CN104005415B - 微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，所述方法具体步骤包括：第一步、施工现场地质勘测；第二步、确定破岩方法；第三步、确定***参数；第四步、砂土层中成孔至岩层表面并出土；第五步、辨别岩样，确定钻进至中风化花岗岩；第六步、下PVC管，用于保护***导线；第七步、岩层中成孔至设计埋深下1m；第八步、装药***。本发明克服了现有施工方法在上覆砂土微风化花岗岩中施工困难或施工进度缓慢、成槽质量差等缺点和不足，实现微风化花岗岩中的高效、高精度、深嵌岩的成槽施工；本发明效果好，成槽速度快。

Description

微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑、水利、交通、环境等地下工程领域中的施工技术，具体地，涉及一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法。

背景技术

全国各大城市正在大规模地建设城市地下铁道以及各种地下空间。这些地下空间构筑物需要通过基坑开挖来建造，基坑开挖时需要用地下连续墙作为挡土与挡水的临时结构。由于各城市所处的地质条件和周围环境的不同，需要在各种地质条件下修筑地下连续墙。地下连续墙施工工艺已在我国天然沉积砂性土、粘性土等软土地层中得到了广泛应用。但在我国华南地区，一般在厚度不太大的砂性土层下面存在石灰岩、花岗岩等微风化岩层。在这种上覆砂土层的微风化花岗岩的上软下硬地层中建造地下连续墙，仍存在多方面的的技术困难。传统的适应于软土地层的成槽机具难于在上软下硬的复杂岩土层中抓挖微风化岩土，产生施工成槽困难或速度极为缓慢，施工效率低、工期长造价高的不利局面。

对现有的文献进行检索后发现两项相关专利的申请，实用新型专利“[申请号为201320455844.6]，发明名称：一种地下连续墙成槽施工的有效冲岩装置”，与发明专利“[申请号为201310322485.1]，发明名称：上覆砂土微风化石灰岩中地下连续墙的有效成槽施工方法”。这些文献虽然提出了下伏微风化石灰岩的岩面起伏变化、传统施工机械成槽垂直度无法保证等技术难题的解决方法，但是该文献提出的用重锤冲击破碎石灰岩的施工方法，对无侧限抗压强度为30MPa以下的石灰岩是有效的，而对于无侧限抗压强度为100MPa以上的微风化花岗岩，上述文献中提出的重锤冲击法难以产生高效的岩体破碎效应。特别是对于嵌岩深度在3～8m的地下连续墙，难以确保施工质量和施工工期。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，该方法克服了现有技术中存在的施工质量差、施工工期长、甚至不能成槽等缺点和不足，实现微风化花岗岩中的高效成槽施工。

为实现以上目的，本发明提供一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，所述施工方法通过下列步骤实现：

第一步、施工现场地质勘测，具体的：

通过钻孔取芯确定地下连续墙嵌岩深度范围内的微风化花岗岩的岩面性状、标准无侧限抗压强度的分布值；在此基础上根据地下连续墙的设计埋深确定地下连续墙的嵌岩深度；

第二步、确定破岩方法，具体的：

由于传统成槽机难于在上软下硬的复杂岩土层中抓挖微风化岩土，而重锤冲击仅对无侧限抗压强度为30MPa以下的石灰岩有效，所以对于无侧限抗压强度为100MPa以上的微风化花岗岩，确定采用***的方式破岩；由于城市中地下连续墙施工要求对周围环境影响小，为了减弱在微风化花岗岩中***破岩对周围岩体的破坏，从而形成接近地下连续墙设计尺寸的平整轮廓面，所以确定采用微差预裂控制***方式；

第三步、确定***参数，具体的：

1)根据地下连续墙的设计槽幅宽度、设计埋深、一次***施工的槽幅长度和微差预裂控制***的设计原理，先预估炮孔参数，再通过第三步5）确定炮孔参数；

2)由于所要***的岩石为微风化花岗岩，微风化花岗岩的无侧限抗压强度分布值为100～180MPa，确定选用2#岩石乳化***，***具有防水性能；

3)根据第二步中所述的微差预裂控制***原理，***选用微差毫秒电***；

4)根据岩石的无侧限抗压强度分布值并结合第三步5）确定***的线装药密度；线装药密度取值范围为1.0～1.5kg/m；可按如下公式计算线装药量密度：

Q=Aa^Bσ^C

式中：Q为线装药密度；

a为钻孔间距；

σ为岩石无侧限抗压强度；

A、B、C为待定系数，通过第三步5）现场试爆后再回归分析的方法确定；

5)***施工时需进行槽段试爆，在地下连续墙施工的场地内选取试验槽段，按经验选取第三步1)到4)中的***参数进行***施工，然后对试爆槽段钻孔取芯抽样，并根据抽样破碎情况调整***参数；重复上述槽段试爆步骤，直至岩石碎块可以被成槽机抓取，确定地下连续墙施工的钻孔直径、钻孔间距、不耦合系数、孔深、堵塞长度、线装药密度（通过回归分析确定A、B、C）和钻孔间距；

