝土的破除。為便于地下管線的保護(hù)以及鋼筋籠下放后位置調(diào)整，導(dǎo)墻寬度適當(dāng)加大，深度根據(jù)管線埋深不同進(jìn)行調(diào)整，對有管 線的地方，加鋼管或型鋼對管線進(jìn)行加固保護(hù)，以保證施工時不被碰壞。按照施工圖中的要求結(jié)合現(xiàn)場實際情況合理劃分槽段。劃分原則如下：地連墻結(jié)構(gòu)整體剛性相對減弱，基坑開挖時應(yīng)采取架設(shè)腰梁措施來保證結(jié)構(gòu)的整體剛度，第 1 頁 共 7 頁2013 年度優(yōu)秀論文 （技術(shù)總結(jié)） 并加強基坑監(jiān)測;絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用為加強地連墻的整體剛度及保證接頭的止水效果，特殊段地連墻接頭方式采用十字鋼板; 為保證特殊段地連墻成槽時間和成槽質(zhì)量，槽段長度應(yīng)控制在 9m 以內(nèi);4 管線間距較大的地方

4、盡量安排正常幅段;5 槽段分幅要相對一致，以便于施工和保證施工安全;6 為保證鉆頭的下放不會對管線造成損害，槽段分界點距管線至少為 1.31.4m;為保證接 頭的處理質(zhì)量，與正常段地連墻的接頭處距管線應(yīng)控制在 2.53.0m。絞吸式地連墻成槽工法施工流程圖2.2 泥漿攪拌泥漿的主要作用是護(hù)壁、攜渣、冷卻鉆具，要具有一定的密度和粘度，在槽內(nèi)有一定的靜水壓力，同時能滲入土壁形成不透水的泥皮，從而穩(wěn)定槽壁穩(wěn)定。根據(jù)工程的特點及以往施工經(jīng)驗，現(xiàn)場利用粘土造漿，特殊土質(zhì)的采用膨潤土加纖維素造漿。通過鉆機成槽時打碎、攪拌地層中的黏性土形成泥漿，并通過反循環(huán)成槽機、泥漿泵、泥漿池使泥漿在 成槽過程中循環(huán)，灌

5、注混凝土?xí)r，將廢棄漿置換外運。第 2 頁 共 7 頁2013 年度優(yōu)秀論文 （技術(shù)總結(jié)） 2.3 施工機具選擇絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用潛水鉆孔成槽機 1 臺、3pn 泥漿泵 3 臺、6m3 空壓機 1 臺及其他配套設(shè)備。2.4 成槽2.4.1 先行導(dǎo)槽施工以槽寬為 6m 的槽段為例，220kv 高壓供電電路懸吊架寬為 1.5m。首先，在相鄰段地連墻接頭與 220kv 高壓供電電纜懸吊架兩側(cè)用液壓抓斗抓出 2m 寬導(dǎo)槽，作為插噴導(dǎo)管的先 行導(dǎo)槽。先行導(dǎo)槽施工時注意垂直度的檢查，以保證潛水鉆機施工的垂直度。2.4.2 鉆孔成槽先行導(dǎo)槽完成后，將潛水鉆孔成槽機就位，并將噴導(dǎo)管插入先行導(dǎo)槽中，采

6、用單管抱管反循環(huán)鉆孔成槽。鉆孔成槽時，在架頭放置一個泥渣斗，啟動反循環(huán)系統(tǒng)和鉆機，讓鉆機沿噴導(dǎo)管向下鉆，鉆進(jìn)過程中鉆頭切削泥塊掉入槽底，利用氣舉反循環(huán)氣柱，將渣土隨泥漿通過噴導(dǎo)管排到渣斗里。渣土沉淀后，分流的泥漿流回槽內(nèi)，泥漿可重復(fù)利用。在 成槽過程中，渣斗充滿后應(yīng)及時換空斗。當(dāng)單鉆抱管成槽完成一鉆時，將鉆機提升，使鉆頭靠近懸吊架下并鉆頭高過未鉆的土面。同時將噴導(dǎo)管提升至離槽底面 50-100cm，而后移動成槽架，準(zhǔn)備下一鉆施工，前后兩鉆位置重疊 1/3 鉆頭直徑，根據(jù)底層特點，每次水平進(jìn)尺控制在30cm 內(nèi)，從單元槽段的一頭向懸吊架方向鉆進(jìn)，直到完成懸吊架一側(cè)的成槽鉆孔完成，而后施工另一側(cè)，

