CN104314071A - 一种通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，此通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法通过旋挖机成槽，可达到更高的自动化程度，且旋挖机成槽施工步骤的钻进能力强、取土速度快，可适用于更多地况环境下，特别是密集的城市建筑群中和毗邻地铁隧道旁施工的地下连续墙工程，此发明用于建筑施工领域。

Description

一种通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法。

背景技术

随着城市高速发展，城市土地日趋紧张，高层和超高层建筑大量涌现，深基坑在当今的城市高层建筑中已经比较普遍，二层至五层地下室的设计，大大节约了城市建设用地。由于基坑周围环境和施工场地的限制，地下连续墙因其刚度大、整体性好等优点被广泛应用于大型深基坑施工中。

地下连续墙开挖技术起源于欧洲。它是根据打井和石油钻井使用泥浆和水下浇注混凝土的方法而发展起来的，1950年在意大利米兰首先采用了护壁泥浆地下连续墙施工，20世纪50～60年代该项技术在西方发达国家及前苏联得到推广，成为地下工程和深基础施工中有效的技术。

经过几十年的发展，地下连续墙技术已经相当成熟，其中以日本在此技术上最为发达，目前地下连续墙的最大开挖深度为140m，最薄的地下连续墙厚度为20cm。

1958年，我国水电部门首先在青岛丹子口水库用此技术修建了水坝防渗墙，到目前为止，全国绝大多数省份都先后应用了此项技术。地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法，而被用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段，基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料，现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构，更被用于大型的深基坑工程中。

地下连续墙施工设备主要包括成槽挖掘机械，泥浆制配、处理机具，混凝土灌筑设备，槽段接头机具等四部分，其中最重要的就是成槽挖掘机械。

目前地下连续墙成槽挖掘机械常采用的有以下几种设备：

抓斗式成槽挖掘机是当前国际及国内得到最普通应用的主要成槽机类型，结构简单，易于操作维修，运转费用低，广泛应用在较软弱的冲积地层。机械式钢丝绳抓斗和伸缩杆式液压抓斗是目前最常使用的两种抓斗式成槽挖掘机。但是，抓斗式成槽挖掘机不适用于大块石、漂石、基岩等工况施工，当标准贯入度值较大时，效率很低。

冲击式成槽机是在兼有排土功能的钻筒端部安装上冲击钻机，操作各种形状的冲击钻头，可以反复挖掘，横向移动，适用于中等规模的地下连续墙的施工，设备简单，操作容易，对地质条件适应性良好，适用一般软土地层，也可使用砂砾石、卵石、基岩，设备低廉。但工效低，成槽质量差，国际及国内采用此种方法进行地下连续墙施工的已越来越少。但是，冲击式成槽机的功效低，成槽时的振动波向四周传播，会给周围设施造成危害。

液压滚铣式成槽机是为适应于极坚硬地层和岩石中的构筑深部地下连续墙的需要而开发的一种新型挖掘机。液压滚铣式成槽机挖槽深度可达100m，并确保槽的垂直度在2‰以下，其特点是工效快，适用不同地质条件，包括基岩。但此类设备昂贵，成本高，不适用漂石、大孤石等地层。

多头钻成槽机是一种以潜水电动机为动力，通过多轴旋转钻头的无钻杆的钻机。这种钻机由于无需安装钻杆节省了时间，动力靠近钻头，所以功率消耗小，利用重力定向，钻孔垂直精度高。其特点是挖掘速度快，机械化程度高，但是此类成槽机不适用卵石、漂石地层，更不能用于基岩，且设备体积自重大。

我国现在最常使用的抓斗成槽机适用于较松软的土质，土层N值超过30则挖掘速度会急剧下降。在进入岩石层或坚硬地层施工时，需要冲孔机配合作业。冲孔机是靠桩锤的自由落体产生的冲击力进行挖掘，故对岩层的挖掘速度远远比对土层的低，所以在入岩阶段，冲孔机工效会大大降低。

为解决目前抓斗成槽机械入岩功效低、环境污染大等缺点，本发明利用旋挖钻机成槽自动化程度高、钻进能力强、取土速度快等特点，用于土层为填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、各类风化岩等岩土层的深基坑地下连续墙工程，特别是密集的城市建筑群中和毗邻地铁隧道旁施工地下连续墙工程。

发明内容

    为解决上述问题，本发明提供一种自动化程度更高且施工效率更快的通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1) 、通过挖掘机进行连续墙导墙施工；