第四步、砂土层中成孔至岩层表面并出土，具体的：

1)平整场地，清除地面障碍物；

2)根据现场平面和高程控制点、地下连续墙设计图、***参数和现场情况，确定钻孔位置；

3)安装有砂土层钻头的潜孔钻机在已确定的钻孔位置钻进，同时进行钢套筒护壁，边接钻杆边接钢套筒，直至钻进至中风化花岗岩岩面；

4)螺旋取土机取出钻孔内土体；

第五步、辨别岩样，确定钻进至中风化花岗岩，具体的：

1)将砂土层钻头换成取芯钻头，下伸至钻孔底部并向下钻进0.5m，取出中风化岩样0.5m且经现场确认为中风化花岗岩后，继续向下取芯0.5m，岩样无变化后，停止取芯钻孔；

2)取出取芯钻头；

第六步、下PVC管，用于保护***导线，具体的：

1)向钢套管内***PVC管，边***边接长；待PVC管底部下至钻孔底部时，向PVC管内注水；

2)PVC管接长至地面后，用钢锯将过长部分锯掉，控制PVC管比地面高100mm左右；

3)向PVC管底部***注浆管，水下注水泥浆，用于固定PVC管，防止砂土层中的水土流入PVC管和第七步中的岩层钻孔；

4)待水泥浆硬化后，用水泵将PVC管内水全部抽出，同时用千斤顶将钢套管拔出；

第七步、岩层中成孔至设计埋深下1m，具体的：

1)将潜孔钻机的取芯钻头换成岩层钻头，再次下伸钻头至PVC管底水泥浆表面处，钻进至设计槽壁下1m，边钻边施加高压风将石渣粉末吹出；

2)潜孔钻机拔出钻头，更换钨钢合金钻头为土层钻头，在下一钻孔处钻进，按上述步骤循环作业，直到全部钻孔钻进完毕，撤出潜孔钻机；

第八步、装药***，具体的：

1)根据设计装药量和钻孔深度，将乳化***药包和引线绑在竹竿上并将其下伸至钻孔孔底，完成单孔装药，待全部钻孔装药完毕后，检查每个孔的装药和引线；

2)待全部钻孔装药完毕，检查无误后，用***将所有引线连接，准备起爆；

3)做好***前准备工作，启动***；

4)待该槽幅***施工完毕后，进行下一槽幅的钻孔***；

第九步、导墙施工，成槽施工完成。

优选地，第一步1)中：

所述标准无侧限抗压强度的分布值是遵循土工试验规程，在无侧限条件下，施加轴向压力直至试样破坏所确定的土体抗压强度分布值；

所述钻孔取芯确定微风化花岗岩的岩面性状通过如下步骤获得：

①根据待成槽区域大小布设地质勘测孔的位置与数量，分别钻探至成槽施工所需的深度取出岩芯，并根据成槽区域大小和范围确定钻孔的数量和间距，测试孔位沿地下连续墙中轴线的两侧交错布置；

②通过钻孔取芯确定成槽施工区域的岩面深度与待挖厚度，确定岩石结构面与钻孔弯曲方向或地球磁北方向之间关系，所述岩石结构面是具有一定形态而且普遍存在的地质构造迹象的岩石平面或曲面，按力学性质不同分为挤压面、张裂面、扭裂面、压扭面、张扭面五种结构面性状；