7、一側(cè)最少完成 5-6 鉆，直到完成整個槽段的成槽施工。鉆孔成槽施工順序如成槽施工示意圖。3 成槽過程中，應(yīng)隨時用線錘對鉆機的鋼絲繩和噴導(dǎo)管進(jìn)行測試，垂直度應(yīng)符合規(guī)范 要求，入不滿足要求，及時調(diào)整，以保證地連墻的垂直度。4 成槽施工過程中仔細(xì)復(fù)核鉆頭、鉆具的磨損情況，入磨損嚴(yán)重不能到達(dá)設(shè)計槽寬要 求必須及時更換。5 為防止墻體出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，因此在成槽過程中應(yīng)加強泥漿性能的控制，根據(jù)不同地質(zhì)情況，及時調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)，同時還要嚴(yán)格控制槽內(nèi)泥漿液面不得低于導(dǎo)墻地面 30cm。施工過程中，特別是在鉆機越來越向靠近懸吊架方向時，堅決避免磕碰懸吊架，以 免發(fā)生重大事故。第 3 頁 共 7 頁2013 年

8、度優(yōu)秀論文 （技術(shù)總結(jié)）絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用先行導(dǎo)槽電纜箱先行導(dǎo)槽噴漿管氣管電纜箱潛水鉆先行導(dǎo)槽先行導(dǎo)槽成槽施工示意圖2.4.3 修槽當(dāng)懸吊架兩側(cè)成槽完畢后，拆下鉆機，換上液壓抓斗修槽。首先將抓斗放入槽內(nèi)，使抓斗降到懸吊架以下；然后水平移動抓斗機，使抓斗向懸吊架下方移動，然后利用抓斗的自身重力向下切削槽壁上鉆孔過程中沒有削掉的土，到槽底后，液壓抓斗機反方向移動，提升抓斗，避免在提升中磕碰懸吊架，反復(fù)修正幾次以保證槽壁平整；每一次修槽必須到第 4 頁 共 7 頁2013 年度優(yōu)秀論文 （技術(shù)總結(jié)）絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用達(dá)地連墻設(shè)計深度。修槽一側(cè)完成后，在修理另一側(cè)。直至將掉入槽

9、底的泥塊被清理干凈。 2.4.4 清槽換漿槽段修理完成后，啟動反循環(huán)系統(tǒng)，用噴導(dǎo)管在一次對槽底沉渣進(jìn)行清理。清槽時均從槽段兩端向懸吊架方向移動進(jìn)行，每次移動 30-40cm，每位置停留 5 分鐘，讓槽底的沉 渣從噴導(dǎo)管中充分排除。2 對槽底沉渣清理至少 3 遍，使沉渣厚道滿足規(guī)范與設(shè)計要求為止。3 在對槽底清理的同時根據(jù)槽內(nèi)泥漿情況，進(jìn)行泥漿置換，置換后泥漿比重控制在1.05-1.2。根據(jù)底層特點，若遇到砂層施工是，為防止砂子沉淀過快，砼澆筑前泥漿比重 適當(dāng)增大。4 清槽完成后，測量槽深、槽厚、沉渣厚度等均滿足設(shè)計要求時并經(jīng)監(jiān)理驗收合格后 進(jìn)行下一道工序。5 清槽換漿完畢后，必須及時安裝鋼筋籠

10、和灌注混凝土，停留時間過長易造成槽段坍 塌。2.5 鋼筋籠加工與安裝2.5.1 鋼筋籠加工由于 220kv 高壓供電電纜的限制，以懸吊架的中心為界將鋼筋籠的加工成兩個部分。鋼筋籠分兩部分加工，兩部分采取公母對接形式，在對接的夾縫外側(cè)布置 8 根14 的通長筋，防止在鋼筋籠安裝時，在咬合部分卡住鋼筋籠。懸吊架在地連墻導(dǎo)墻施工，埋置在導(dǎo) 墻混凝土內(nèi)。加工鋼筋籠如下圖：鋼筋籠公母對接俯瞰剖面圖鋼筋籠對接示意圖2.5c.2 鋼筋籠拼、安裝第 5 頁 共 7 頁2013 年度優(yōu)秀論文 （技術(shù)總結(jié)）絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用鋼筋籠分兩部分安裝，每側(cè)鋼筋籠在懸吊架下方的寬度 1m 左右，提前在導(dǎo)墻與鋼筋

