《水运工程施工技术》课件第二节、地下连续墙沟槽开挖

1、 8.2、地下连续墙沟槽开挖 一、要求1、 单元槽段的划分依据2、 导墙的形状和作用3、 泥浆的作用、性能指标、外掺剂4、 沟槽开挖的主要施工机械二、 单元槽段的划分依据 1、总原则： 在满足地下连续墙功能、强度的条件下，达到经济最优和接头最少。2、影响因素 ：1）地下连续墙功能、形状、尺寸（厚度和深度）2）水文、地质、周围环境3）施工能力（技术和设备） 一般槽段长度为：4-10m三、导墙施工三、导墙施工1、导墙作用 1）导向和防护作用 2）容蓄泥浆 3）作为吊放钢筋笼与插导管和架设挖槽 设备的支承点 4）防止挖槽机机械碰坏槽壁2、导墙形状 1）板墙形 2） L形- “” 3）倒L形 4）工字

2、型3、导墙尺寸1）相邻导墙间距： 取地下连续墙的设计墙厚或可大于设计 墙厚的3050mm2）导墙的厚度、深度和结构型式： 根据地质条件、施工荷载、挖槽方法等 而定。 导墙厚度一般为1550cm 深度一般为12m导墙通常采用含筋率较低的现浇钢筋混凝土，也有采用预制钢筋混凝土或钢制工具式导墙，以利周转使用。 导墙顶部宜略高于地面，以阻止地表水流入沟槽内，底面应尽可能穿过填土层做在基土上，对松软土层，较大的施工荷载或以泥浆循环出渣时，导墙的深度宜大些。四、泥浆的作用、要求与处理1、泥浆的主要作用 1）固壁（为主） a:触变泥浆液面通常保持高出地下水位0.5 1.0m，使泥浆的液柱压力足以平衡地 下水

3、、土压力(液态支撑) b:泥浆压力将泥浆渗入槽壁土体孔隙，填 充其间并形成一层组织致密、透水性很 小的泥皮，使土体表面胶结成整体 2）携碴 由于泥浆具有较高的粘性，故能在挖槽过程中将土碴悬浮起来，用泥泵不断地抽取携碴泥浆，同时灌入新鲜泥浆。携碴泥浆经过过筛、分离、沉淀、调整等再生处理，又可作为新鲜泥浆重复使用，由此达到了置换排碴的目的。这一过程和设备我们称之为泥浆循环系统。 3）冷却和润滑作用2、泥浆性能指标 一般应通过试验确定泥浆的性能指标。 设计固壁泥浆的配合比时，主要控制 比重、粘度、失水量、稳定性，pH 值等指标。不同水文地质的土层采用 不同的泥浆性能指标膨润土泥浆：1）比重：一般为1

4、.051.152）粘度：与地质构造、有无地下水以 及出碴方式有关，常控制在2025s， 砾石层可用到3035s 3）失水量：一般控制在30ml/min以下4）pH值：79 5）其它：泥皮厚度为11.5mm，膨润 土的含量一般都取68(水重量 为100)，纯碱含量不超过0.7。 不同土层固壁泥浆指标 容重(KN/m3)粘度(s)失水量(%)稳定性pH值泥皮厚度(mm)含砂量(%)胶体率(%)粘土层11.512.51820307496砂砾石层1212.52025300.00379396漂卵石层11122530300.00479496碾压土层11.5122022300.00378496漏失层1112

5、.5254030973、泥浆材料 泥浆由各种材料组合而成，根据构成泥浆的材料不同，泥浆可分为膨润土泥浆、CMC泥浆（羧甲基纤维泥浆）、聚合物泥浆、盐水泥浆。其中CMC泥浆和盐水泥浆是在海岸附近特殊条件工程中采用，聚合物泥浆是代替膨润土泥浆的聚合物和无机硅酸盐组成人造泥浆。膨润土泥浆： 最常用的泥浆，其主要成分是膨润土、掺合物和水。 膨润土是一种由原矿石经过加热干燥、粉碎和分级的极细小颗粒，遇水显著膨胀，粘性和可塑性都很大的特殊粘土，其主要成分为蒙脱石，我国采用商品陶土粉加入适量的纯碱(Na2C03)，能获得稳定性较好的泥浆。 水，是用量最大的成分，要求不含杂质，呈中性，pH值在78之间，含盐量

