CN111749292B - 一种管线密集区地连墙成槽施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管线密集区地连墙成槽施工工艺，属于地连墙施工的技术领域，其包括以下步骤：管线勘测，确定地下管线位置；制作导墙并露出地下管线；根据管线位置对地连墙的整个施工范围进行槽段划分；利用旋挖钻机在管线一侧进行先导孔成孔；将喷导管安装在先导孔内；下放斜向潜水钻机对管线下方土体切削；利用气举反循环法将潜水钻机切削掉落到先导孔底部的土块由喷导管中排出，管线下方成槽。本发明具有无需进行地下管线改移即可进行地连墙成槽施工的优点，成槽的过程中不会对地下管线造成破坏，有利于加快施工进度，节省施工成本。

Description

一种管线密集区地连墙成槽施工工艺

技术领域

本发明涉及地连墙施工的技术领域，尤其是涉及一种管线密集区地连墙成槽施工工艺。

背景技术

地下连续墙（地连墙）是基础工程。传统地连墙的成槽方法是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。

现有授权公告号为CN102797252B的中国发明专利公开了一种地下连续墙的施工方法，具体步骤包括：导墙制作、测量放样及孔位布设、旋挖钻机引孔、采用液压抓斗成槽或冲孔桩机冲孔成槽、安装钢筋笼并灌浇混凝土；该现有技术在旋挖钻引孔形成引孔临空面后，采用液压抓斗和冲孔桩机冲孔相结合的方法进行成槽施工。

公布号为201711387822.X的中国发明专利申请公开了一种地下连续墙成槽的施工方法，该方法包括：将待开挖地按照地下连续墙的设计规格划分为多个开挖槽段，并在每个槽段的上方标记出多个待钻孔的钻孔位；制备钻孔时使用的泥浆；将旋挖钻机移至开挖地，并调整旋挖钻机至工作状态，将旋挖钻机的钻头对准其中一个钻孔位的中心；启动旋挖钻机，钻孔位采用递进式进行钻孔作业，每次递进的深度为2m～2 .5m；当采用跳钻法完成该槽段所有钻孔位的第一阶段钻孔作业时，采用液压抓斗抓除钻孔之间剩余的土石，形成第一槽体，然后进入到下一阶段的钻孔作业。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：城市的发展过程中在地下埋设了大量的管道用于城市供水、供电、燃气输送以及通信电缆保护等。在地下管线密集区，地连墙成槽的过程中由于管线的阻挡，上述抓斗成槽、冲孔成槽以及旋挖钻孔成槽的施工方法难以挖掘到地下管线下方的槽段。

发明内容

本发明的目的是提供一种管线密集区地连墙成槽施工工艺，本发明具有无需进行地下管线改移即可进行地连墙成槽施工的优点，成槽的过程中不会对地下管线造成破坏，加快施工进度，节省施工成本。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据施工要求，对施工区域范围内所有地下管线的位置、种类、直径、走向和埋深进行确定：

S2、测量放线，开挖导墙沟槽并将管线位于导墙沟槽内的部分完全露出；导墙沟槽人工清底、侧壁修整，在导墙沟槽侧壁以及导墙沟槽两侧绑扎钢筋后浇筑混凝土，完成导墙制作；

S3、根据管线位置，将待开挖地层划分为多个待成型地下连续墙施工槽段；

S4、在管线一侧确定先导孔孔位，利用旋挖钻机钻进完成先导孔成孔，成孔过程中同时进行泥浆护壁；

S5、将双层喷导管垂直放入先导孔孔底，喷导管顶端高出地面，喷导管的外管连通空压机；

S6、将潜水钻机斜向放入先导孔内并使潜水钻机的钻头朝向管线下方的土体；

S7、利用潜水钻机从上到下对管线下方的土体斜向钻进切削，产生的土块落入先导孔底部后在空压机产生的高压气体和喷导管内管中的水混合后形成的气水混合物的带动下由喷导管顶部的开口排出；排出的三相流体经沉淀后的泥浆重新进入先导孔循环；

