11-地下连续墙施工多头钻机工法

地下连续墙施工多头钻机工法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 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 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如图 1 所示 2 施工工艺流程如图 2 所示 3 流程框图中第 1 8 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 75mm 100mm 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 V2 1 5 0 3 废浆池容量 V3 4m S 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 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 100mm 100mm 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 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 18 20cm 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 2 4m 范围 6 混凝土浇灌上升速度应控制在 3 5m 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 5 10 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 1 500 1 1633