6、不超过500ppm，钙离子浓度不超过100 ppm。 掺合物，一般指化学处理剂、惰性物质等掺入物。主要分为加重剂、增粘剂、分散剂、堵漏剂四种。其中： 化学处理剂，能使泥浆在调制，维护和再生中达到优质指标； 惰性物质一般为重晶石粉、珍珠岩粉，方铅矿硫化铝、石灰石粉等，因为是不溶于水的物质，掺入可增加泥浆比重。 有时还须掺人堵漏剂（防止泥浆漏失）、分散剂（中和阳离子或置换有害离子及产生的惰性）等。 4、泥浆生产、处理 1）泥浆生产 泥浆搅拌机：可分为高速回转式和喷射式搅拌机两种，有时也采用胶质灰浆搅拌机、螺旋浆式搅拌机、压缩空气搅拌机、离心泵重复循环拌合机等搅拌。 泥浆搅拌程序一般为：加1/3水加

7、水+加膨润土搅拌加外加剂搅拌制备好的泥浆 如泥浆直接使用，则搅拌时间应该延时1/2。多数情况，泥浆搅拌后应静置24h使用，以使膨润土颗粒充分经水膨胀 2）泥浆处理 泥浆处理设备主要有振动筛和旋流器。泥浆处理的方法有机械处理、重力沉淀和化学处理。前两种处理方法的费用比化学处理的方法费用低，机械处理与重力沉淀方法联合使用则效果较好。 振动筛 旋流器 振动筛 旋流器五、沟槽施工 成槽工艺是施工中最主要的工序，是决定施工方法能否取得高速、优质、低耗等经济技术指标的主要关键 挖槽机械的选用，主要根据地质条件、开挖深度、施工进度和施工条件等来决定。 常用的成槽机械可分为两大类：一是挖（抓）斗式挖槽机，这类

8、机械采用直接出碴方式，二是钻头式挖槽机，这类机械采用泥浆循环出碴方式。1、挖斗式挖槽机 挖挖斗式挖槽机是用斗齿切削土体，把切削的土体收容在斗体内，从沟槽里运出地面，开斗卸碴。这是一种构造最简单的挖槽机，比较适合于粘土和N（标贯值）值小于30的砂性土。 挖斗索铲开槽示意钻杆蚌式抓斗开槽2、钻头式挖槽机 钻头式挖槽机分为冲击式钻机和回转式钻机1）冲击式钻机： 依靠钻头自身重量通过上下运动或变换运动方向反复冲击破碎基岩或基土，由碴筒将破碎下来的土取出成孔，该设备比较简单，操作容易，但工效低，较难保证槽壁精度。适用于无粘性土、硬土和夹有石子的较为复杂的土层。2）回转式钻机： 回转式钻机是利用钻头或铰刀

9、头的旋转来切削和破碎土石，土碴通过泥浆循环排出槽外。钻头的动力机可位于地面以上，也可位于地面以下。动力机位于地面以下的称为潜水电钻，是最常用的回转式钻机。 思考：如何判断沟槽挖到相应的设计深度了？如何判断有没有欠挖或超挖。3)、造孔 设立主孔和副孔： 钻劈法: 主孔钻进，副孔劈打钻抓式: 主孔钻进，副孔抓取分层钻进:挖槽机械分类机械分类设备名称挖槽机械挖斗式蚌式抓斗钢索式OWS(法国)、ICOS(意大利)、FEW(日本)、HB(日本)、MDB(日本)、DDC油压式导杆式Soletanche(法国)、HBS(日立)铲斗ELSE()回转式挖斗螺旋钻挖式钻头式冲击式冲击式CIS、ICOS 、Soletanche、SHOT凿刨式TM回转式独头钻Soletanche 垂直多头钻BW(利根)、SF(中国)、SSS垂直TBW、OCW 水平3、清碴工作 槽段挖好后，会有少量土碴沉于槽底，如不清除，会影响混凝土的强度和地连墙的防渗性，影响钢筋笼就位，加大沉降量，降低承载力，故清碴工作十分重要。沉碴清除基本上有两种方法：换浆清碴和清底清碴。 换