祝强-硬土层铣接法地下连续墙施工技术

1、硬土层铣接法地下连续墙关键技术上海隧道工程股份有限公司2013年3月第一部分：前言部分地下连续墙施工技术起源于欧洲，它是从利用泥浆护壁打石油钻井和利用导管浇灌水下混凝土等施工技术的应用中，引伸发展起来的新技术。1950年前后开始用于地下工程，当时在意大利城市米兰用得最多，故有“米兰法”之称。1920年德国首先提出地下墙专利19541963年意大利完成250万m2地下墙1977年问世日本真砂MHL80年代日本施工深100m厚1.2m地下墙一、前言1、地下连续墙历史一、前言2、液压抓斗工法日本真砂液压抓斗意大利土力液压抓斗一、前言3、液压抓斗成槽设备一、前言4、液压抓斗成槽设备德国宝峨液压抓斗上海

2、金泰液压抓斗 成槽厚度1500mm； 成槽深度70m；德国利勃海尔HS855HS875 一、前言4、液压抓斗成槽设备一、前言5、乌卡斯和绳索抓斗乌卡斯配绳索抓斗在水力水电防渗墙广泛应用，最深做到了200m深。一、前言 地下连续墙发展A、地下连续墙超深，超过了70m，甚至超过100M；B、多数地下连续墙都要进入岩层，有的还进入微风化岩石层，岩石的强度甚至超过100mpa；C、地层中存在大量大块石、钢板、钢筋等复杂土层的填土层中进行的地下连续墙施工等。D、地下连续墙防水及精度要求越来越高。5、液压抓斗的局限性一、前言A、液压抓斗成槽机成槽深度有限，70m最深。B、液压抓斗成槽机只适用于在软土。C、

3、液压抓斗工法施工地下连续墙需要接头工具，超深地下墙接头工具的起拔或处理会非常困难，接头防水不易保证。5、液压抓斗的局限性1、液压铣槽机的历史和国内现状 液压铣槽机是由法国地基建筑公司的于1973年创新发明的，首先应用于法国里昂的地铁施工。现今已经有30多年的历史。液压铣槽机在国内参与施工的地连墙主要有小浪底大坝防渗墙、三峡二期上游围堰防渗墙、深圳地铁老街站、润扬大桥北锚碇、阳逻大桥南锚碇、四川冶勒电站防渗墙、唐山电厂、南京紫峰大厦和广州珠江黄埔大桥锚碇、川黄引水工程、南京4桥和上海几个项目等。 世界上生产液压铣槽机的厂家主要有法国地基公司、德国宝峨公司、意大利土力、卡萨格兰蒂公司和日本利根公司

4、。日本利根公司已经倒闭，现今的铣槽机制造厂家主要集中在法国地基、德国宝峨和意大利土力。国内现有的铣槽机均采购自德国宝峨。 二、铣槽机施工技术现状铣槽机的出现解决了液压抓斗无法做到的难题。用户名称型号最大挖深1广东水电二局（从三峡总公司购买的二手设备）德国BC30（宝峨BS110底盘）80米2中国水电基础局德国CBC25/MBC30（宝峨BS100底盘）80米中国水电基础局德国BC40（HS883底盘配HTS60）60米4上海基础公司德国BC32 (BS6100底盘配HTS56）56米5上海基础公司德国CBC3360米6上海基础公司德国BC40（HS885底盘配HDS80）80米7中铁一局德国B

5、C36（HS883底盘配HTS46）46米8葛洲坝集团基础工程有限公司德国BC32（配HS885底盘，HTS60卷管系统）60米9上海远方（刘中池）意大利土力80米10上海隧道股份BC40（配HS885底盘）130米二、铣槽机施工技术现状2、国内铣槽机拥有情况介绍二、铣槽机施工技术现状2、国内铣槽机拥有情况介绍中水基础局拥有2台铣槽机二、铣槽机施工技术现状2、国内铣槽机拥有情况介绍BC40上海隧道和上海建工各拥有一台上海建工拥有一台CBC32上海建工拥有一台CBC33法国地基公司的HF系列铣槽机152、国内铣槽机拥有情况介绍二、铣槽机施工技术现状液 压 铣 槽 机二、铣槽机施工技术现状第二部分