S8、重复步骤S4-S7，对管线另一侧以及施工槽段的其他管线下方的土体进行成槽，直到完成整个施工槽段管线下方的成槽作业；

S9、对管线施工槽段的槽壁和槽底进行清理。

通过采用上述技术方案，在管线密集区的地连墙成槽施工中，能够对管线下方的土体进行清除。斜向设置的潜水钻机在先导孔内能够上下移动并将钻头伸入到管线下方对管线下方的土体进行切削，使破碎的土体落入先导孔底部，之后通过气举反循环的方法将土渣在气水混合物的带动下从先导孔底部进入喷导管并由喷导管顶部排出，实现管线下方的成槽作业。上述技术方案不用对地连墙施工中的障碍管线进行改移，从而加快了施工进度，并且节省了施工成本。

本发明进一步设置为：所述先导孔的宽度、深度均与地连墙的设计深度和宽度相等。

通过采用上述技术方案，实现先导孔的一次成孔，不用分段钻进，使潜水钻机一次就能够在先导孔中钻进到设计深度，避免了多次作业，从而简化了施工流程，保证施工进度。

本发明进一步设置为：所述管线的中轴线位于单幅地连墙施工槽段的中间位置。

通过采用上述技术方案，能够使潜水钻机对管线下方两侧的土体实现彻底的切削，避免两侧分布不均导致管线下方存在土体无法切削到的情况发生。

本发明进一步设置为：所述导墙上设置有保护管线的防护体。

通过采用上述技术方案，对管线进行保护，防止在成槽作业的过程中使管线因碰撞等原因产生损坏。

本发明进一步设置为：所述防护体包括位于管线两侧的防护板，所述防护板长度与导墙之间的宽度匹配，所述防护板之间位于管线上方的位置设置有分别与防护板焊接的固定筋；所述防护体固定在导墙上。

通过采用上述技术方案，能够方便地实现对管线的保护，安装和拆卸容易。

本发明进一步设置为：所述防护板与管线之间留有距离，所述防护板的底端低于管线的底端；所述防护板与管线之间的空隙内填充软性材料。

通过采用上述技术方案，在防护板与管线之间形成空隙，即使碰撞防护板也不会影响管线，防护板底端低于管线底端能够对管线起到更好的保护作用。

本发明进一步设置为：所述潜水钻机固定在钻架上，所述钻架包括竖向设置的固定板，所述固定板朝向喷导管的一侧上设置有夹持喷导管的夹板，所述固定板背离喷导管的一侧设置有向上倾斜的支撑板，所述潜水钻机固定在支撑板上从而使潜水钻机向上倾斜。

通过采用上述技术方案，将潜水钻机安装在钻架上并实现潜水钻机的斜向设置，钻机能够以喷导管为轨道上下运动，能够更好地对潜水钻机的钻进过程进行控制。

本发明进一步设置为：所述喷导管顶部管口高出地面不小于2 m。

通过采用上述技术方案，由于三相流体从喷导管顶部管口排出，将管口设置为高于地面不小于2m能够使管口与三相流体的盛接装置之间形成高度差，便于将三相流体输送到盛接装置内。

本发明进一步设置为：所述先导孔成孔后，用测绳下挂重物测量检查孔深深度。

通过采用上述技术方案，对先导孔的深度进行检测，确保先导孔的孔深达到设计深度。

本发明进一步设置为：所述地连墙的剩余槽段利用地连墙抓槽机和/或旋挖钻机进行成槽。

通过采用上述技术方案，对地连墙施工区域的其他非管线槽段快速施工，保证施工速度。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.利用气举反循环方法结合斜向设置的潜水钻机实现对管线密集区地连墙的成槽施工，能够方便对管线下方的土体进行清理，避免了施工过程中需要对管线进行改移的作业，从而加快了施工进度，节省了施工成本；

