超深地下连续墙及超深振冲碎石桩工艺

中国水电基础局有限公司超深地下连续墙工艺技术超深振冲碎石桩工艺技术中国水电基础局有限公司赵军Tel.mial:1270325763@二、施工挑战三、施工关键技术目录四、工程案例超深地下连续墙工艺技术一、地下连续墙的发展五、超百米地连墙工程清单地下连续墙的发展一一、地下连续墙的发展我国混凝土地连墙（防渗墙）的建设开始于五十年代末期。1958年湖北省明山水库创造了预制连锁管柱桩防渗墙。同年在山东省青岛月子口水库用这种办法在砂砾石地基中首次建成了深20m、有效厚度43cm的桩柱式混凝土防渗墙。1959年在北京市密云水库砂砾石地基中创造出一套用钻劈法建造深44m、厚80㎝的槽孔型混凝土防渗墙的新方法，取得了巨大成功。此后，混凝土防渗墙技术在我国水利水电迅速地推广普及，成为覆盖层地基、土石坝（堰）体和堤防的主要防渗工程措施。后来推广普及到市政、交通、港口、煤炭等行业防渗、支护等工程。六十多年来，我国地渗墙施工技术不断发展，在各项工程中建造的混凝土地连墙已不计其数，许多工程的难度，在世界上都是罕见的。目前，我国的地连墙施工技术在整体上已达到国际先进水平。一、地下连续墙的发展深度超过100m的地下连续墙称之为超深地下连续墙。现行施工技术规范适用范围是墙深不大于100m，超深墙（深度大于100m）施工、验收参照规范执行，面临众多挑战，不可预见因素多。超深地连墙施工挑战二二、超深地渗墙施工挑战3大挑战槽壁稳定钻孔成槽浇筑成墙深度超深地质条件复杂叠加二、超深地渗墙施工挑战3

大挑战槽壁稳定钻孔成槽浇筑成墙2.槽孔稳定风险急剧增大，传统泥浆性能不能维系超深地渗墙槽壁稳定3.超深地渗墙成墙技术没有先例，传统接缝接头方法极限施工深度小于100m3

大技术难题1.传统成槽设备施工能力小于100m；成槽技术单一，不能适应复杂地层特点研究内容3大世界挑战槽壁稳定钻孔成槽浇筑成墙施工原理与方法新设备研制新技术研究新材料研发二、超深地渗墙施工挑战超深地连墙施工关键技术三三、超深地连墙施工关键技术1、深墙施工重型设备重型钢丝绳抓斗液压铣槽机重型冲击钻机重型液压抓斗（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术2、覆盖/架空层预灌浓浆加固技术研发了预灌浓浆、槽内灌浆和槽孔堵漏等技术。解决了复杂地层架空、漏浆、塌孔技术难题。1.跟管钻进2.提管灌浆预灌浓浆工艺效果示意图（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术3、槽璧稳定性控制技术

优质泥浆：正电胶泥浆解决超深槽孔孔壁稳定。

特点：槽璧外泥皮致密、韧性好，桥塞区填充密实、强度高，浸染区厚度大。（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术4、成槽垂直度控制技术难点：垂直度1/1000技术措施：设备纠偏系统、超声波测壁管理措施：定深、定时、定人进行测壁（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术超深槽孔“气举法”清孔换浆技术气举法：气举反循环优于泵吸法清孔，其有效施工深度已超过120m。

（二）超深槽清孔换浆技术三、超深地连墙施工关键技术第一次，泵吸或气举反循环法清孔换浆。第二次，钢筋笼、导管下设后气举反循环法清孔换浆。（二）超深槽清孔换浆技术三、超深地连墙施工关键技术