6、：硬土层铣接法地下连续墙施工技术一、项目背景香港昂船洲污水处理厂超深地下墙工程采用铣槽机施工该工程53幅64m深，厚1.5m，穿越土层包括强风化微风化岩石的超深地下连续墙地下连续墙接头采用铣接法施工接头，基坑开挖深度41m。二、涉及的主要施工技术不同类型、强度的硬岩中成槽技术；地下连续墙铣接接头工艺地下连续墙混凝土接头切割工艺 地下墙接头防水技术； 从液压铣槽机操作上、施工工艺上、确保切割地下墙接头混凝土精度，保证地下墙质量和防水要求。泥浆系统运作及泥浆指标控制； 无焊接钢筋笼制作和吊装施工技术三、主要施工工艺及关键技术香港渠務署淨化海港計劃第二期昂船洲污水廠設施工程業主為香港渠務署建造兩個連

7、續牆井大型泵水井工作井中國建築基礎及上海隧聯營公司包括預連續牆、灌漿及其有關測試1、概况地盤1、概况工程位置三、主要施工工艺及关键技术1、概况工程照片三、主要施工工艺及关键技术1、概况工程内容工程内容包括主泵房主体结构分为工作井（接收井）和进水泵站（泵房井），平面尺寸分别是17m12m的矩形，以及内径为55m的圆形。三、主要施工工艺及关键技术1、概况工程内容泵房井56m，地下墙厚度1.5m，深度58m64m,采用液压铣槽机施工，铣接法接头，划分53个槽段。三、主要施工工艺及关键技术1、概况工程内容始发井始发井距离泵房井和接收井约200m，始发井为圆形结构，地下连续墙厚度1m，共计划分22个槽段

8、，地下连续墙平均深度46m，采用铣槽机施工，铣接法接头。三、主要施工工艺及关键技术2、铣槽机施工地下墙的施工工艺铣槽机工作原理采用在机体底部的两套液压驱动的铣轮相对旋转，通过安装在铣轮上的刀具切削地层。切削下来的渣土与膨润土泥浆混合，用安装在铣轮上部的泥浆泵泵送出槽孔，至泥浆净化系统将膨润土泥浆和渣土分离。三、主要施工工艺及关键技术铣接法工艺铣槽机“套铣”工艺(Overlap Cutting Joint) 在两个已经完成的先行幅中间做一个嵌幅，在两幅中间形成止水的接缝。2、铣槽机施工地下墙的施工工艺三、主要施工工艺及关键技术2、铣槽机施工地下墙的施工工艺铣接法工艺三、主要施工工艺及关键技术铣槽

9、机成槽铣槽机需保持两边压力平衡，以控制槽的垂直度。需保持两边铣刀尽可能在同种介质里工作，如:土-土，混凝土-混凝土，泥浆-泥浆土-土混凝土-混凝土泥浆-泥浆2、铣槽机施工地下墙的施工工艺三、主要施工工艺及关键技术三、工程应用及关键技术2、铣槽机施工地下墙的施工工艺槽段划分一期槽（一铣或三铣）铣槽机每铣的成槽宽度为2.8m，所以三铣成槽的槽段划分宽度最合适应为6.47m（一期槽成槽实际宽度）三、工程应用及关键技术2、铣槽机施工地下墙的施工工艺槽段划分二期槽（铣削混凝土，形成套铣接头，封闭地下墙）二期槽分幅宽度为2.8m，其中包含切割两侧一期槽接头混凝土，每边切割宽度1530CM，标准切割宽度为2