2.通过旋挖钻机对先导孔一次成孔，使的潜水钻机在先导孔中能够直接钻进到设计深度，从而避免了多段作业；

3.在导墙制作完成后，在管线周围设置保护体，避免在成槽作业的过程中对管线碰撞等意外造成管线损坏。

附图说明

图1是本发明的管线密集区地连墙成槽施工工艺的流程图；

图2是本发明的管线密集区地连墙成槽施工工艺现场施工示意图；

图3是本发明的管线密集区地连墙成槽施工工艺的先导孔的结构示意图；

图4是本发明的管线密集区地连墙成槽施工工艺的喷导管的剖面结构示意图；

图5是本发明的管线密集区地连墙成槽施工工艺的管线防护体的结构示意图；

图6是本发明发的管线密集区地连墙成槽施工工艺的潜水钻机工作状态示意图；

图7是本发明的管线密集区地连墙成槽施工工艺钻架的结构示意图。

图中，1、导墙；11、导墙沟槽；12、导轨；2、先导孔；3、喷导管；31、内管；32、外管；4、潜水钻机；41、钻架；411、固定板；412、夹板；413、支撑板；5、管线；6、防护体；61、防护板；62、固定筋；63、支撑柱；7、渣斗；8、吊架；9、空压机。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种管线密集区地连墙成槽施工工艺的流程图。地连墙开挖施工区域地下埋设有密集的供水、燃气、电力等管线5，由于受到管线5的影响，无法使用常规的钻机引孔配合抓槽机成槽施工方法进行地连墙的开挖成槽作业。

本实施例的管线密集区地连墙成槽施工工艺具体包括如下步骤：

S1、管线勘测：根据施工要求，对施工区域范围内所有地下管线5的位置、种类、直径、走向和埋深进行确定，并进行标注。

S2、导墙制作和管线防护：参照图2、图3，测量放线，利用挖掘机配合人工进行导墙沟槽11的开挖，将管线5位于导墙沟槽11中的部分完全开挖露出且导墙沟槽11的深度大于管线5深度，管线5与导墙沟槽11的槽底之间形成空隙；人工清底，侧壁修整；导墙沟槽11及导墙沟槽11两侧施工道路钢筋绑扎，导墙沟槽11侧壁浇筑形成导墙1。

参照图3、图5，在完成导墙1制作后进行管线5的防护，根据管线5直径以及管线5在导墙沟槽11内的角度，在导墙沟槽11内位于管线5两侧设置防护体6。

防护体6包括位于管线两侧的防护板61。防护板61长度与导墙1之间的宽度匹配，防护板61与管线5之间留有距离，本实施例中管线5与防护板61之间的距离不小于5cm。防护板61的底端位于管线5下方，本实施例中防护板61伸入管线5下方的长度不小于30cm。本实施例中的防护板61为2cm厚的钢板。在相对的防护板61之间位于管线5上方的位置设置有分别与防护板61焊接固定的固定筋62。将防护板61的顶端利用支撑柱63固定在导墙1上。

在防护板61与管线5之间的空隙内填充软性材料，如油毡，保证后期无渗漏水。

S3、施工槽段划分：根据横穿管线5位置，对地下连续墙施工槽段进行分幅，分幅以管线5保护幅为地连墙首开幅，向两端进行地下连续墙分幅线调整，将待开挖地层划分为多个待成型地下连续墙施工槽段，使地下管线5的中轴线位于单幅地线连续墙施工槽段的中间位置。

S4、先导孔成孔：参照图2、图3，根据管线5位置在管线5一侧确定先导孔2孔位，通过架设在吊架8上的旋挖钻机成孔，成型后的先导孔2的宽度、深度均与地连墙的设计宽度和深度相等，旋挖钻机钻进的同时进行制备泥浆的注浆。先导孔2成孔后，及时进行验孔，用测绳下挂0.5kg重物测量检查孔深是否达到设计深度。