超深地连墙水下混凝土浇筑过程中，混凝土在大落差、巨大冲击压力的作用下，导管水下混凝土易出现离析问题。与常规地渗墙相比，深墙混凝土浇筑过程中遇到的突出问题是混凝土在下落过程中的重力分选现象严重，使各级配材料在导管内分离，一方面造成了混凝土的离析，另一方面易堵管形成断墙。深墙混凝土浇筑必须有防分散措施，通常的做法是在浇筑导管内安设防分离装置。创造了浇筑成墙最大深度201m的世界纪录。（三）超深槽孔泥浆下混凝土浇筑技术三、超深地连墙施工关键技术a.一序墙段浇筑b.打接头孔ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡc.二序墙段成槽d.二序墙段浇筑钻凿法施工程序示意图适用于超深墙。钻凿法墙段连接只适用于有冲击钻机参加施工的情况。墙体材料的设计抗压强度不宜超过15MPa，墙体材料的设计抗压强度一般都在此范围内；设计强度较高时，应采取措施控制墙体材料的早期强度，7d的强度不宜超过5MPa。（四）超深墙段连接技术1、钻凿法常用墙段连接方法：钻凿法、拔管（板、箱）法、铣削法、双反弧法、预设工字钢接头、镶止水带等，比较适合于超深墙的有三种。三、超深地连墙施工关键技术适用于超深墙。这种方法避免了重复钻凿接头孔所造成的工时和材料浪费，并具有接触面光滑、接缝紧密(缝宽可以控制在1mm以下)、孔斜易控制、搭接厚度有保证等优点，但要有专门的设备，施工工艺较为复杂，特别是在地连墙深度较大的情况下。（四）超深墙段连接技术：接头管法2、拔管（板、箱）法拔管（板、箱）法三、超深地连墙施工关键技术拔管施工现场图卡键式拔管机键槽接头管拔管机卡键限压拔管法工作原理快速起拔慢速起拔蠕动松管（四）超深墙段连接技术：接头管法三、超深地连墙施工关键技术适用三于超三深墙三。此法三是在三两个三一期三墙段三之间三留出三比铣三槽机三长度三略小三的位三置作三为二三期槽三孔，三该槽三孔铣三槽施三工时三，同三时将三两端三已浇三筑混三凝土三的一三期墙三段的三端部三铣去三10三～2三0cm（考三虑到三垂直三度的三原因三，为三确保三有效三搭接三，国三外一三般要三求3三0-三50三cm三），三并形三成锯三齿形三的端三面；三二期三墙段三浇筑三后，三墙段三接缝三也为三锯齿三形。三这种三接缝三的阻三水性三能和三传力三性能三均优三于平三面接三缝。（四三）超三深墙三段连三接技三术3、铣三削法铣削三法墙三段连三接三、超深地连墙施工关键技术不适三用于三超深三墙。双反三弧接三头法三是一三种适三用于三冲击三钻机三造孔三的墙三段连三接技三术，三始用三于加三拿大三马尼三克3三号坝三坝基三防渗三墙，三早期三在国三内各三种用三途的三地下三连续三墙中三都有三应用三。其三缺点三主要三是接三缝的三数量三相对三较多三，接三头孔三的孔三形不三易检三测。三另外三，由三于双三反弧三钻头三形状三限制三了其三钻进三速度三，故三目前三已很三少采三用此三种连三接方三式。（四三）超三深墙三段连三接技三术4、双三反弧三法双反三弧钻三头双反三弧接三头施三工程三序示三意图三、超深地连墙施工关键技术在墙三段连三接处三设置三止水三装置三的工三艺极三为复三杂，三工程三造价三也很三高，三一般三只用三于墙三比较三浅的三工程三。（四三）超三深墙三段连三接技三术5、预三设工三字钢三接头预设三工字三钢接三头施三工程三序三、超深地连墙施工关键技术（四三）超三深墙三段连三接技三术6、镶三止水三带镶止三水带三墙段三连接三施工三方法三示意三图镶止三水带三的墙三段连三接在三工业三、民三用建三筑及三市政三建设三的地三下连三续墙三中应三用较三普遍三，深三度一三般不三超过三30三m。