2) 、沿连续墙导墙的墙壁覆盖泥浆进行护壁；

3) 、采用旋挖机沿连续墙导墙跳挖成槽，形成连续墙体；

4) 、通过泵吸反循环进行槽底清孔换浆；

5) 、制作钢筋笼，并在所述钢筋笼上焊接工字钢接头，然后将钢筋笼对准单元槽段中心***成槽内；

6) 、进行水下混凝土的施工。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤3）中，通过旋挖机施工成槽钻孔时，位于成槽中段的孔均与两侧的孔相交，施工顺序为先施工中间间隔一孔的相邻的两孔，再施工相邻的所述两孔间的连接孔。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤1）中，所述连续墙导墙的深度为1m～2m间，所述连续墙导墙均为现浇钢筋混凝土结构，所述连续墙导墙的沿成槽长度方向的横截面为正“L”型和倒“L”型。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤2）中，进行护壁的泥浆的比重为1.05g/cm3～1.25g/cm3，漏斗粘度为18s～35s，失水量小于25ml/30min，含砂率小于6%。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤4）中通过泵吸反循环进行槽底清孔换浆，清孔时间大于或者等于30分钟，清孔泵底离槽底距离为200mm～500mm，泥浆比重应小于或者等于1.2，含砂率小于或者等于8%，粘度小于或者等于28S。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤6）中，成槽长度小于4米时，采用一根导管浇筑混凝土；成槽长度大于4米且小于6米时，采用两根导管浇筑混凝土；成槽长度大于6米时，采用三根导管浇筑混凝土。

进一步作为本发明技术方案的改进，各所述导管间的距离不大于3米。

本发明的有益效果：此通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法通过旋挖机成槽，可达到更高的自动化程度，且旋挖机成槽施工步骤的钻进能力强、取土速度快，可适用于更多地况环境下，特别是密集的城市建筑群中和毗邻地铁隧道旁施工的地下连续墙工程。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例步骤3）成槽顺序示意图。

具体实施方式

本发明为一种通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1) 、通过挖掘机进行连续墙导墙施工；

2) 、沿连续墙导墙的墙壁覆盖泥浆进行护壁；

3) 、采用旋挖机沿连续墙导墙跳挖成槽，形成连续墙体；

4) 、通过泵吸反循环进行槽底清孔换浆；

5) 、制作钢筋笼，并在所述钢筋笼上焊接工字钢接头，然后将钢筋笼对准单元槽段中心***成槽内；

6) 、进行水下混凝土的施工。

此通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法通过旋挖机成槽，可达到更高的自动化程度，且旋挖机成槽施工步骤的钻进能力强、取土速度快，可适用于更多地况环境下，特别是密集的城市建筑群中和毗邻地铁隧道旁施工的地下连续墙工程。

作为本发明优选的实施方式，步骤3）中，通过旋挖机施工成槽钻孔时，位于成槽中段的孔均与两侧的孔相交，施工顺序为先施工中间间隔一孔的相邻的两孔，再施工相邻的所述两孔间的连接孔。

参照图1，连续墙采用旋挖钻机跳挖成槽，按1、3、2、5、4、7、6、8顺序钻孔。

作为本发明优选的实施方式，步骤1）中，所述连续墙导墙的深度为1m～2m间，所述连续墙导墙均为现浇钢筋混凝土结构，所述连续墙导墙的沿成槽长度方向的横截面为正“L”型和倒“L”型。

连续墙导墙内净宽度的设计比墙厚大30mm，导墙顶面比施工道路高100mm～200mm，深度一般在1m～2m之间。连续墙导墙落在原土层上，连续墙导墙开挖采用挖掘机，人工配合清底、夯填、整平。在混凝土强度达到70%时拆除模板，连续墙导墙拆模后，必须立即在两片导墙间加设横向木枋对撑，水平间距为1.5m，上下两道，连续墙导墙的施工接缝位置必须与连续墙接头位置错开。

作为本发明优选的实施方式，步骤2）中，进行护壁的泥浆的比重为1.05g/cm3～1.25g/cm3，漏斗粘度为18s～35s，失水量小于25ml/30min，含砂率小于6%。泥浆制备宜采用膨润土，当用粘土代替时，其含砂率不大于4%，造浆率不小于5m3/t，塑性指数不小于25，泥浆用水的PH值宜为中性，钙离子浓度小于100PPm。

作为本发明优选的实施方式，步骤4）中通过泵吸反循环进行槽底清孔换浆，清孔时间大于或者等于30分钟，清孔泵底离槽底距离为200mm～500mm，泥浆比重应小于或者等于1.2，含砂率小于或者等于8%，粘度小于或者等于28S。

