地下连续墙施工多头钻机工法

1、地下连续墙施工多头钻机工法(YJGF-01-91)上海宝钢冶金建设公司第五工程公司随着现代施工技术的发展，特别是城市中地下深基础工程的增多，地下连续墙工程正被日益广泛地应用。以多头钻机为成槽设备的地下连续墙工法，以其杰出的墙体工程质量在众多的地下连续墙工法中，独树一帜。上海宝钢冶金建设公司第五工程公司经过六年多来的配套改造、探索实践及总结提高，逐渐形成了一整套有自己特色的以多头钻机为成槽设备的地下连续墙施工工法。一、特点地下连续墙施工多头钻机工法，就是由多头钻机在泥浆护壁下，在地下钻出一段狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼，浇灌混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段，最后把这些墙段逐一连接成连续的地下墙壁，

2、这就是本工法的工艺原理。采用本工法施工地下连续墙，具有下列特点：1.墙壁表面平整钻机挖槽过程中五个旋转钻头及侧刀对周围土体没有冲击和振动，不象其他抓斗或铲斗那样一个槽段挖掘要经多次频繁的上下运动，使槽壁面备受擦碰和振动作用，槽壁面平整度差，且容易导致槽壁坍塌。因此多头钻机施工的地下连续墙是最有条件直接用作主体结构墙体的。2.墙体垂直度好多头钻机钻头在自重状态下自然垂直度极佳，同时钻机配有垂直度显示仪及液压纠偏装置，使钻机在挖槽过程中垂直度可随时得到检查和矫正。3.挖掘效率高由于本工法采用泥浆反循环方式，钻头旋削下泥土立即被泥浆带走，因此钻头钻进速度快(一般进尺为5m/h，最高可达20m/h)。

3、尤其在大深度的地下连续墙工程中，钻机成槽效率明显优于频繁上下的抓斗。4.控制深度准确多头钻机装有深度显示仪，其深度精度为厘米级。5.混凝土浇灌无超量由于多头钻机成槽有壁面平整、深度准确等特点，因此浇灌量符合理论计算值，无超灌现象。6.对周边地基无扰动多头钻机成槽垂直、平整，操作时无振动、无噪声，而且不易坍方，它可以贴近原有建、构筑物基础施工。7.更好地控制泥浆质量由于泥浆通过沉淀池、震动筛及旋流器等多级处理，泥浆在施工过程中经严格检测及处理，从而更好地控制泥浆质量。8.适用范围广它适用于各类粘土、粉土、砂层、粒径小于150mm的砾石层及风化岩层等地质条件。二、工艺流程(1)施工工艺流程的示意图

4、如图1所示。(2)施工工艺流程如图2所示。(3)流程框图中第18表示一个槽段施工中的各工序流程，各槽段以此周而复始。(4)槽段挖掘应根据槽段平面划分图合理安排成槽作业顺序，不论是按“顺槽法”还是“跳槽法”，安排成槽作业顺序，都应力求使钻机在施钻时二侧有相同的邻界条件。(5)为了减少墙体接头，加快施工速度，尽可能采用较大长度的槽段(如三幅式)，此时宜采用“跳槽法”安排作业顺序。“跳槽法”施工时，槽段及各幅施钻顺序安排(以三幅式为例)如图3所示。(6)在采用“跳槽法”施工时，其后继槽段施工时没有“放接头管”和“拔接头管”工序。三、施工要点1.大临设施(1)要有足够电源，以满足钻机、泥浆处理设备、钢

5、筋加工、焊接机械等施工机械用电要求。(2)要有足够自来水水源，一般有75mm100mm水管通往现场即可。(3)要有畅通的道路，以满足施工车辆通行要求。现场道路尽可能采用混凝土路面，并与导墙相接，以减少车辆荷载及振动对槽壁影响，同时防止现场排水渗水导墙背部而造成导墙下土体塌陷及滑移。(4)组织好现场排水。一般应在场地四周设置排水沟和集水井，将场地排水有组织地排入附近下水道或排出场外。(5)泥浆池(箱)设施容量设计原则：1)新浆贮备量V(最大槽段容积)。2)泥浆再生循环池容量V21.503)废浆池容量V34mS(最大槽段平面面积)。4)泥浆池(箱)总容量V。(6)泥浆池一般可砌筑半地下式砖池(结构