③利用地球重力场，以铅垂线为基准，采用液面水平、悬锤的方法测定测点处倾斜方向的垂直平面上偏离铅垂线的角度，即顶角；

④利用地球磁场，以地球磁子午线为定向基准，用磁罗盘测量水平面上的钻孔轴线上某点切线方向与地球磁北方向的夹角，即方位角；

⑤利用扫描电子显微镜进行矿物微区测试，对取出岩芯进行微量元素和同位素测试，分析岩体的矿物组成，从而得到岩层的类别、温度、应力状态和结构面产状；

⑥根据顶角、方位角、矿物微区测试测试结果、受应力作用岩石的组构类型或干涉色对比和产生的应力矿物特征，推测出结构面的应力性质，确定岩石的岩面性状。

优选地，第一步2)中，所述无量纲水的渗透系数指标由下式计算得到：

$K_D=\frac{1}{B_q{Q}_t}$

式中：B_q=为无量纲的空隙水压力系数，Q_t=为无量纲的锥尖阻力，由下两式计算：

$B_q=\frac{u_a-u_s}{q_t-{\mathrm{\σ}}_{v0}}$

$Q_t=\frac{q_t-{\mathrm{\σ}}_{v0}}{{\mathrm{\σ}}_{v0}^{\′}}$

式中：u_a=绝对孔隙压力，

u_s=初始静孔隙水压，

q_t=修正的锥尖阻力，

σ_v0=初始总的竖向应力。

优选地，第二步中，所述微差预裂控制***方式是除开挖区内按设计正常钻孔装药外，还沿设计开挖线周边钻一排孔并装药；起爆时，周边孔先爆，开挖区后爆；先爆的周边钻孔产生一条1-4cm的裂缝；后爆的开挖区***时，其冲击波的能量被周边缝所削弱，可以减少对周边缝外的区域的***冲击，这样可使设计线上的开凿边界平整。

优选地，第三步1)中，所述炮孔参数包括钻孔直径、钻孔间距、不耦合系数、孔深和堵塞长度，其中：

所述钻孔直径是根据设计槽幅宽度和一次***施工的槽幅长度确定，当设计槽幅宽度为600～1000mm、一次***施工的槽幅长度为12m时，钻孔直径的范围为50～150mm；质量要求高的工程，采用小的钻孔；

所述钻孔间距取钻孔直径的5～7倍，钻孔直径大于100mm时取小值，小于100mm时取大值，软弱破碎的岩石取小值，坚硬的岩石取大值，质量要求高的取小值，要求不高的取大值；

所述不耦合系数为炮孔内径与药包直径的比值，对于设计槽幅宽度为600～1000mm地下连续墙不耦合系数取1.5～2.5，不耦合系数值大时，表示药包与孔壁之间的间隙大，***后对孔壁的破坏小，反之对孔壁的破坏大；

所述孔深是根据地下连续墙的设计埋深确定，孔深取地面至地下连续墙的设计埋深以下0.5m～1.5m；

所述堵塞长度取炮孔直径的12～20倍。

优选地，第三步3)中，所述微差毫秒电***是段间隔为十几毫秒至数百毫秒的延期电***。

优选地，所述第四步3)中：

所述砂土层钻头为金刚石偏心钻头，钻头直径大于岩层***钻孔直径5～10mm，用于砂土层中钻孔；

所述潜孔钻机为用钻杆带动风动冲击器和钻头旋转破岩的钻孔设备；在凿岩过程中使冲击器潜入孔内，以减小由于钎杆传递冲击功所造成的能量损失，从而减小孔深对凿岩效率的影响；对于无侧限抗压强度分布值为100～180MPa的微风化花岗岩，能获得较高的凿岩速度；

所述的钻杆为一种圆形冲击钻杆；上端有锥形外螺纹、下端有锥形内螺纹用以连接钻头；钻杆的两端开有扳手切口和打捞时用的环形槽以方便拧卸；

所述钢套筒为直径比金刚石偏心钻头小5～10mm的薄壁钢筒，用以防止钻孔在砂土中塌孔；上端有锥形外螺纹、下端有锥形内螺纹用以连接；钢套筒的两端开有扳手切口和环形槽用以取出。

优选地，所述第四步4)中，所述螺旋取土机是安装有长螺旋状钻头的取土设备；将长螺旋状钻头***钻孔，通过旋转叶片将孔内土体取出；长螺旋状钻头的外径小于钢套筒的内径。