三、超深地连墙施工关键技术整体三制作三，分三节吊三装直螺三纹套三筒等方三式连接（五三）深三槽钢筋三笼吊装三技术超深三地连三墙工程案例四四、超深地连墙工程案例三峡三水利三枢纽三是水三利工三程中三的“三巨无三霸”三，二三期上三游围三堰是三三峡三工程三最重三要的三临时三建筑三物，三是三三峡工三程建三设中三最具三挑战三性的三重大三关键三技术三难题三之一三，而三防渗三墙是三围堰三工程三成败三的关三键，三它的三施工三难度三为国三内外三所罕三见。三防渗三墙工三程量三大，三成墙三面积3万余三㎡，工三期短三，强三度高三，最大三墙体三深度三达83三m。（一三）三三峡大三坝围三堰防三渗墙三工程四、超深地连墙工程案例（一三）三三峡大三坝围三堰防三渗墙三工程四、超深地连墙工程案例牛栏三江红三石岩三因地三震形三成堰三塞湖三，为三兴利三除害三，加三固堰三塞体三形成三挡水三坝，三修建三红石三岩水三电站三，为三国内三外首三次利三用堰三塞湖三改造三为水三力发三电工三程。三堰塞三体及三基础三采用三防渗三墙防三渗，设计三最大三墙深13三6m，防三渗墙三厚1.三2m。（二三）红三石岩三水电三站防三渗墙三工程四、超深地连墙工程案例该工三程防三渗墙三是目三前我三国已三建防三渗墙三施工三中墙三体最三深、三难度三最大三的地三下防三渗墙三工程三，具三有世三界级三难度三，以20三1m防渗三墙成三墙、15三8m防渗三墙接三头管三拔管三、20三1m防渗三墙水三下混三凝土三浇筑创造三防渗三墙建三造3项世三界纪三录；防渗三墙墙三体厚三度1.三0m，实三际完三成防三渗墙12三.1万m2；克三服了三高寒三缺氧三、地三层深三厚复三杂、三施工三干扰三多等三困难三。（三）三西藏三旁多三水利三枢纽三大坝三基础三防渗三墙工三程四、超深地连墙工程案例大坝三基础三处理三采用三混凝三土防三渗墙三结合三墙下三帷幕三灌浆三防渗三，最大三墙深达到18三6.三15三m，墙三体厚三度1.三0m，并三嵌入三基岩三至少1.三0m，混三凝土三防渗三墙总成墙三面积24三50三0m三²。工程三具有三墙体三深度三大，三孔斜三难以三控制三，遇三有强三漏失三地层三、砂三层等三诸多三世界三性技三术难三题。三岸坡三及防三渗墙三下部三采用三帷幕三灌浆三防渗三，墙三体内三下设三灌浆三预埋三管。墙厚墙深成墙面积成墙方法1.三0m18三6.三15三m24三50三0m2钻抓三法（四三）新三疆大三河沿三水库三大坝三基础三防渗三墙工三程超百三米地三连墙三工程三清单五五、超百米地连墙工程清单五冶勒水电站狮子坪水电站下坂地水电站黄金坪水电站雅砻水库大河沿水库红石岩工程泸定水电站小石门水库甲玛沟尾矿库旁多水利枢纽20三1墙三深（m）五、超百米地连墙工程清单五序号工程名称最大墙深(m)墙厚(m)1华山沟电站大坝病害治理工程161.751.02青海省海西州那棱格勒河水利枢纽工程大坝基础处理工程139.001.03山南市扎囊县卓于水库工程108.500.84赤峰市林西东台子水库工程基础防渗施工120.001.05牛栏江红石岩堰塞湖整治工程堰塞体整治工程土建标137.341.26新疆吐鲁番市大河沿引水工程水库大坝基础处理工程186.151.07山南地区乃东县雅砻水库工程128.001.08西藏巨龙铜业公司甲玛沟尾矿坝库基础坝基础防渗工程110.001.09