10、0cm1、开挖先行幅（第1孔和第2孔）2、开挖先行幅（第3孔）三、工程应用及关键技术2、铣槽机施工地下墙的施工工艺施工流程3、下放钢筋笼4、浇捣混凝土三、工程应用及关键技术5、开挖嵌幅6、刷壁三、工程应用及关键技术7、下放钢筋笼8、浇捣混凝土三、工程应用及关键技术三、工程应用及关键技术2、铣槽机施工地下墙的施工工艺施工流程三、工程应用及关键技术施工难点1、微风化岩石，岩石强度超过100mpa。2、工程所在地为填海区域，填海层厚度达20m。3、最深64m地下墙要求精度1/500，地下土质情况复杂，岩石强度非常高，采用单一成槽工艺很难完成。4、钢筋笼长64m，宽度5.3m，最重达120吨，而且钢筋

11、笼加工不能用任何焊接。三、工程应用及关键技术3、施工平面布置主泵房施工现场必须布置有钢筋混凝土施工道路、泥浆系统、钢筋笼制作平台、成槽作业平台、钢筋堆场、临时堆土场地、临时办公设施等施工设施铣槽机对地面最大压力为774kPa三、工程应用及关键技术3、施工平面布置可允许的最大地面斜度上坡为5度,下坡为3度。3、施工平面布置三、工程应用及关键技术主泵房三、工程应用及关键技术3、施工平面布置始发井场地小，不设钢筋笼平台和堆场，钢筋笼场外加工后运抵施工现场始发井三、工程应用及关键技术3、施工平面布置三、工程应用及关键技术4、预钻PREDRILLING为确保每幅地下墙施工深度准确性，以每2幅地下墙取一个

12、孔的数量重新进行地质补勘，以确定岩层深度并确定每一幅地下墙深度和墙底灌浆的深度。三、工程应用及关键技术4、预钻PREDRILLING三、工程应用及关键技术钢筋三、工程应用及关键技术二级岩石29.531m二级岩石3757.8m二级岩石4851.8m二级岩石4348m三、工程应用及关键技术三、工程应用及关键技术5、高导墙施工 本工程导墙采用倒“L”形现浇钢筋混凝土结构，采现浇混凝土予以加高，高于路面至少0.9m三、工程应用及关键技术开挖导墙沟人工修整扎钢筋立模5、高导墙施工三、工程应用及关键技术6、泥浆工程泥浆系统的组成三大系统：1、成槽泥浆系统比重大2、清孔泥浆系统（新鲜浆筒仓）100%换浆3、

13、泥浆分离系统三、工程应用及关键技术6、泥浆工程泥浆系统的组成三、工程应用及关键技术泥浆系统范围成槽泥浆系统（循环浆泥浆箱）储浆液1500立方米清孔泥浆系统（新鲜泥浆筒仓）储浆量1000立方米单幅槽段用浆量500立方米。5倍储浆三、工程应用及关键技术6、泥浆工程清孔泥浆系统泥浆分离系统成槽泥浆系统泥浆材料棚卧式泵泥浆管路新鲜泥浆储存筒仓三、工程应用及关键技术6、泥浆工程泥浆循环系统0.026mm0.06mm0.4mm6、泥浆工程泥浆分离系统三、工程应用及关键技术GTC4泥浆材料性能三、工程应用及关键技术6、泥浆工程泥浆材料及泥浆指标泥浆分层取样马氏漏斗粘度测量超声波检测PH检测三、工程应用及关键

14、技术含砂量检测含砂量检测比重检测三、工程应用及关键技术三、工程应用及关键技术6、成槽技术难点（1）成槽效率低槽壁厚度1.5m，深度最深64m，穿越厚度20m厚的填海层，均为大石块等垃圾。成槽还要穿越高微风化岩石，岩石最高强度超过100mpa。（2）垂直度控制困难，地下岩层分布不均，且地下存在老桩等障碍物。（3）土层和岩层交界面处一旦发生偏斜，容易造成卡斗事故（4）部分转角幅分幅无法调整，成槽会在单边有土单边无土的状态下铣槽。对策采取抓铣结合工艺成槽序 號名 稱型 號 規 格單位數量用 途1銑槽機德國寶峨BC40/CBC33台2成槽作業2成槽機LIEBHERR-HS855HD台13履帶吊LIEB

