做好挖槽工作是提高地下連續(xù)墻施工效率及保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、做好挖槽工作是提高地下連續(xù)墻施工效率及保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵成梢工藝是地下連續(xù)墻中最重要的工序,常常要最少占到梢兩段施工工期一半以上,因此做好挖梢的是提高地下連續(xù)墻施工效率及保證工程質(zhì)量工作關(guān)鍵。隨著對(duì)施工運(yùn)行效率要求的不斷提高,新設(shè)備不斷出現(xiàn),新的工法也在不斷發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的先進(jìn)高效的地下連續(xù)墻成梢(孔)機(jī)械主要有抓斗式成梢機(jī)、液壓銃梢機(jī)、多頭鉆(亦稱為垂直多軸回轉(zhuǎn)式成梢機(jī))和旋挖式樁孔鉆機(jī)等,其中,應(yīng)用最廣的要抓得屬制動(dòng)器抓斗式成梢機(jī)。1 、抓斗式成梢方法抓斗式成梢機(jī)已成為目前國(guó)內(nèi)地下連續(xù)墻成梢的主力設(shè)備,已擁有百多臺(tái)(多數(shù)為進(jìn)口設(shè)備)。水吉鎮(zhèn)挖梢機(jī)以履帶式起重機(jī)來(lái)懸掛水吉鎮(zhèn),抓斗通

2、常是蚌(蛤)式的,根據(jù)抓斗的抓斗機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為切割機(jī)抓斗、液壓導(dǎo)板抓斗、導(dǎo)桿式抓斗和混合式抓斗。抓斗以其斗齒切削土體,煉鋼下的土體斗收容在斗體內(nèi),從梢段內(nèi)所提出后開(kāi)斗卸土,如此峭腹進(jìn)行挖土成梢。該成梢工法在建筑、地鐵等金融行業(yè)中應(yīng)用極廣,北京、上海、天津、廣州等大城市的地下連續(xù)墻多采用這種工藝。如北京阿依達(dá)、上海金茂大廈、天津鴻吉大廈、蘇州新街口地鐵車站、上海環(huán)球金融中心等工程地底下的地下連續(xù)墻均采用的是抓斗法施工工藝。使用抓斗成梢,可以單抓成梢,也可以多抓成梢,梢段幅長(zhǎng)一般為3.87.2m。單抓成梢,即一次抓取一個(gè)梢幅畫(huà);多抓成梢,每個(gè)梢幅由三抓或出水口多抓形成。通常單序科緣抓的長(zhǎng)度等于抓

3、斗的最大開(kāi)度(2.4m左右),雙序扒的長(zhǎng)度小于直徑抓斗最大開(kāi)度。適用環(huán)境:地層適應(yīng)性廣,如N<40的粘性土、砂性土及礫卵石土等。除大塊的漂卵石、基巖外,一般的覆蓋層均可。優(yōu)點(diǎn):低噪音低振動(dòng);抓斗挖梢能力強(qiáng),施工高效;除中晚期的蚌式抓斗索式導(dǎo)板抓斗外多設(shè)有測(cè)斜及糾偏裝置(如糾偏液壓推板)隨時(shí)調(diào)控措施成梢垂直度,成梢精度較高(1/300或更?。H秉c(diǎn):掘進(jìn)淺層及遇硬層時(shí)受限,降低成梢工效。需配合其它算法一道使用。設(shè)備:鋼絲繩抓斗一如意大利的土力(SOILMEC和卡沙特蘭地(Casagrande)公司、德國(guó)的寶峨(BAUER、LEFFE序口WIRT心司、日本真砂(MASAG隹司目前均生產(chǎn)各型的

4、鋼絲繩抓斗;液壓導(dǎo)板抓斗一如德國(guó)寶峨(BAUER公司生產(chǎn)的DH3口GB兩種類型,日本真砂(MASAGO公司生產(chǎn)的MHLLMEH(為超大型,最大閉斗力高達(dá)1725kN,可在砂卵石地基開(kāi)挖深達(dá)150mffl厚大3.0m的地下墻)型,利伯創(chuàng)維公司生產(chǎn)的HSW航斗;導(dǎo)桿式抓斗一如法國(guó)的KELLY意大利的KRCF日本的CONg歹U;混合式液壓抓斗一如意大利土力(SOILMEC公司的BH-7/12等和MAIT公司的HR160M斗。2 、沖擊式躲到成梢方法世界上最早出現(xiàn)的地下連續(xù)墻是用沖擊工法(如意大利的依克斯(ICOS)法一沖擊鉆進(jìn)、正循環(huán)出渣)建成的,我國(guó)也是這樣。隨著施工技術(shù)水平的不斷降低,沖擊鉆進(jìn)工