优选地，第五步1)中，所述取芯钻头为中空金刚石取芯钻头，钻头直径和砂土层中钻头相同。

优选地，第六步1)中，

所述PVC管的直径比钢套管小，两根PVC管通过内径与其外径相等的接头PVC管搭接接长，并用胶水粘贴牢固；

注水量可按下述公式粗略估计：

$G=\mathrm{\πkdht}+\frac{{\mathrm{\πd}}^{2}h}{4}$

式中：G=注水量，

k=第一步2）得到的砂土层渗透系数平均值，

d=第四步所述钢套筒的直径，

h=注水液面到中风化花岗岩岩面的高差，

t=注水开始到第六步3)注水泥浆结束的总时间。

优选地，第六步3)中，所述水泥浆水灰质量配比为0.8:1，水泥浆拌制采用32.5级普通硅酸盐水泥，注浆压力控制在0.1-0.4MPa，注浆速度为3-7L/min；注浆量为使PVC管底部封口防止钢套管拔出时发生塌孔的用量，可根据钢套管直径和PVC管直径粗略估计，并根据钻孔时岩石破裂情况调整实际注浆量。

优选地，第六步4)中，所述水泵为利用动力机传给并排出水体的机械。

优选地，所述第七步1)中，所述岩层钻头为钨钢合金钻头，钻头直径等于药包直径和不耦合系数的乘积，用于岩层钻孔；所述高压风通过风压机提供。

优选地，第八步3)中，所述***前准备工作即为对爆区顶面覆盖钢板加冲孔锤，以防止个别飞石泥浆造成周围保护物的损害；***时实施严格的安全警戒；***时人员全部撤至安全地点后方可起爆，***警戒距离不小于100m。

优选地，第九步1)中，所述导墙施工具体包括：开挖导墙沟槽，钢筋笼绑扎并下放，然后树立模板，待钢筋笼与模板验收合格后浇捣混凝土；所述导墙施工分段进行，分段长度根据模板长度和规范确定控制在30～50m的范围内。

优选地，第九步2)中，所述泥浆为化学泥浆，配浆材料为水、膨润土和碳酸钠，取不同质量配比的水、膨润土、碳酸钠做渗透试验，测得渗透系数为第一步2）测得砂土层渗透系数的百分之一时的配比即为施工配比；作业时，保持泥浆液面高度低于地面标高0.5m，以形成足够的泥浆柱压力平衡地下连续墙范围内的侧向土压力，即泥浆柱压力（σ_n）大于等于侧向土压力（σ_t），并随时向孔内补充泥浆。

更优选的，所述渗透试验即《土工试验规程》(SL237-1999)渗透试验SL237-014-1999所述试验方法。

更优选的，所述侧向土压力是指地下连续墙设计埋深范围内的土体对泥浆柱产生的侧向土压，可按下列公式估算：

σ_h=K₀σ_v0

式中σ_h=侧向土压力，σ_v0=初始总的竖向应力，K₀=侧向土压力系数，由下式计算：

K₀=1-sinθ

式中θ=砂土层的内摩擦角，通过《土工试验规程》(SL237-1999)三轴压缩试验SL237-017-1999确定。

更优选的，所述泥浆柱压力可按下列公式计算：

σ_n=γ_nh_n

式中：σ_n=泥浆柱压力，

γ_n=泥浆重度，

h_n=泥浆柱的埋深，设计埋深下0.5m。

优选地，第九步3)中，所述重锤的锤身为十字圆台体，锤底设置合金齿，合金齿按十字雪花状分布；重锤的详细构造可参见实用新型专利“[申请号为201320455844.6]，发明名称：一种地下连续墙成槽施工的有效冲岩装置”。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明的施工方法克服了现有施工方法在上覆砂土微风化花岗岩中施工困难或施工进度缓慢、成槽质量差等缺点和不足，实现微风化花岗岩中的高效、高精度、深嵌岩的成槽施工；本发明效果好，钻孔成功率100%；成槽速度快，工程周期缩减为传统的重锤夯击成槽工法的十分之一。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明地下连续墙槽壁的***孔位置及装药示意图；

图2为本发明一个展开的药包加工示意图；

图3为本发明上覆砂土微风化花岗岩中成槽施工步骤示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，用于某场地拟建一地铁车站，车站外包总长度为236.4m，区域内土层类型为上覆砂土的微风化花岗岩层，拟采用钻孔***的方式进行地下连续墙的成槽施工，成槽深度为18m，设计宽度800mm；施工步骤如图3所示。

本实施例所述施工方法的具体施工步骤如下：

步骤一、施工现场地质勘测，具体：

每隔50m布设钻探孔位，钻至22m深，然后取出岩芯，依据钻孔弯曲参数，确定待施工区域内岩面的埋深为11～15m，成槽入岩深度为3～7m，岩面性状是倾斜方向复杂，倾斜角为10°～25°，微风化花岗岩层的无侧限抗压强度的分布值在100～180MPa之间。

