堅(jiān)硬巖層深寬地下連續(xù)墻多孔成槽施工工藝

堅(jiān)硬巖層深寬地下連續(xù)墻多孔成槽施工工藝1前言隨著各城市地鐵發(fā)展，新增線路的地質(zhì)、周邊環(huán)境情況越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的地鐵施工技術(shù)已無(wú)法滿足這些特殊地質(zhì)條件下的地鐵施工需要，現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)地鐵車站地下連續(xù)墻成槽多采用抓斗式、沖鉆式、銑槽式，或兩兩組合的施工方案進(jìn)行連續(xù)墻成槽施工，國(guó)內(nèi)學(xué)者往往是針對(duì)某一特定的不良地質(zhì)開(kāi)展研究，故針對(duì)含有較厚富水砂礫層和微風(fēng)化花崗巖層地質(zhì)條件下的地下連續(xù)墻成槽垂直度、沉渣厚度難以控制這個(gè)難題，一直沒(méi)有一個(gè)很好的解決辦法。本工藝通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)施工工藝，形成了一套多孔引槽成槽工藝。成功解決了富水砂礫層易出現(xiàn)塌孔及花崗巖地層成槽時(shí)間慢、易偏孔、垂直度、沉渣厚度不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。2工藝特點(diǎn)通過(guò)本工藝的運(yùn)用，最大限度的利用了大型成槽的的機(jī)械使用率，加快了連續(xù)墻的成槽速度，在業(yè)主規(guī)定的時(shí)間完成地下連續(xù)墻施工，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本工藝具有如下的特點(diǎn)：2.0.1硬質(zhì)巖層成槽施工效率快：主孔采用兩臺(tái)圓錘跳沖由兩側(cè)向中央兩輪沖鉆施工，能確保圓錘沖鉆時(shí)，兩側(cè)受力均勻，既充分利用機(jī)械設(shè)備提高施工效率，又有效保證槽段垂直度，避免盲目沖鉆造成的卡錘及施工效率低下等問(wèn)題；2.0.2成槽質(zhì)量好：抓槽和沖鉆兩施工段采用雙泥漿比，對(duì)巖層向斜問(wèn)題采用填筑片石后高頻低幅方式進(jìn)行沖鉆方法，保證槽段成型質(zhì)量，垂直度滿足要求；2.0.3能有效避免地下連續(xù)墻成孔后塌孔、偏孔等不良現(xiàn)象；2.0.4施工操作簡(jiǎn)單，前期用圓錘沖鉆速度快，垂直度好，后期方錘修槽，將殘余巖石沖鉆干凈，即加快了成槽速度又確保了成槽質(zhì)量。3適應(yīng)范圍本工藝適用于中、硬以上巖層的地下連續(xù)墻成槽施工。4工藝原理4.0.1在保持圓錘底部直徑不變的條件下，減小截面積，調(diào)整鉆角碰擦面的角度，以減小鉆頭與孔壁的摩擦，同時(shí)，增加鉆頭底刃硬質(zhì)合金齒的強(qiáng)度和尺寸，使之能同時(shí)接觸孔底，加大錘頭的破巖能力，使其可以破碎花崗巖等堅(jiān)硬巖層。4.0.2在方錘靠近土體的兩側(cè)焊接兩塊硬度較高的合金鋼板，利用其兩側(cè)90°刃口將槽壁上的殘余巖石清理干凈達(dá)到修槽的目的；同時(shí)，在方錘側(cè)面焊接一個(gè)刷壁器，修槽的同時(shí)進(jìn)行刷壁施工，可節(jié)約施工時(shí)間。4.0.3采用跳沖法從兩端往中間施工的順序。地下連續(xù)墻8m槽段，相鄰主（副）孔之間509間距為1150mm，主孔與副孔間距為575mm，既合理確定和布置主副孔的個(gè)數(shù)及位置，同時(shí)又確保了孔間巖石工程量和均勻分布，避免重復(fù)沖鉆。即先兩輪沖主孔，然后一輪沖副孔，共三輪沖鉆即可完成主副孔施工；再?zèng)_鉆孔間殘留巖石，最后方錘同時(shí)完成修槽和刷壁施工工序。如圖4.0.3所示。圖4.0.3多孔引槽施工工藝原理示意圖5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程本工程深寬地下連續(xù)墻多孔成槽施工工藝流程如下所示：導(dǎo)墻施工→→孔位測(cè)量放樣→→泥漿制備→→圓錘引孔→→成槽機(jī)抓取上部軟弱土層→→改良圓錘沖鉆先行主孔→→改良圓錘沖鉆后行主孔→→改良圓錘沖鉆副孔→→圓錘沖鉆孔間殘留巖石→→方錘刷壁修槽清除巖屑。