5、法不再占主導(dǎo)地位。不過(guò)如將其與現(xiàn)代施工技術(shù)融為一體和設(shè)備相結(jié)合,沖擊鉆進(jìn)工法仍然有不可忽視的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)封閉式?jīng)_擊鉆進(jìn)成梢工法主要有沖擊鉆進(jìn)式(鉆劈法)和沖擊反循環(huán)式(鉆吸法)。沖擊鉆進(jìn)法采用的是沖擊破碎和抽筒掏渣(即泥漿不循環(huán))的工法,即沖擊鉆機(jī)利用鋼絲繩懸吊沖擊鉆頭進(jìn)行往復(fù)提升和下落運(yùn)動(dòng),依靠其自身的重量無(wú)數(shù)次反復(fù)沖擊破碎巖石,然后用一只帶有活底的收渣筒將破碎下來(lái)的土渣石屑格魯濟(jì)克取出而成孔。一般先鉆進(jìn)主孔,后劈打副孔,主副孔相連成為一個(gè)梢孔。沖擊反循環(huán)式是以沖擊反循環(huán)鉆機(jī)替代沖擊鉆機(jī),在錐形套筒式鉆頭中心設(shè)置排渣管(或用反循環(huán)砂石泵)抽吸含鉆渣的泥漿,經(jīng)凈化后回至梢孔,使得排渣效率大大提高

6、,泥漿中鉆渣減少后,效能鉆頭沖擊破碎的效率也大為提高,梢孔開(kāi)鑿既可以用平打法,也可分主副孔施工。這種沖擊反循環(huán)鉆機(jī)的鉆吸法工效大大高于老式?jīng)_擊鉆機(jī)的某些鉆劈法。適用環(huán)境:在各種土、砂層、礫石、卵石、漂石、軟巖、硬巖中都能使用,特別適用于投合漂石、孤石等非常復(fù)雜地層施工,在此類地層中其施工成本要遠(yuǎn)低于抓斗式成梢機(jī)和液壓銃梢機(jī)。是國(guó)內(nèi)水利部門在防滲墻施工中水利廳仍在使用的一種方法。優(yōu)點(diǎn):施工機(jī)械簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,成本低,不失為一種經(jīng)濟(jì)適用型工藝。缺點(diǎn):成梢效率低,成梢質(zhì)量較差。主要機(jī)型:沖擊鉆機(jī)主要有YK理、CZ-22和CZ-30型,沖擊反循環(huán)鉆機(jī)首要有CZF系列、CJF系列、CIS-58等。在我國(guó)

7、,沖擊式鉆機(jī)用于地下連續(xù)墻施工已有五十多年的歷史了,沖擊反循環(huán)鉆機(jī)船用成墻深度最大達(dá)101m(四川冶勒水電站),在長(zhǎng)江三峽和潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋等嵌巖地下連續(xù)墻中也發(fā)揮了重要作用。3 、回轉(zhuǎn)式成梢方法回轉(zhuǎn)式成梢機(jī)根據(jù)回轉(zhuǎn)軸的方向分垂直回轉(zhuǎn)式與水平回轉(zhuǎn)式。(1)垂直回轉(zhuǎn)式垂直式分垂直單軸回轉(zhuǎn)起重機(jī)(也稱單頭鉆)和垂直多軸回轉(zhuǎn)鉆機(jī)(也稱多頭鉆)。單頭鉆主要用來(lái)鉆導(dǎo)孔,多頭鉆多用挖梢。a,單頭鉆單頭鉆機(jī)多采用反循環(huán)鉆進(jìn)工藝,在細(xì)顆粒地層也可采用正循環(huán)出渣。由于鉆進(jìn)中會(huì)遇到從軟土到基巖的各種,一般均配備多種鉆頭以適應(yīng)鉆進(jìn)的需要。單軸回轉(zhuǎn)鉆機(jī)主要包括有:法國(guó)的CIS-60、CIS-61、德國(guó)的B"口我