采用带孔隙水压力的静力触探法确定拟建基坑区域砂土层的性状，静力触探的测试深度为地表至中风化花岗岩岩面，沿基坑纵向每50m布置一个检验孔，且数量不少于3个；利用静力触探测出土体的贯入阻力和孔隙水压力与深度的关系曲线，并画出以孔隙水压力与贯入阻力之比为横轴，以贯入阻力与初始地层应力之比为纵轴的关系图，并将该图划分若干不同土性特征区以此代表不同土的类型；将实测的静力触探曲线的数据标于该图以判断场地土层的类型，并按下列公式确定砂土层的渗透系数：

$k=\frac{K_D\mathrm{Ua}{\mathrm{\γ}}_w}{2{\mathrm{\σ}}_{v0}^{\′}}$

式中：k=渗透系数，

K_D=无量纲水的渗透系数，

U=锥入速率，

a=孔压静力触探探头横截圆面的半径，

γ_w=土体容重，

σ_v0=初始总的竖向应力；

本实施例中，采用带孔隙水压力的静力触探法获取含隧道在内的浅层土的土层划分信息，由上至下依次为：上覆第四系全新统人工堆积层（Q^4ml）、冲洪积层（Q^4al+pl）、花岗岩及混合花岗岩残积层（Q^el），下伏燕山期花岗岩（γ⁵³）、加里东期混合花岗岩（M^γ3）；4个检测孔的砂土层渗透系数依次为：1.56、1.86、2.16、1.99m/d。

步骤二、确定采用微差预裂控制***方式破岩施工地下连续墙

本实施例中，所述的微差预裂控制***方式是除开挖区内按设计正常钻孔装药外，还沿设计开挖线周边钻一排孔并装药；起爆时，周边孔先爆，开挖区后爆；先爆的周边钻孔产生一条1-4cm的裂缝；后爆的开挖区***时，其冲击波的能量被周边缝所削弱，可以减少对周边缝外的区域的***冲击，这样可使设计线上的开凿边界平整。

步骤三、确定***参数，具体的：

按入微风化花岗岩5m、一次***施工的槽幅长度12m，在施工场地内选取试验段进行***施工，确定***参数为：砂土层钻孔直径150mm，岩层钻孔直径76mm，钻孔间距650mm，不耦合系数1.8，钻孔深度19m，间隔装药段堵塞长度0.6m，选用2#岩石乳化***，选用两发瞬发电***进行现场试爆确定相关参数为A=0.7，B=0.8，C=0.9，***单耗取值取1.3kg/m。如图1所示为本实施例的地下连续墙槽壁的***孔位置及装药示意图，如图2所示为本实施例的药包加工示意图。

步骤四、砂土层中成孔至岩层表面并出土，具体的：

平整场地，清除地面障碍物；根据现场平面和高程控制点、地下连续墙设计图、***参数及现场情况，确定钻孔位置；如图3（1）所示，潜孔钻机安装直径150mm的金刚石偏心钻头，钻头外设置钢套管护壁，潜孔钻机在已确定的钻孔位置钻进，边钻孔边接长套管，直至钻进中风化花岗岩岩面；如图3（2）所示，用外径130mm的螺旋取土机取出钻孔内土体。

本实施例中，所述的钻杆为圆形冲击钻杆，上端有锥形外螺纹，下端有锥形内螺纹，钻杆的两端开有扳手切口和打捞时用的环形槽以方便拧卸。

本实施例中，所述的钢套筒为直径146mm的薄壁钢筒；上端有锥形外螺纹，下端有锥形内螺纹，钢套筒的两端开有扳手切口和环形槽用以取出。

步骤五、辨别岩样，确定钻进至中风化花岗岩，具体的：

将砂土层钻头换成直径110mm的中空金刚石取芯钻头进行取芯，下伸至钻孔底部并向下钻进0.5m，取出中风化岩样0.5m且经现场施工员辨别岩样确认后，继续取芯0.5m，岩样无变化后，停止取芯钻孔；取出取芯钻头。

步骤六、下PVC管，用于保护***导线，具体的：

如图3（3）所示，向钢套管内***PVC管，边***边接长，待PVC管底部下至钻孔底部时，向PVC管内注水，注水时间为30min；PVC管接长至地面后，用钢锯将过长部分锯掉，控制PVC管比地面高100mm左右；如图3（4）所示，向PVC管底部***注浆管，水下注水泥浆，用于固定PVC管，防止砂土层中的水土流入PVC管和第七步中的岩层钻孔；如图3（5）所示，待水泥浆硬化后，用水泵将PVC管内水全部抽出，同时用千斤顶将钢套管拔出。