5.2操作要點(diǎn)5.2.1導(dǎo)墻施工1）導(dǎo)墻墊層澆筑：基底檢驗(yàn)合格后，在導(dǎo)墻基坑內(nèi)兩側(cè)采用C15砼澆筑30cm寬，10cm厚墊層。2）導(dǎo)墻養(yǎng)護(hù)及內(nèi)撐架設(shè)：混凝土澆筑完畢后及時(shí)用土工布覆蓋養(yǎng)護(hù)，待砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后將模板拆除并沿其縱向每隔2m左右加設(shè)上下兩道支撐，支撐采用80×80mm木方。5.2.2施工測(cè)量放樣根據(jù)施工圖紙中地下連續(xù)墻位置以及槽段寬度預(yù)先放樣出地下連續(xù)墻主、副孔位置，并用白線標(biāo)示地下連續(xù)墻邊線、槽段編號(hào)以及該段地下連續(xù)墻主、副孔編號(hào)以及主、副孔分界線；其中主孔以槽段兩端邊線為界按照1150mm的間距從兩端往中間標(biāo)注，副孔放樣依據(jù)同主孔，相鄰兩、副孔間距為1150mm,副孔與主孔間距為575mm,主孔編號(hào)以1、2、3···標(biāo)示，副孔用①、②、③···標(biāo)示，如圖5.2.2所示。圖5.2.2地下連續(xù)墻槽段主副孔標(biāo)示示意圖5.2.3泥漿制備沖鉆過(guò)程中泥漿比重對(duì)出渣有較大影響，為此，調(diào)整泥漿比至關(guān)重要，將成槽施工劃分為抓槽與沖鉆兩個(gè)時(shí)段，采用不同比重的泥漿，如下表：為確保實(shí)施效果，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備一定量的優(yōu)質(zhì)泥漿，成槽前與試驗(yàn)人員新配置的泥漿參數(shù)，配置到100立方米時(shí)取樣一次，分?jǐn)嚢钑r(shí)和24小時(shí)后進(jìn)行，并做好記錄。成槽時(shí)每進(jìn)尺1.5米，記錄土樣類型，每進(jìn)尺5米檢測(cè)槽底循環(huán)泥漿的參數(shù)指標(biāo)，做好記錄，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)停止掘進(jìn)，調(diào)整泥漿參數(shù)。5.2.4圓錘引孔為方便成槽機(jī)施工，本工藝施工地下連續(xù)墻槽段引孔數(shù)為2個(gè)，即在編號(hào)為1、8號(hào)主孔位置采用沖擊鉆進(jìn)行引孔施工，引孔深度為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖以上軟弱土層部分；引孔時(shí)應(yīng)加大泥漿比重，保證孔內(nèi)不塌孔。5.2.5成槽機(jī)抓取上部軟弱土層成槽機(jī)抓取強(qiáng)風(fēng)化以上軟弱土層，考慮成槽機(jī)抓斗受力原理，采用“三抓法”施工，即先抓兩側(cè)，再抓中間。土層成槽時(shí)不宜滿斗挖土，即每斗不能擠滿土方，因?yàn)橥猎谀酀{中經(jīng)過(guò)擠壓后，會(huì)影響泥漿質(zhì)量，使泥漿粘度比重增大。開(kāi)挖過(guò)程中要實(shí)測(cè)垂直度，并及時(shí)糾偏。成槽機(jī)挖土過(guò)程中，上、下升降速度均緩慢進(jìn)行，抓斗還要閉斗下放，開(kāi)挖時(shí)再?gòu)堥_(kāi)，每斗進(jìn)尺深度控制在0.3m左右，避免形成渦流沖刷槽壁，引起塌孔。5.2.6改良圓錘沖鉆先行主孔利用兩臺(tái)圓錘沖擊鉆同時(shí)沖鉆先行主孔，采用跳孔法從兩端向中間施工；即率先同時(shí)施工1、8號(hào)主孔；然后施工3、6號(hào)主孔，最后單獨(dú)施工5號(hào)主孔；采用黑旋風(fēng)+泥漿泵相結(jié)合的反循環(huán)出渣及泥漿循環(huán)的方式；施工過(guò)程中要保證泥漿液面高出地下水位1m以上，并實(shí)時(shí)檢測(cè)泥漿比重等參數(shù)。5.2.7改良圓錘沖鉆后行主孔利用兩臺(tái)圓錘沖擊鉆同時(shí)沖鉆后行主孔，采用跳孔法從兩端向中間施工；即率先同時(shí)施工2、7號(hào)主孔；然后單獨(dú)施工4號(hào)主孔；轉(zhuǎn)角部位向外多沖半個(gè)孔位（400mm），保證連續(xù)墻的完整性。采用黑旋風(fēng)+泥漿泵相結(jié)合的反循環(huán)出渣及泥漿循環(huán)的方式。