8、國(guó)的GJDGPSG第還有一種是泥漿不循環(huán)的旋挖鉆進(jìn)工法,其工作原理是機(jī)器施加強(qiáng)大的動(dòng)力(扭矩)使鉆頭、振動(dòng)沉管、搖管、全套管等在回轉(zhuǎn)過(guò)程中切削破碎巖(土)體,再用旋挖斗、螺旋鉆、沖抓斗等設(shè)備直接挖土至孔外。主要機(jī)型有:意大利索列旦斯公司的CIS-71型、意大利的KCC1和MR-2型、日本的KPC-1200和我國(guó)的GJD-1500等。旋挖鉆進(jìn)工法中比較先進(jìn)的是一種全回轉(zhuǎn)式全套管鉆進(jìn)工法,其特點(diǎn)地質(zhì)是可以在非常易碎的地質(zhì)條件下(即使是抗壓強(qiáng)度大于250MPOI勺巖石)成功進(jìn)行連續(xù)套管切割并薄片確保鉆進(jìn)速度。主要型飛機(jī)有德國(guó)的RDMS和日本的RT型(上海基礎(chǔ)公司2006年引進(jìn)RT-200AIII型全

9、回轉(zhuǎn)全套管鉆機(jī),用于外灘十六鋪地區(qū)綜合改造施工進(jìn)度工程中施工穿越江邊深厚拋石層的地下連續(xù)墻的清障處理,效果較好),其在地下連續(xù)墻領(lǐng)域的應(yīng)用有待進(jìn)一步挖掘潛力。b.多頭鉆多頭回轉(zhuǎn)鉆是利用兩個(gè)或多個(gè)潛水電機(jī),通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)鉆機(jī)下的多個(gè)鉆頭旋轉(zhuǎn),等鉆速對(duì)稱切削土層,用泵吸反循環(huán)的方式排渣進(jìn)入振動(dòng)篩,較大砂石、塊狀泥團(tuán)由振動(dòng)篩排出,較細(xì)顆粒隨泥漿回流沉淀池,通過(guò)旋流器多次分離處理排除,清潔泥漿再供循環(huán)使用。多頭鉆一次下鉆挖成的幅段稱為削段,幾個(gè)掘削段構(gòu)成一個(gè)單元梢段。適用環(huán)境:NK30的粘性土、砂性土等不太堅(jiān)硬的細(xì)顆粒地層。深度可達(dá)40m左右。優(yōu)點(diǎn):施工時(shí)無(wú)振動(dòng)無(wú)噪音,可連續(xù)成功進(jìn)行挖梢和排渣,不需

10、要反復(fù)提鉆,施工效率高,施工質(zhì)量較好,垂直度可控制在1/2001/300之間。在上世紀(jì)80年代前期應(yīng)用較多,是一種較受歡迎的施工技術(shù)手段。缺點(diǎn):在擋板礫石卵石層中及遇障礙物時(shí)成梢適應(yīng)性每況愈下。設(shè)備:主要機(jī)型有日本的BW系列(目前國(guó)外僅此一家生產(chǎn),BWN型最深挖深已達(dá)130m墻厚達(dá)1.5m)、我國(guó)的SF型(上海基礎(chǔ)公司上世紀(jì)70年代后期申請(qǐng)專利,SF-60/SF-80)和ZLQ等。多頭鉆近年來(lái)已備受挑戰(zhàn),逐漸為鉆機(jī)抓斗及水平多軸回轉(zhuǎn)鉆井(銃梢機(jī))所替代,但對(duì)于土砂等細(xì)顆粒地層仍有其市場(chǎng)。c.水平回轉(zhuǎn)式一銃梢機(jī)水平多軸滾輪鉆機(jī),即便只有兩個(gè)軸(輪),也被稱作雙輪銃成梢機(jī)。根據(jù)動(dòng)力源的不同,可分為