在导墙1两侧顶面上沿导墙1的长度方向分别设置有导轨12，吊架8位于导轨12上并能沿导轨12移动，从而能够将吊架8方便地移动到预设位置。

S5、喷导管安装：参照图3、图4，将喷导管3垂直***先导孔2孔底，喷导管3为双壁导管，包括内管31和外管32，其中外管32为送气管，内管31为排浆管。外管32的底部高于内管31的底部，外管32的底部通过气-水混合器与内管31连通。

参照图2，喷导管3顶端管口高出地面不小于2m。喷导管3的外管32顶部封闭并连通空压机9。

S6、潜水钻机安装：参照图2、图6，将潜水钻机4倾斜安装在钻架41上，钻架41安装在喷导管3外部并能够在吊架8的作用下沿喷导管3运动，潜水钻机4钻头朝向管线5下方的土体。潜水钻机4的数量为两个。潜水钻机4可伸缩从而能够将钻头伸入到管线5下方的土体。

参照图6、图7，钻架41包括竖向设置的固定板411，固定板411的宽度与先导孔2的宽度匹配。固定板411朝向喷导管3的一侧上设置有与喷导管3滑动连接的夹板412，在固定板411和夹板412的配合下钻架41能够在钢索的拉动下沿喷导管3的轴向上升和下降。

固定板411背离喷导管3的一侧设置有向下倾斜的支撑板413，潜水钻机4固定在支撑板413上从而使潜水钻机4斜向下倾斜。

S7、地连墙成槽：参照图2、图6，在吊架8的作用下使潜水钻机4从上到下对管线5下方的土体斜向钻进切削，潜水钻机4切削产生的土块及土屑落入先导孔2中；同时启动空压机9向先导孔2底部输送高压气体，气体、泥浆和泥形成的三相流体从喷导管3的内管31顶部开口中喷出，成槽的过程中不断向先导孔2中补浆；当潜水钻机4钻进到设计深度后停止钻进。

本实施例中的成槽方法采用气举反循环法，空气在空压机9的作用下进入外管32中到达先导孔2下部，之后经设置在喷导管3下部内管31和外管32连接处的气-水混合器进入内管31，高压气体与泥浆水混合形成密度小于水的气水混合物，由于气体连续不断地输入先导孔2底部，使内管31 的泥浆密度小于外管32外侧的泥浆密度，形成内管31与先导孔2中泥浆压力差。潜水钻机4钻进切削的土体落入先导孔2底部在气水混合物的带动下从内管31中排出。

在导轨12上设置与喷导管3的顶端出口相对的渣斗7。渣斗7用于盛装从喷导管3中排出的三相流体，达到一定量后将渣斗7运到沉淀池后进行沉淀，沉淀后的泥浆重新进入泥浆池并在泥浆泵的作用下循环进入先导孔2中起到挖槽护壁和土渣输送的作用。

S8、重复步骤S4-S7的方法对管线5另一侧以及该槽段其他管线5下方的土体进行成槽作业。

S9、对剩余槽段利用地连墙抓槽机和/或旋挖钻机进行成槽，直到整个地连墙成槽完成，抓槽机要与管线5保持一定的施工安全距离，保证土体挖空且不碰触管线5。

S10、清槽：对槽壁进行刷壁清理，并进行槽底沉渣清理，等待下放钢筋笼。

本发明采用气举反循环方法在不破坏地线管线5的情况下，对地下连续墙进行施工，能够解决障碍管线5对地连墙施工的困扰，从而加快施工进度，节省施工成本。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据施工要求，对施工区域范围内所有地下管线（5）的位置、种类、直径、走向和埋深进行确定；

S2、测量放线，开挖导墙沟槽（11）并将管线（5）位于导墙沟槽（11）内的部分完全露出，导墙沟槽（11）的深度大于管线（5）的深度；导墙沟槽（11）人工清底、侧壁修整，在导墙沟槽（11）侧壁以及导墙沟槽（11）两侧绑扎钢筋后浇筑混凝土，完成导墙（1）制作；