使用接头钢刷对接头进行刷洗，清除槽段工字钢表面附着的泥皮，以保证接头处钢板与混凝土的有效粘结，以防接头处漏水。

作为本发明优选的实施方式，步骤6）中，成槽长度小于4米时，采用一根导管浇筑混凝土；成槽长度大于4米且小于6米时，采用两根导管浇筑混凝土；成槽长度大于6米时，采用三根导管浇筑混凝土。

作为本发明优选的实施方式，各所述导管间的距离不大于3米。

钢筋笼在钢平台上制作，钢筋的连接方式采用焊缝焊接，同一截面的接口率不大于50%，为保证起吊过程中不发生变形或扭曲，在钢筋笼内部配置2～4榀纵向桁架，桁架主筋宜采用HRB400级钢筋，钢筋直径不小于20mm。较长的钢筋笼可分段制作，分段起吊，上下段钢筋笼采用帮条焊连接，搭接长度为60倍钢筋直径，钢筋接头位置设在墙体弯矩较小处。

***钢筋笼时，使钢筋笼对准单元槽段的中心，垂直而又准确的***槽内。钢筋笼进入槽内时，吊点中心必须对准槽段中心，然后徐徐下降，此时必须注意不要因起重臂摆动或其他影响而使钢筋笼产生横向摆动，造成槽壁坍塌，安放钢筋笼后及时用测绳测量沉渣厚度，若孔底沉渣厚度不满足要求，则通过导管压入清浆，进行第二次清孔。

工字钢接头具有整体性、抗渗性好等优点，为确保连续墙的质量，采用工字钢接头施工工艺。在加工钢筋笼时，将工字型钢接头与钢筋笼整体焊接，工字钢板底部为连续墙底面标高上250mm，顶部为连续墙顶面标高上500mm。工字钢板上焊接宽为200mm、厚度为 1mm的钢板，下笼后接头处回填砂袋防止混凝土绕流。.

为确保混凝土的质量符合设计要求及满足施工工艺要求的需要，混凝土采用双掺技术，掺入适量的磨细粉煤灰及外加剂，提高混凝土的和易性，混凝土的坍落度控制在180mm～220mm，初凝时间≤4h，水灰比≤0.55，水泥用量≥370kg/m3，含砂率控制在40%~50%。

单元槽段长度L≤4m采用一根导管浇筑，4m＜L≤6m采用两根导管，L＞6m采用三根导管，防止混凝土液面不均匀上升。同时使用多根导管灌注时，其间距不应大于3m，距槽段端部不得超过1.5m。各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土应在终凝前浇筑完毕，终浇混凝土高程应高于设计要求0.5m，以保证墙顶质量。

混凝土初灌量应确保导管下口一次埋入混凝土浇筑面以下不少于800mm。导管埋入混凝土深度宜为2m～4m，浇筑液面上升速度不宜小于3m/h，不将导管提出混凝土浇筑面。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、通过挖掘机进行连续墙导墙施工；

2）、沿所述连续墙导墙的墙壁覆盖泥浆进行护壁；

3）、采用旋挖机沿连续墙导墙跳挖成槽，形成连续墙体；

4）、通过泵吸反循环进行槽底清孔换浆；

5）、制作钢筋笼，并在所述钢筋笼上焊接工字钢接头，然后将钢筋笼对准单元槽段中心***成槽内；

6）、进行水下混凝土的施工。

2.根据权利要求1所述的通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于：所述步骤3）中，通过旋挖机施工成槽钻孔时，位于成槽中段的孔均与两侧的孔相交，施工顺序为先施工中间间隔一孔的相邻的两孔，再施工相邻的所述两孔间的连接孔。

3.根据权利要求1或2所述的通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述连续墙导墙的深度为1m～2m间，所述连续墙导墙均为现浇钢筋混凝土结构，所述连续墙导墙的沿成槽长度方向的横截面为正“L”型和倒“L”型。

4.根据权利要求1或2所述的通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于：所述步骤2）中，进行护壁的泥浆的比重为1.05g/cm3～1.25g/cm3，漏斗粘度为18s～35s，失水量小于25ml/30min，含砂率小于6%。

5.根据权利要求1或2所述的通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于：所述步骤4）中通过泵吸反循环进行槽底清孔换浆，清孔时间大于或者等于30分钟，清孔泵底离槽底距离为200mm～500mm，泥浆比重应小于或者等于1.2，含砂率小于或者等于8%，粘度小于或者等于28S。

6.根据权利要求1或2所述的通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于：所述步骤6）中，成槽长度小于4米时，采用一根导管浇筑混凝土；成槽长度大于4米且小于6米时，采用两根导管浇筑混凝土；成槽长度大于6米时，采用三根导管浇筑混凝土。

7.根据权利要求6所述的通过旋挖机进行地下连续墙施工的方法，其特征在于：各所述导管间的距离不大于3米。