11、電動(dòng)和軸承兩種機(jī)型。銃梢機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外最的地下連續(xù)墻成梢機(jī)械,最大成梢深度可達(dá)150m一次成梢厚度在800mm2800mm間。優(yōu)點(diǎn):(a) 對(duì)地層適應(yīng)性強(qiáng),淤泥、砂、礫石、卵石、中等硬度巖石等均可掘削,配上特制的滾輪銃刀還可鉆進(jìn)抗壓強(qiáng)度為200Mp駐右的堅(jiān)硬巖石;(b) 施工效率高,掘進(jìn)速度快,一般沉積層可達(dá)2040m3/h(較之抓斗法高23倍),中等硬度的巖石也能達(dá)近12m3/h。(c) 成梢精度高,利用電子測(cè)斜浮動(dòng)裝置和導(dǎo)向調(diào)節(jié)系統(tǒng)、可調(diào)角度的鼓輪旋銃器,可使垂直度高達(dá)1%02%0。(d) 成梢深度大,一般可達(dá)60m,特制型號(hào)可達(dá)150m(e)能直接切割混凝土,在一、二序梢的連接中不需專門

12、機(jī)構(gòu)的連接件,也不需采取特殊封堵措施就能形成良好的墻體接頭;設(shè)備自動(dòng)化程度高,運(yùn)轉(zhuǎn)靈活,操作方便。以電子指示儀監(jiān)控全施工過(guò)程,自動(dòng)記錄和保存測(cè)斜資料,在施工完畢后還可全部打印作工程資料;(g)低噪音、低振動(dòng),可以貼近建筑物施工局限性:(a)設(shè)備價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高;(b)頭暈用于存在孤石、較大卵石等地層,需配合使用沖擊鉆進(jìn)工法或爆破。(c)對(duì)地層中的鐵器掉落或原有地層中存在的鋼筋等比較敏感。銃梢機(jī)性能優(yōu)越,在發(fā)達(dá)國(guó)家也已普遍采用,受施工成本、設(shè)備數(shù)量限制(我國(guó)自從1997年長(zhǎng)江三峽工程引進(jìn)首臺(tái)后,至今社會(huì)保有量約10臺(tái)不到),目前還未在國(guó)內(nèi)全面推廣。日本利用銃梢機(jī)完成了大量超深基礎(chǔ)工程,最深已

13、達(dá)150m厚度達(dá)2.83.2m,試驗(yàn)開(kāi)挖廣度已達(dá)170m國(guó)內(nèi)銃梢機(jī)已成功施工了三峽工程、深圳地鐵車站(嵌微風(fēng)化巖地墻)、南京紫峰大廈、上海500kV世博變電站等多個(gè)工程。設(shè)備:液壓閥有德國(guó)寶峨(BAUER公司的BC型(在我國(guó)市場(chǎng)占有量較大)、法國(guó)的HF型、意大利卡將沙特蘭地(Casagrande)公司的K3和HM悝、日本的TBW型等;電動(dòng)式有日本利根公司的EMEM觀等。(1)銃梢機(jī)工作原理設(shè)備主要由三部分組成:起重設(shè)備(履帶吊)、銃梢機(jī)(銃刀架,12m高)、泥漿制備及篩分系統(tǒng)等。其工作原理是:以動(dòng)力驅(qū)使安裝在機(jī)架上才的上均兩個(gè)鼓輪(也稱銃輪)向相互反向旋轉(zhuǎn)來(lái)削掘巖(土)并破碎成小塊,利用機(jī)架自

14、身配置的泵吸反循環(huán)系統(tǒng)將鉆掘出的土巖渣固體與泥漿混合物通過(guò)銃輪中間的吸砂口抽吸出排到地面專用除砂設(shè)備進(jìn)行集中處理,將泥土和巖石碎塊從泥漿中分離,凈化后的泥漿重新抽回梢中循環(huán)使用,如此往復(fù),直至終孔成梢。圖11-17所示為液壓雙輪銃工作苞葬原理圖。銃輪刀可根據(jù)不同地層相應(yīng)選配,其形式主要就有三類:標(biāo)準(zhǔn)炭化鴇刀齒(平齒)、合金鑲鴇鋼頭的錐形刀齒(錐齒)和配滾動(dòng)式鉆頭的輪狀削掘齒(滾齒),分別適用范圍于最大抗壓強(qiáng)度為60MPa140Mp破250MPOI勺巖石挖掘。(2)單元梢段劃分原則與刀法設(shè)計(jì)根據(jù)銃梢機(jī)的成梢特點(diǎn),以BC型為例,兩個(gè)銃輪張開(kāi)最大之時(shí)(稱1個(gè)滿刀)銃削頭長(zhǎng)度為2.8m,閉合刀白范圍在