本实施例中，所述的PVC管外径90mm，管底用内径90mm堵头封堵，每节PVC管长4m，将PVC管***内径与该管外径相等的PVC管内搭接接长，胶水粘贴牢固。

本实施例中，所述的注水量为350L。

本实施例中，所述的水泥浆水灰质量配比为0.8：1，水泥浆拌制采用32.5级普通硅酸盐水泥，注浆压力控制在0.3MPa，注浆速度为5L/min，注浆时间为10min。

步骤七、岩层中成孔至设计埋深下1m，具体的：

如图3（6）所示，将潜孔钻机的取芯钻头换成直径76mm钨钢合金钻头，再次下伸钻头至PVC管底水泥浆表面处，钻进至设计槽壁下1m，边钻边施加高压风将石渣粉末吹出；如图3（7）所示，潜孔钻机拔出钻头，更换钨钢合金钻头为金刚石偏心钻头，在下一钻孔处钻进，按上述步骤循环作业，直至22个钻孔施工完毕，撤出潜孔钻机。

步骤八、装药***，如图3（8）所示，具体的：

根据设计装药量和钻孔深度，将加工好的药包和引线绑在竹竿上并将其下伸至钻孔孔底，完成单孔装药，待全部钻孔装药完毕后，检查每个孔的装药和引线；待全部钻孔装药完毕，检查无误后，用***将所有引线连接，准备起爆；做好***前准备工作，对爆区顶面覆盖钢板加冲孔锤，以防止个别飞石泥浆造成周围保护物的损害；设置安全警戒线，人员全部撤至安全地点；用***将所有引线连接，由***工程师启动***；待该槽幅***施工完毕后，进行下一槽幅的钻孔***。

本实施例中，所述的药包为2#岩石乳化***，药卷直径为60mm，单孔装药量4kg，一副地下连续墙用量56kg；采用56个非电***；堵塞材料为粗砂。

本实施例中，炮孔采用正向装药起爆，起爆***选用两发瞬发电***，且分别属于两个非电起爆网路，两套网路并联后起爆。

步骤九、施工导墙，如图3（9）所示；待一定范围内的地下连续墙成孔***施工完毕后，导墙施工，具体的：

如图3（10）所示，在泥浆护壁的条件下，用成槽机抓取上部砂土和碎岩；如图3（11）所示，在泥浆护壁的条件下，利用重锤冲孔、锤击岩面，每一锤击进尺施工完成后立即用成槽机挖出碎岩；用方锤清扫槽壁残余突出岩梗，连孔成槽；如图3（12）所示，用成槽机抓取槽底碎岩，成槽施工完成。

本实施例中，所述的导墙厚200mm、外放100mm、深度1.5m；采用混凝土现浇方式分段施工，每段长度为50m。

本实施例中，所述的泥浆配浆材料及配比为：水：膨润土：碳酸钠=1：0.04：0.0002。

本实施例中，所述的重锤质量为3t，轴心处为中空构造，轴心孔孔径120mm；重锤的锤身为十字圆台体，锤身中部用钢筋2捆扎；重锤的底面4上设置矽钢合金齿3，矽钢合金齿3按十字雪花状分布，相邻矽钢合金齿3通过钢筋2连接；重锤距离待冲岩面的提升高度为3m，锤击进尺为400mm；每一进尺施工完成后，立即用成槽机挖出碎岩；本步骤的施工顺序为由两侧向中间，先主冲孔后副冲孔。

本实施例中，所述的方锤锤面长1600mm、宽800mm，锤面四周加焊60mm厚、400mm高的矽钢合金齿。

本发明的施工方法克服了现有施工方法在上覆砂土微风化花岗岩中施工困难或施工进度缓慢、成槽质量差等缺点和不足，实现微风化花岗岩中的高效、高精度、深嵌岩的成槽施工；本发明效果好，钻孔成功率100%；成槽速度快，工程周期缩减为传统的重锤夯击成槽工法的十分之一。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，所述施工方法通过下列步骤实现：

第一步、施工现场地质勘测：通过钻孔取芯确定地下连续墙嵌岩深度范围内的微风化花岗岩的岩面性状、标准无侧限抗压强度的分布值；在此基础上根据地下连续墙的设计埋深确定地下连续墙的嵌岩深度；