导墙（1）完成后进行管线（5）防护，所述导墙（1）上设置有保护管线（5）的防护体（6），所述防护体(6)包括位于管线(5)两侧的防护板(61)，所述防护板(61)长度与导墙(1)之间的宽度匹配，所述防护板(61)之间位于管线（5）上方的位置设置有分别与防护板(61)焊接的固定筋(62)；所述防护板（61）利用支撑柱（63）固定在导墙（1）上；

S3、根据管线（5）位置，对地下连续墙施工槽段进行分幅，分幅以管线（5）保护幅为地连墙首开幅，向两端进行地下连续墙分幅线调整；将待开挖地层划分为多个待成型地下连续墙施工槽段；

S4、在管线（5）一侧确定先导孔（2）孔位，利用旋挖钻机钻进完成先导孔（2）成孔，成孔过程中同时进行泥浆护壁；

S5、将双层喷导管（3）垂直放入先导孔（2）孔底，喷导管（3）顶端高出地面，喷导管（3）包括内管（31）和外管（32），其中外管（32）为送气管，内管（31）为排浆管，外管（32）的底部与内管（31）连通，喷导管（3）的外管（32）连通空压机（9）；

S6、将可伸缩潜水钻机（4）安装在钻架（41）上，钻架（41）安装在喷导管（3）外部并能够在吊架（8）的作用下沿喷导管（3）运动，潜水钻机（4）斜向放入先导孔（2）内并使潜水钻机（4）的钻头朝向管线（5）下方的土体；

S7、利用潜水钻机（4）从上到下对管线（5）下方的土体斜向钻进切削，产生的土块落入先导孔（2）底部后在空压机（9）产生的高压气体和喷导管（3）内管（31）中的水混合后形成的气水混合物的带动下由喷导管（3）顶部的开口排出；排出的三相流体落入地面上的可移动渣斗（7）中，渣斗（7）排出的三相流体运到沉淀池进行沉淀处理，经沉淀后的泥浆重新进入先导孔（2）循环；

S8、重复步骤S4-S7，对管线（5）另一侧以及施工槽段的其他管线（5）下方的土体进行成槽，直到完成整个施工槽段管线（5）下方的成槽作业；

S9、对管线（5）施工槽段的槽壁和槽底进行清理。

2.根据权利要求1所述的管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于：所述先导孔（2）的宽度、深度均与地连墙的设计深度和宽度相等。

3.根据权利要求1所述的管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于：所述管线（5）的中轴线位于单幅地连墙施工槽段的中间位置。

4.根据权利要求1所述的管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于：所述防护板（61）与管线（5）之间留有距离，管线（5）与防护板（61）之间的距离不小于5cm，所述防护板（61）的底端低于管线（5）的底端，防护板（61）伸入管线（5）下方的长度不小于30cm；所述防护板（61）与管线（5）之间的空隙内填充软性材料。

5.根据权利要求1所述的管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于：所述钻架(41)包括竖向设置的固定板(411)，固定板（411）的宽度与先导孔（2）的宽度匹配，所述固定板(411)朝向喷导管(3)的一侧上设置有夹持喷导管(3)的夹板(412)，所述固定板(411)背离喷导管(3)的一侧设置有向上倾斜的支撑板(413)，所述潜水钻机(4)固定在支撑板(413)上从而使潜水钻机(4)向下倾斜。

6.根据权利要求1所述的管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于：所述喷导管（3）顶部管口高出地面不小于2 m。

7.根据权利要求1所述的管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于：所述先导孔（2）成孔后，用测绳下挂重物测量检查孔深深度。

8.根据权利要求1所述的管线密集区地连墙成槽施工工艺，其特征在于：所述地连墙的剩余槽段利用地连墙抓槽机和/或旋挖钻机进行成槽。

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