15、0.81.6m間。當(dāng)開(kāi)挖土(巖)體為以下兩種情況時(shí)為銃梢機(jī)的適宜工作環(huán)境:a、預(yù)開(kāi)挖土體兩側(cè)均未開(kāi)挖,此時(shí)預(yù)開(kāi)挖土(巖)體尺寸B=2.8m(1個(gè)滿刀);b、預(yù)開(kāi)挖土(巖)體兩側(cè)均已開(kāi)挖,此時(shí)銃銷機(jī)預(yù)開(kāi)挖甑(巖)體尺寸B須在8001600(一個(gè)閉合刀)之間,且成梢施工時(shí)應(yīng)盡量使銃輪展示中心木與土(巖)體中心吻合,避免由于偏心而使到成梢施工時(shí)銃輪產(chǎn)生水平偏移,從而保證銃削效果。由于銃梢機(jī)對(duì)預(yù)開(kāi)挖土體的特殊要求,相應(yīng)對(duì)單元梢段尺寸劃分提出了一定要求,由下標(biāo)準(zhǔn)刀法大樣圖可技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)看出,考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)挖區(qū)搭接長(zhǎng)度,單元梢段劃分長(zhǎng)度在2.85.6m比較合適。通常一序梢(先施工梢段)以三刀成梢,梢段劃分長(zhǎng)度較

16、長(zhǎng),二序梢(后施工梢段)以一刀成梢,梢段劃分長(zhǎng)度較短,時(shí)常一序梢也可以一劍一刀成梢。(3)銃接頭銃梢機(jī)成梢段之間的連接有第一種比較有特色的方法,稱為“銃接法”,如圖11-21所示。即在進(jìn)行一序梢段開(kāi)挖前會(huì),超出梢段接縫中心線10cm25cm二序梢段開(kāi)挖時(shí),在兩個(gè)一序梢段中間下入銃機(jī)則梢機(jī),銃掉一序梢段超出部分的混凝土以形成鋸齒形搭接,構(gòu)成新鮮的混凝土接觸面,然后澆筑二序梢混凝土。由于有切削齒的打毛作用,使得二序鋼管梢混凝土可以很好地與一序梢混凝土現(xiàn)代科技,密水性能好,形成了一種較為理想的連續(xù)墻接頭形式,稱為“銃接頭”(或套銃接頭)。銃梢機(jī)切削第一期形成的一期混凝土表面如圖11-22所示。銃接頭

17、施工工藝簡(jiǎn)單,方法成熟,出現(xiàn)事故的幾率極低。在國(guó)內(nèi)外大型地下連續(xù)墻項(xiàng)目中得到了廣泛的采用。銃接法還有一個(gè)顯著的就是省去了接頭管(箱)吊放及頂拔環(huán)節(jié),避免了接頭管拔斷或埋管的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于超深地下連續(xù)墻的施工可以說(shuō)是三和土一個(gè)利好因素。由于銃梢機(jī)對(duì)預(yù)開(kāi)挖土體的特殊要求,相應(yīng)對(duì)單元梢段尺寸劃分提出了一定要求,由下標(biāo)準(zhǔn)刀法大樣圖可看出,考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)挖區(qū)搭接長(zhǎng)度,單元梢段劃分長(zhǎng)度在2.85.6m比較合適。通常一序梢(先施工梢段)以三刀成梢,梢一段劃分長(zhǎng)度較長(zhǎng),二序梢(后施工梢段)以一刀成梢,圓管段劃分長(zhǎng)度較短,有時(shí)一序梢也可以一刀成梢。(3)銃接頭銃梢機(jī)成梢梢段之間的連接有一種比較有特色的方法,稱為“銃接法”,如圖11-21所示。即在進(jìn)行一序梢段開(kāi)挖之時(shí),超出梢段接縫由西向東10cm25cm二序梢段開(kāi)挖時(shí),在兩個(gè)一序梢段中間下入銃

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