15、HERR 270T台1吊裝作業4履帶吊KH-850 150T台15履帶吊LIEBHERR-HS883台2吊裝及配重鑿6超聲波測壁器DM-684-型套2槽段質檢三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽设备6、成槽技术成槽设备三、工程应用及关键技术利勃海尔HS855液压抓斗成槽机利勃海尔HS883配绳索抓斗1、填土、粘土层等松土采用抓斗挖土三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽设备2、高中风化岩石采用铣槽机直接铣槽。投入第一台BC40铣槽机三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽设备投入第二台CBC33铣槽机2、高中风化岩石采用铣槽机直接铣槽。6、成槽技术成槽设备三、工程应用及关键技术3、重锤锤击：当

16、岩石过硬，铣槽机效率降低时，当岩石强度超过50mpa时，需采用重凿将岩石冲击后，使岩石产生裂隙后再进行铣槽，这样可以大大降低牙耗，提高铣槽效率。三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽设备泥浆分离系统三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽设备第一级分离：可分离0.4m可以以上的震动筛，处理能力400m3/h第二级分离：可分离0.06mm以上颗粒的振动筛和旋流器，处理能力200m3/h第三级分离：可分离0.026mm颗粒以上的旋流器三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽设备直徑50米，約60米深，厚度1.5m共53幅連續牆垂直度要求，前后1/250，左右1/500第一铣第二铣第三铣先行幅槽段划分及

17、开挖二期槽一期槽一期槽切割部分一期槽长度6.08m二期槽长度2.8m240mm100mm切割形状:1500mm套铣接头三、工程应用及关键技术6、成槽技术地下连续墙分幅设置三、工程应用及关键技术6、成槽技术地下连续墙分幅设置三、工程应用及关键技术6、成槽技术地下连续墙分幅设置三、工程应用及关键技术6、成槽技术地下连续墙成槽工艺抓斗挖除浅层填海层和海泥铣槽机铣槽强风化到中风化岩石重锤锤击微风化岩石（每次锤击深度12m）铣槽机铣槽（铣槽深度12m）反复用重锤锤击，每次锤击深度12m，每次锤击后进行铣槽直到完成第一孔成槽。三、工程应用及关键技术6、成槽技术地下连续墙成槽工艺三、工程应用及关键技术6、成

18、槽技术抓斗成槽三、工程应用及关键技术6、成槽技术抓斗成槽6、成槽技术重锤锤击三、工程应用及关键技术重锤重1016吨，高度1.52m，直径比地下墙厚度小20cm，采用利勃海尔120吨履带吊吊重锤进行锤击，重锤每次锤击30分钟1小时，锤击深度12m，随后铣槽机进行铣槽，铣不下去或效率降低时，再用重锤锤击三、工程应用及关键技术6、成槽技术铣槽机成槽铣轮选择三、工程应用及关键技术6、成槽技术研究铣槽机成槽普通地层选用标准轮锥齿锥齿标准齿标准齿三、工程应用及关键技术6、成槽技术铣槽机成槽粘土层中不能用锥轮三、工程应用及关键技术6、成槽技术铣槽机成槽标准轮的成槽速率三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽效

19、率三、工程应用及关键技术6、成槽技术垂直度控制Rectification Plate6、成槽技术垂直度控制三、工程应用及关键技术三、工程应用及关键技术6、成槽技术垂直度控制6、成槽技术垂直度控制三、工程应用及关键技术成槽后，纠偏后，清孔后检测超声波6、成槽技术成槽总结三、工程应用及关键技术15m以下无小墙30cm中间小墙偏斜石屎桩二级岩范围三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽总结槽段偏斜处理三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽总结槽段偏斜处理三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽总结三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽总结特殊槽段成槽措施三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽总结卡钢筋堵

20、管三、工程应用及关键技术6、成槽技术成槽总结卡 轮三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术微风化岩中用锥齿，中风化岩石用标准齿，混凝土C40三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术（1）确保地下切割混凝土的厚度Primary Panel, 6.57m, 7 Nos. 一期槽长度6.57m，7幅Secondary Panel L=2.80m, 7 Nos. 二期槽长度2.8m，7幅491mm110mmOCJ:OCJ: Overlap Cutter Joint 套铣接头ID 18m南水北调穿黄工程350mm三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术（1）确保地下切割混凝土的厚度南京4桥三、工程应用及