6、示意见图4所示)，池内可根据不同功能分隔成若干格，各格之间应有可控贯通口。(7)震动筛、旋流器处理后废浆排入废浆池内。震动筛排出土渣可直接装车拉走，也可临时倾入积泥坑，以待集中拉运至废弃场。2.导墙工程(1)导墙结构选择：根据多头钻机荷载分布特点，导墙一般采用现浇钢筋混凝土，深度约1.5m(可根据土质情况调整)。常用导墙结构型式主要有“L”型及倒“L”型(如图5所示)。倒“L”型结构的主要优点是墙背土体为原状土，且与导墙结合严密不易漏浆，宜优先采用。(2)导墙顶部须高于地面100mm以上。(3)导墙必须筑于坚实的地基上，不得以杂填土等透水土层为地基。(4)导墙背部若需回填，应以粘性土料分层夯实

7、。(5)导墙拆模后，应及时进行墙间支撑。支撑间距一般1.5m，上下二道。支撑可用100mm100mm木方，也可用单管可调式支撑(见图6)。(6)导墙设计时应考虑拆除方便。一般可采用导墙分段、接头设铁件连接的方法。拆除时将接头连接铁件断开，即可分段将导墙吊出。3.泥浆工程(1)泥浆护壁技术是地下连续墙工程的基础技术之一，其质量好坏直接影响着地下连续墙工程质量，因此在施工中应加强泥浆质量管理，泥浆管理的质量标准见表1。 (2)在工程开工前，应由中心试验室根据工程地质条件及设计要求，进行泥浆原材料检测和配合比试验。(3)槽段内泥浆液位一般高于地下水位0.5m。工程地质条件差时，宜考虑加大泥浆液位与地

8、下水位高低差，以利于槽壁稳定，采用的主要方法是：导墙顶部加高、坑集泵排降低槽段附近地下水位及井点降水等。(4)槽段清底后，应立即对槽底泥浆进行置换和循环。置换时采取真空吸力泵从槽底抽出质量指标差的泥浆，同时在槽段上口补充一定量的新浆。新浆补充量可由下式计算： 式中 V新浆补充量； V1槽段容积； d1槽内原浆液密度； d2新浆液密度； d0泥浆密度期望值(一般取1.15)。(5)清底后应对槽底泥浆密度及沉渣厚度进行测定，确定清底达到规范要求。(6)再生泥浆受水泥、泥砂等污染，经检测有三项指标达到废弃值时，应予以废弃。4.成槽工程(1)成槽速度：为了保证成槽作业系统的协调(特别是震动筛的土渣排除

9、)，多头钻机成槽须保持适当速度，一般钻进进尺以小于5m/h为宜。(2)槽段清底：为了保证槽底沉渣有效地清除，采用多头钻机直接清底作业。(3)成槽作业垂直度控制：槽壁垂直精度的好坏，关系到钢筋笼吊装、接头管安装及整个工程结构的质量。因此应以高于工程设计要求的标准(一般以1/750以上)进行成槽作业。(4)槽段成槽质量检测，应以超声波槽壁探测仪对槽壁的扫描记录为书面证件。5.钢筋工程(1)钢筋笼成型作业须在符合设计要求的台架上进行。台架根据工程施工条件可分为固定式和移动式两种。台架的钢筋定位卡须经准确放线确定。(2)钢筋笼的钢筋、埋设件连接采用电焊，纵横向钢筋交点接头除主要结构部须全部焊接外，其接