第二步、确定破岩方法：对于无侧限抗压强度为100MPa以上的微风化花岗岩，采用微差预裂控制***方式；

第三步、确定***参数：

1)根据地下连续墙的设计槽幅宽度、设计埋深、一次***施工的槽幅长度和微差预裂控制***的设计原理，先预估炮孔参数，再通过第三步5)确定炮孔参数；

2)微风化花岗岩的无侧限抗压强度分布值为100～180MPa，确定选用2#岩石乳化***，***具有防水性能；

3)根据第二步中所述的微差预裂控制***方式，***选用微差毫秒电***，即间隔为十几毫秒至数百毫秒的延期电***；

4)根据岩石的无侧限抗压强度分布值并结合第三步5)确定***的线装药密度；线装药密度取值范围为1.0～1.5kg/m；按如下公式计算线装药量密度：Q＝Aa^Bσ^C；式中：Q为线装药密度；a为钻孔间距；σ为岩石无侧限抗压强度；A、B、C为待定系数，通过第三步5)现场试爆后再回归分析的方法确定；

5)***施工时需进行槽段试爆，在地下连续墙施工的场地内选取试验槽段，按经验选取第三步1)到4)中的***参数进行***施工，然后对试爆槽段钻孔取芯抽样，并根据抽样破碎情况调整***参数；重复上述槽段试爆步骤，直至岩石碎块可以被成槽机抓取，确定地下连续墙施工的钻孔直径、钻孔间距、不耦合系数、孔深、堵塞长度、线装药密度和钻孔间距；

第四步、砂土层中成孔至岩层表面并出土：

1)平整场地，清除地面障碍物；

2)根据现场平面和高程控制点、地下连续墙设计图、***参数和现场情况，确定钻孔位置；

3)安装有砂土层钻头的潜孔钻机在已确定的钻孔位置钻进，同时进行钢套筒护壁，边接钻杆边接钢套筒，直至钻进至中风化花岗岩岩面；

4)螺旋取土机取出钻孔内土体；

第五步、辨别岩样，确定钻进至中风化花岗岩：

1)将砂土层钻头换成取芯钻头，下伸至钻孔底部并向下钻进0.5m，取出中风化岩样0.5m且经确认为中风化花岗岩后，继续向下取芯0.5m，岩样无变化后，停止取芯钻孔；

2)取出取芯钻头；

第六步、下PVC管，用于保护***导线：

1)向钢套管内***PVC管，边***边接长；待PVC管底部下至钻孔底部时，向PVC管内注水；

2)PVC管接长至地面后，用钢锯将过长部分锯掉，控制PVC管比地面高100mm；

3)向PVC管底部***注浆管，水下注水泥浆，用于固定PVC管，防止砂土层中的水土流入PVC管和第七步中的岩层钻孔；

4)待水泥浆硬化后，用水泵将PVC管内水全部抽出，同时用千斤顶将钢套管拔出；

第七步、岩层中成孔至设计埋深下1m：

1)将潜孔钻机的取芯钻头换成岩层钻头，再次下伸钻头至PVC管底水泥浆表面处，钻进至设计槽壁下1m，边钻边施加高压风将石渣粉末吹出；

2)潜孔钻机拔出钻头，更换岩层钻头为砂土层钻头，在下一钻孔处钻进，按上述步骤循环作业，直到全部钻孔钻进完毕，撤出潜孔钻机；

第八步、装药***：

1)根据设计装药量和钻孔深度，将乳化***药包和引线绑在竹竿上并将其下伸至钻孔孔底，完成单孔装药，待全部钻孔装药完毕后，检查每个孔的装药和引线；

2)待全部钻孔装药完毕，检查无误后，用***将所有引线连接，准备起爆；

3)做好***前准备工作，启动***；

4)待该槽幅***施工完毕后，进行下一槽幅的钻孔***；

第九步、导墙施工，成槽施工完成。

2.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，第一步1)中：所述标准无侧限抗压强度的分布值是遵循土工试验规程，在无侧限条件下，施加轴向压力直至试样破坏所确定的土体抗压强度分布值；

所述钻孔取芯确定微风化花岗岩的岩面性状通过如下步骤获得：

①根据待成槽区域大小布设地质勘测孔的位置与数量，分别钻探至成槽施工所需的深度取出岩芯，并根据成槽区域大小和范围确定钻孔的数量和间距，测试孔位沿地下连续墙中轴线的两侧交错布置；