21、关键技术7、铣接法防水技术（1）确保地下切割混凝土的厚度南京4桥三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术（1）确保地下切割混凝土的厚度三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术研究 （3）一期槽钢筋笼定位准确（2）确保一期槽端头垂直精度。保护层设计和成槽精度控制一期槽分幅宽度一期槽实际开挖宽度二期槽分幅宽度2、二期槽切割界限到一期槽钢筋笼的保护层1、二期槽成槽切割混凝土25cm三、工程应用及关键技术（4）二期槽垂直度保证（5）要有足够的保护层厚度 一期槽落砼抓斗放不下插入end plate二期槽开挖三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术（6）二期槽施工定位准确 插拔endplate：确保二期槽

22、垂直度，完全切割到混凝土，避免切割钢筋三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术（7）确保清孔效果三、工程应用及关键技术7、铣接法防水技术新流程：清孔换浆（全部新鲜泥浆）刷壁抓斗扫孔放钢筋笼（8）刷壁接头防水最后一道措施一般流程：刷壁扫孔清孔换浆放钢筋笼三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装钢筋笼长63m，分三节吊装，最重120吨三、工程应用及关键技术7、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术研钢筋笼平台钢筋笼平台吊点和钢筋用U-B连接三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术底节钢筋笼吊

23、具底节钢筋笼安放到位三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术底节钢筋笼入槽安装保护层吊装第二节钢筋笼上下节钢筋笼对接三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术拆除底节钢筋笼吊耳拆除底节钢筋笼吊耳三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术钢筋笼对接完成钢筋笼左右定位对接用U-B拆除的吊具三、工程应用及关键技术7、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术玻璃纤维钢筋笼吊装三、工程应用及关键技术8、无焊接超长超重钢筋笼吊装技术玻璃纤维钢筋笼吊装导管连接三、工程应用及关

24、键技术8、水下混凝土浇灌技术三、工程应用及关键技术8、水下混凝土浇灌技术二车一起浇灌混凝土三、工程应用及关键技术9、基坑开挖效果四、小结1、在成槽中，除了利用铣槽机自身性能外，还根据不同土层，成功的采用了“抓铣结合法”成槽工艺，在铣槽机成槽中选择了合适的铣轮、铣轮上配备相适应的牙齿，同时采用其他辅助设备和工具配合液压铣槽机成槽，使其最终形成高效、最快、最经济成槽工艺。尤其是在微风化岩石中，通过重锤锤击、铣槽结和法的铣槽机成槽工艺研究，提高了弱风化岩石强度在100mpa以上的地下连续墙成槽效率，牙耗可控。成槽效率保持在强风化岩石中控制在3m/h10m/h，精度高于1/500，满足各方面要求。2、

25、地下连续墙循环泥浆供排浆、清孔送浆、泥浆分离处理等泥浆系统运作完好，确保地下连续墙的施工质量。完善了泥浆循环系统，首次将成槽用泥浆和清孔用泥浆严格分离，成槽泥浆采用了相互之间联通的泥浆箱系统，并配备泥浆卧泵和供回浆液管路布置，满足300400立方米/小时的供回浆液输送要求，配置了能够分离0.026mm0.4mm颗粒的泥浆分离系统，确保铣槽过程中砂、土颗粒能够完全分离，研制了专门用与储存和回收泥浆的泥浆筒仓系统，大大提升了泥浆储备率，为满足单幅槽段100%换浆提供了保障，使沉渣厚度始终小于10cm。为确保地下连续墙质量起到了非常积极的作用。3、钢筋笼制作无损连接技术的应用根据香港当地规范，钢筋笼加工不得采用任何焊接或碰焊形式。在施工过程中头一次采用无焊接、无碰焊连接重达120吨钢筋笼吊装，选择合适的连接件和加固方式，经过仔细计算，确保了100%钢筋笼安全吊装。4、通过铣槽机切割地下墙接头的铣接法工艺研究，使接头质量保证，切割速度快，防水要求高，地下连续墙接