5.2.8改良圓錘沖鉆副孔兩臺(tái)圓錘沖擊鉆同時(shí)沖鉆副孔，沖鉆順序?yàn)閺膬啥送瑫r(shí)向中間施工；即先同時(shí)施工①、⑦副孔，然后同時(shí)施工②、⑥號(hào)副孔，同時(shí)施工③、⑤號(hào)副孔，最后單獨(dú)沖鉆④副孔；泥漿在槽內(nèi)采用反循環(huán)出渣，減少重復(fù)破碎。5.2.9圓錘沖鉆孔間殘留巖石利用兩臺(tái)圓錘沖鉆主、副孔之間殘留巖石，沖鉆順序?yàn)閺膬啥讼蛑虚g施工，每次向前移動(dòng)20cm；沖鉆時(shí)控制沖程在1m以內(nèi)，并防止擊打空錘和放繩過(guò)多。5.2.10方錘刷壁修槽清除巖屑孔間殘留巖石沖鉆完成后，利用改良后的刷壁和修槽一體方形成槽錘進(jìn)行槽壁修整，采取從槽段兩端往中間行進(jìn)的施工順序，每次前進(jìn)距離不大于50cm;同時(shí)輔以成槽機(jī)抓取清除槽底巖屑，并利用黑旋風(fēng)+泥漿泵相結(jié)合的反循環(huán)出渣及泥漿循環(huán)的方式，確保成槽后的沉渣厚度滿足要求。5.2.11巖、土交界向斜面巖層處理在巖土交界面存在向斜現(xiàn)象，地下巖層頂面不在統(tǒng)一標(biāo)高上，堅(jiān)硬巖層帶有傾斜角，在圓錘沖鉆進(jìn)容易因受力不均勻而造成偏孔，引起后續(xù)施工中卡鍾、卡籠現(xiàn)象。針對(duì)此問(wèn)題，定期對(duì)槽段進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)偏孔、向斜現(xiàn)象立即停工，采用填筑片石后高頻低幅方式進(jìn)行沖鉆。6材料與設(shè)備6.1主要材料6.2主要機(jī)械設(shè)備7質(zhì)量控制7.1質(zhì)量控制參考依據(jù)本工藝質(zhì)量控制主要參考規(guī)范為《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)范》（JGJ18-2012）；《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50299-1999）；《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2015）。7.2質(zhì)量控制及檢查標(biāo)準(zhǔn)7.3質(zhì)量保證措施7.3.1導(dǎo)墻是連續(xù)墻平面位置、標(biāo)高、垂直度的基準(zhǔn)，應(yīng)嚴(yán)格控制其平面位置與平整度，導(dǎo)墻中心線必須與地下連續(xù)墻中心線一致。7.3.2在成槽開(kāi)始前，在導(dǎo)墻上定位出成槽機(jī)每一斗抓斗的中心位置，并放上標(biāo)志物，以確保每次抓斗下放位置一致，防止抓斗左右傾斜；確保成槽施工垂直度。7.3.3成槽機(jī)應(yīng)有導(dǎo)向裝置，在抓斗抓進(jìn)的過(guò)程中，一般1個(gè)小時(shí)測(cè)深度一次，并形成記錄，待要抓到底時(shí)，一般2抓左右測(cè)一次深度。保證成槽精度在1/150以內(nèi)。7.3.4沖擊鉆鉆入巖層時(shí)，采用勤松繩、勤掏渣，防止錘環(huán)磨損過(guò)大造成斜孔和吊錘。施工過(guò)程中每0.5m～1m測(cè)量一次鉆孔垂直度，并隨時(shí)糾偏。巖層變化處采用低錘輕擊、間斷沖擊的方法小心通過(guò)。7.3.5花崗巖層標(biāo)高不一帶有傾斜角，在圓錘沖鉆時(shí)容易因受力不均勻而造成偏孔，采用填筑片石后高頻低幅方式進(jìn)行沖鉆，避免造成后續(xù)施工中卡錘、卡籠現(xiàn)象發(fā)生。7.3.6成槽中抓槽與沖鉆兩個(gè)施工時(shí)段，采用不同比重的泥漿，最佳泥漿比重需通過(guò)試驗(yàn)確定；每隔6個(gè)小時(shí)檢測(cè)槽底循環(huán)泥漿的參數(shù)指標(biāo)，確保槽中泥漿比重一直在最佳值范圍內(nèi)。8安全措施本工藝安全措施主要遵守《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ59-2011）、《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ33-2012）的規(guī)定。