10、头可按50%间隔焊接。如有设计具体要求则应按其规定进行。(3)钢筋笼根据场地、起重条件，可分为若干段吊装，各段钢筋笼在其入槽时连接成整体。(4)钢筋笼在搬运、堆放及吊装过程中，不应产生不可恢复的变形、焊点脱离及散架等现象。(5)开工前应做好钢筋笼吊装作业设计，以设置好吊点、加工好吊具、并选定吊机和起吊方式。钢筋笼在主吊机吊入槽段前，可另配一台副吊机配合抬吊将钢筋笼由水平放置状态直立起来。抬吊示意如图7。6.成墙工程(1)混凝土配合比应按流态设计，其水灰比应小于0.6，水泥用量不宜小于370kg/m3，入槽坍落度以1820cm为宜。(2)混凝土浇灌前应做好下列准备工作：1)按作业设计规定的位置安

11、装好混凝土导管，导管内径与导管之间间距关系一般是：150mm的导管间距取2m以下；200mm的导管间距取2.5m以下；250mm导管间距取3m以下。2)导管接口应密封不漏浆，导管底部应与槽底相距约200mm。导管内应放置保证混凝土与泥浆隔离的管塞。3)混凝土浇灌前，应利用混凝土导管进行约15min以上的泥浆循环，以改善槽内泥浆质量。(3)应在钢筋笼入槽后6h内开始浇灌混凝土。(4)多根导管进行混凝土浇灌时，应注意浇灌的同步性，保持混凝土面呈水平状态上升，其各点混凝土高度差不得大于300mm。(5)作好混凝土浇灌深度的测量和记录，控制混凝土导管埋入混凝土深度在24m范围。(6)混凝土浇灌上升速度

12、应控制在35m/h为宜。四、机具设备(1) 本工法应用的主要机具设备如表2所示。(2)日本利根公司制造的BW多头钻机的外形规格型号及各种性能参数见图8及表3所示。五、质量标准(1)施工中应遵循我国国家标准地基与基础工程施工及验收规范(GBJ202-83)及上海市标准地基基础设计规范(DBJ08-11-89)中有关章节的规定。(2) 主要质量标准见表4。(3)施工质量管理点如表5。六、劳动组织及安全1.劳动组织地下连续墙工程是多机械、多工种、协同综合化施工作业，一般一个地下连续墙施工人员由70人组成。(1)机电班：15人；负责钻机、真空吸力泵、旋流器等机电设备操作。(2)钢筋班：20人；负责钢筋

13、笼制作。(3)起重班：10人；负责接头管安装、拔出及钢筋笼吊装等起重工作。(4)泥浆班：10人；负责泥浆制作，循环处理及测试工作。(5)混凝土工班：15人；负责混凝土浇灌及其他零杂工作。2.安全注意事项：(1)所有电气、机械设备实行定人定岗、专人专机制。(2)机械、电气操作人员应严格执行多头钻机及其配套附属设备安全技术规程(宝冶企业标准)。(3)严格把好钢筋笼吊装安全关，做好吊装中的各项安全工作。七、效益分析(1)深基础工程中采用地下连续墙新工艺，比其他传统施工工艺可节省大量资金。如：上海宝钢热轧厂铁皮坑工程(开挖深度-32.18m)因采用地下连续墙施工新工艺，不仅工期大大提前，而且比大开挖工

14、程方案节省国家资金1323万元。(2)劳动生产率高。以我公司地下连续墙施工队用该工法施工的四个工程统计，人均年劳动生产率达12.9万元。(3)由于本工法成槽深度准确，可节约定额规定0.5m超深而消耗的成槽及混凝土浇灌费用。仅此项我公司在四个工程中，节约302m3超深成槽及混凝土浇灌费用约12.35万元。(4)由于本工法槽壁平整，无混凝土眼灌，可节省混凝土浇灌量510%，仅此项，我公司在四个工程中少浇灌混凝土近2000m3，合人民币43.4万元。八、工程应用实例1.宝钢热轧厂铁皮坑地下连续墙工程概况：平面布置为正32边形，其墙中轴线的内切圆直径为28.74m。墙厚1.2m，墙深-50.7m(国内最大深度记录)，V型钢隔板接头，单个钢筋笼重85t。工程质量情况：(1)墙体平整、坚实，防水性能良好。(2)墙体钻芯取样测试，混凝土强度达30.5MPa，大大超过设计强度(C20)。(3)墙体垂直度为1/5001/