11、籠頂部均做好標(biāo)記（兩標(biāo)記重合時說明鋼筋籠到位），在鋼筋籠下放時，控制鋼筋籠進(jìn)入懸吊架下方的位置，以免兩部分隼接沒有對接完全，影響整幅地連墻的剛度。首先吊起鋼筋籠的一半，緩慢放入一側(cè)先行導(dǎo)槽內(nèi)，在開口最底部下放到懸吊架最底部以下30cm 時，吊車水平移動，讓鋼筋籠向懸吊架方向移動，直到兩標(biāo)記完全重合時，固定鋼筋籠，擔(dān)杠架于導(dǎo)墻上；然后吊裝另一半鋼筋籠，安裝同上一半籠子，完成對整幅籠子的對接。鋼筋籠安裝完成后，在鋼筋網(wǎng)片預(yù)留導(dǎo)管倉位置下放導(dǎo)管。用兩根導(dǎo)管灌注砼同時受懸吊架影響，導(dǎo)管間間距控制在 3.0m 范圍內(nèi)，導(dǎo)管距離槽段端部位置不宜大于 1.5m，保證 混凝土灌注的質(zhì)量。2.5 混凝土灌注混凝

12、土灌注同液壓抓斗成槽地連墻混凝土灌注，此處不作敘述。3.質(zhì)量控制措施1 成槽過程中，每隔 30 分鐘檢查一次泥漿指標(biāo)，確保泥漿質(zhì)量，防止塌槽。2 隨時用線錘對鉆機的鋼絲繩和噴導(dǎo)管進(jìn)行測試，垂直度應(yīng)符合規(guī)范要求。3 在導(dǎo)墻上做好分幅線的標(biāo)記，兩片鋼筋籠合并后的總寬度應(yīng)等于幅寬。4 鋼筋籠下放后，在 h 型鋼外側(cè)用石料回填，防止灌注混凝土?xí)r繞流或因混凝土擠壓 導(dǎo)致兩片鋼筋籠分離。4. 安全保證措施1 成槽時，鉆桿至少要距離電纜保護(hù)箱 30cm，嚴(yán)禁碰撞保護(hù)箱。2 修槽時，抓斗剛好進(jìn)入電纜保護(hù)箱底時，在鋼絲繩上做個標(biāo)記，上抬時按照標(biāo)記平 移抓斗，防止抬撞電纜保護(hù)箱。3 吊裝鋼筋籠時，派專人量測鋼筋籠

13、距電纜保護(hù)箱的尺寸，確保不碰撞電纜保護(hù)架。4 混凝土澆筑吊裝導(dǎo)管時，嚴(yán)禁導(dǎo)管在晃動時碰撞電纜保護(hù)架，并組織專人看護(hù)全過 程，確保電纜線的萬無一失。5.在工程中的延伸應(yīng)用根據(jù)氣舉反循環(huán)工法的施工特點可大量應(yīng)用于較困難的工程施工之中，例如：重要或遷改困難的管線橫跨地下連續(xù)墻的施工，即可保證管線的安全暢通，又可保 證地下連續(xù)墻的正常施工（本工程就是鮮明的案例）。第 6 頁 共 7 頁2013 年度優(yōu)秀論文 （技術(shù)總結(jié)）絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用異型地下連續(xù)墻，特別是 z 型異型墻的施工，由于受液壓抓斗寬度限制時，此工法中主要的動力設(shè)備潛孔鉆可調(diào)整角度施工，克服了因異型地連墻的寬度限制而導(dǎo)致常用液壓抓斗不能施工或者需調(diào)整槽寬的方法施工（加寬槽寬導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)受損失）的難題。復(fù)雜地質(zhì)條件加之孔樁或地下連續(xù)墻的深度較深， 傳統(tǒng)的清孔方法很難達(dá)到規(guī)范的要求導(dǎo)致質(zhì)量諸多隱患。該工法利用壓縮空氣經(jīng)輸氣管道進(jìn)入空氣擴散室，經(jīng)進(jìn)氣孔與反循環(huán)泥漿管內(nèi)泥漿混合且體積膨脹，在進(jìn)氣孔以上的泥漿管內(nèi)（簡稱泥漿混合室）產(chǎn)生比重較小的氣、漿混合流，而泥漿管外的泥漿由于沒有摻入空