8.0.1機(jī)械必須設(shè)置防護(hù)裝置，注意每臺(tái)機(jī)械必須一機(jī)一閘并設(shè)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。8.0.2操作人員必須持證上崗。熟識(shí)機(jī)構(gòu)性能和操作規(guī)程。作業(yè)時(shí)要精神集中，發(fā)現(xiàn)視線內(nèi)有障礙物時(shí)，要及時(shí)清除，信號(hào)不清時(shí)，不得操作。8.0.3大型施工機(jī)械的施工組織設(shè)計(jì)資料，包括大型施工機(jī)械的安裝和拆卸的技術(shù)方案和安全作業(yè)的技術(shù)措施。8.0.4導(dǎo)墻養(yǎng)護(hù)時(shí)必須在槽口設(shè)置鋼格柵板覆蓋，以防行人落入槽內(nèi)。兩臺(tái)沖擊鉆同時(shí)施工時(shí)，應(yīng)保證機(jī)械之間的凈空距離，確保施工安全。8.0.5地下連續(xù)墻成槽完成后應(yīng)隨即驗(yàn)收，并及時(shí)灌注水下混凝土，不能馬上灌注時(shí)，敞口的槽段必須設(shè)欄桿防護(hù)，并在槽口處設(shè)置鋼格柵板覆蓋，以防行人落入槽內(nèi)。9環(huán)保措施本工藝在環(huán)境保護(hù)方面主要遵守《建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ146-2013）和《建筑施工場(chǎng)界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12523-2011）的規(guī)定。9.0.1盡量使用環(huán)保機(jī)具，采用減振底座，將施工期間機(jī)械設(shè)備的噪音最大限度降低，禁止晚上12點(diǎn)以后進(jìn)行沖鉆鉆作業(yè)。9.0.2施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄泥漿，要回收集中到泥漿沉淀池內(nèi)進(jìn)行處理后，指定專人定時(shí)清理各沉淀池的沉淀淤泥，并用封閉罐車將清理出的淤泥運(yùn)至監(jiān)理、業(yè)主以及城管局指定的地點(diǎn)進(jìn)行處理。9.0.3成槽機(jī)抓槽產(chǎn)生土方裝車后，先運(yùn)至場(chǎng)地內(nèi)臨時(shí)渣土堆放場(chǎng)，待達(dá)到文明施工條件時(shí)再外棄；施工現(xiàn)場(chǎng)泥渣外運(yùn)車輛須通過(guò)洗車系統(tǒng)沖洗后才能進(jìn)入城市道路。9.0.4成槽機(jī)抓斗作業(yè)提升至導(dǎo)墻頂面時(shí)要稍停，待抓斗上泥漿濾凈后，再提升裝車，以防泥漿污染場(chǎng)地。掉在導(dǎo)墻上的泥土清至槽孔外，嚴(yán)禁鏟入槽中。9.0.5采用黑旋風(fēng)泥漿循環(huán)系統(tǒng)裝置，使得膨潤(rùn)土和泥漿等材料利用率高，節(jié)省原材料（膨潤(rùn)土、添加劑等），節(jié)省泥漿攪拌費(fèi)用。10效益分析10.0.1采用本工藝能縮短工期（據(jù)統(tǒng)計(jì)每幅地下連續(xù)墻成槽時(shí)間縮短1/5以上，且沒(méi)出現(xiàn)超灌現(xiàn)象），提高了成槽效率，取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。10.0.2采用本施工工藝成槽單幅成槽平均時(shí)間為3.5天，相對(duì)傳統(tǒng)工藝的5d，能節(jié)約1.5d，每幅連續(xù)墻施工每天人工成本約為0.16萬(wàn)元，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)0.64萬(wàn)元。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用電統(tǒng)計(jì)，每幅連續(xù)墻施工每天需用電900度。節(jié)約工期=5*15-3.5*15=22.5天人工成本=15幅×1.5天×0.16萬(wàn)元/天=3.6萬(wàn)機(jī)械臺(tái)班=15幅×1.5天×0.64萬(wàn)元/天=14.4萬(wàn)現(xiàn)場(chǎng)用電=15幅×1.5天×0.09萬(wàn)元/天=2.02