②通过钻孔取芯确定成槽施工区域的岩面深度与待挖厚度，确定岩石结构面与钻孔弯曲方向或地球磁北方向之间关系，所述岩石结构面是具有一定形态而且普遍存在的地质构造迹象的岩石平面或曲面，按力学性质不同分为挤压面、张裂面、扭裂面、压扭面、张扭面五种结构面性状；

③利用地球重力场，以铅垂线为基准，采用液面水平、悬锤的方法测定测点处倾斜方向的垂直平面上偏离铅垂线的角度，即顶角；

④利用地球磁场，以地球磁子午线为定向基准，用磁罗盘测量水平面上的钻孔轴线上某点切线方向与地球磁北方向的夹角，即方位角；

⑤利用扫描电子显微镜进行矿物微区测试，对取出岩芯进行微量元素和同位素测试，分析岩体的矿物组成，从而得到岩层的类别、温度、应力状态和结构面产状；

⑥根据顶角、方位角、矿物微区测试测试结果、受应力作用岩石的组构类型或干涉色对比和产生的应力矿物特征，推测出结构面的应力性质，确定岩石的岩面性状。

3.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，第三步1)中，所述炮孔参数包括钻孔直径、钻孔间距、不耦合系数、孔深和堵塞长度，其中：所述钻孔直径是根据设计槽幅宽度和一次***施工的槽幅长度确定，当设计槽幅宽度为600～1000mm、一次***施工的槽幅长度为12m时，钻孔直径的范围为50～150mm；质量要求高的工程，采用小的钻孔；

所述钻孔间距取钻孔直径的5～7倍，钻孔直径大于100mm时取小值，小于100mm时取大值，软弱破碎的岩石取小值，坚硬的岩石取大值，质量要求高的取小值，要求不高的取大值；

所述不耦合系数为炮孔内径与药包直径的比值，对于设计槽幅宽度为600～1000mm地下连续墙不耦合系数取1.5～2.5，不耦合系数值大时，表示药包与孔壁之间的间隙大，***后对孔壁的破坏小，反之对孔壁的破坏大；

所述孔深是根据地下连续墙的设计埋深确定，孔深取地面至地下连续墙的设计埋深以下0.5m～1.5m；

所述堵塞长度取炮孔直径的12～20倍。

4.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，所述第四步3)中：所述砂土层钻头为金刚石偏心钻头，钻头直径大于岩层***钻孔直径5～10mm，用于砂土层中钻孔；

所述潜孔钻机为用钻杆带动风动冲击器和钻头旋转破岩的钻孔设备；

所述的钻杆为一种圆形冲击钻杆；上端有锥形外螺纹、下端有锥形内螺纹用以连接钻头；钻杆的两端开有扳手切口和打捞时用的环形槽以方便拧卸；

所述钢套筒为直径比金刚石偏心钻头小5～10mm的薄壁钢筒，用以防止钻孔在砂土中塌孔；上端有锥形外螺纹、下端有锥形内螺纹用以连接；钢套筒的两端开有扳手切口和环形槽用以取出。

5.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，所述第四步4)中，所述螺旋取土机是安装有长螺旋状钻头的取土设备；将长螺旋状钻头***钻孔，通过旋转叶片将孔内土体取出；长螺旋状钻头的外径小于钢套筒的内径。

6.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，第五步1)中，所述取芯钻头为中空金刚石取芯钻头，钻头直径和砂土层中钻头相同。

7.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，第六步1)中，所述PVC管的直径比钢套管小，两根PVC管通过内径与其外径相等的接头PVC管搭接接长，并用胶水粘贴牢固。

8.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，第六步3)中，所述水泥浆水灰质量配比为0.8:1，水泥浆拌制采用32.5级普通硅酸盐水泥，注浆压力控制在0.1-0.4MPa，注浆速度为3-7L/min；注浆量为使PVC管底部封口防止钢套管拔出时发生塌孔的用量，可根据钢套管直径和PVC管直径粗略估计，并根据钻孔时岩石破裂情况调整实际注浆量。

9.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，所述第七步1)中：所述岩层钻头为钨钢合金钻头，钻头直径等于药包直径和不耦合系数的乘积，用于岩层钻孔；所述高压风通过风压机提供。

10.根据权利要求1所述的一种微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法，其特征在于，第八步3)中，所述***前准备工作即为对爆区顶面覆盖钢板加冲孔锤，以防止个别飞石泥浆造成周围保护物的损害；***时实施严格的安全警戒；***时人员全部撤至安全地点后方可起爆，***警戒距离不小于100m。