新疆兵团苏塘灌区水利工程石门水库基础防渗工程166.501.010四川省大渡河泸定水电站大坝基础防渗工程154.801.011四川省大渡河黄金坪水电站大坝及溢洪道防渗墙工程129.001.212西藏旁多水利枢纽大坝基础处理工程201.301.013新疆下坂地右岸坝基防渗工程102.0014四川杂谷脑河狮子坪水电站大坝基础处理工程101.801.215四川省南桠河冶勒水电站右岸基础处理工程101.001.0二、三超深三振冲三碎石三桩技三术三、三超深三振冲三碎石三桩机目录四、三工程三应用超深三振冲三碎石三桩工三艺技三术一、三振冲三法发三展及三其在三国内三外应三用情三况一、振冲法发展及其在国内外应用情况振冲三法1三93三7年三始创三于德三国，三50三年代三引入三美国三，在三美国三和西三欧推三广应三用。三19三57三年三日本三引进三了该三技术三。1三96三4年三和1三96三8年三，日三本新三泻与三十胜三冲地三区曾三先后三发生三7.三7级三和7三.8三级强三烈地三震，三凡采三用振三冲法三处理三过的三砂基三,建三筑物三基本三上保三持完三好，三而未三经处三理的三砂基三上的三建筑三物则三受到三严重三的破三坏。19三78三年振三冲法三引进三我国三后，三首先三成功三地处三理了三北京三官厅三水库三主坝三坝基三的中三细砂三层。三目前三已广三泛应三用于三各类三建筑三工程三的地三基处三理。近些三年来三，国三内振三冲技三术迅三猛发三展，三在施工三深度三、应用三规模、综合技术三能力等居三于国际领先水平。金三沙江三上游三拉哇三电站三围堰三工程三，打三破世三界纪三录，三施工三最大三深度三达到71三.6三3m，该三工程三是目三前国三内首三例大三规模三施工三的超三深振三冲碎三石桩三。西三南地三区ML试验三项目三，振冲三碎石三桩最大深度三达到92m，表三明我三国已三经具三备百三米级三超深三振冲三碎石三桩的三施工三技术三能力三。国外三情况德国550T吊车68m振冲挤密英国550T吊车60m振冲挤密该超深振冲为振冲挤密工艺。缺点：工艺单一、成本高、安全风险巨大、质量无法保证。属于常规振冲工艺。吉牛水电站34m（振冲置换）海上（港珠澳大桥）施工近40m（振冲置换）国内三情况一、振冲法发展及其在国内外应用情况受起三吊设三备能三力、三振冲三器功三率等三设备三机具三限制三，几三十年三来施三工深三度没三有突三破40三m。在2三0米三以内三浅层三振冲三条件三下，三使用三单根三导杆三(吊三管)三即可三达到三工程三目的三；对三于3三0-三40三米级三较深三振冲三而言三，使三用大三型设三备，三单根三加长三导杆三也可三以达三到工三程目三的，三只是三工程三成本三大为三增加三；当三孔深三50三米以三上时三，如三果继三续使三用单三根导三杆，三不仅三工程三成本三难以三承受三，而三且安三全隐三患急三剧增三加、三质量三无法三保证三，振三冲技三术已三经无三法继三续下三去，三因此三，如三果在三深度三超过50米三地层三进行三振冲三碎石三桩施三工，三必须三研发三新的设备三、工三艺……一、振冲法发展及其在国内外应用情况随着三我国三工程三建设三邻域三发展三，一三大部三分工三程需三要进三行振三冲处三理的三地层三埋深三大于三40三m，三部分三已达三到7三0m三级三甚至三到9三0m三级。三研发三超深三振冲三碎石三桩装三备、三工艺三当务三之急三。我国三工程三技术三人员三通过三多年三的科三研攻三关，三突破三国外三技术三壁垒三，发三明了三振冲三碎石三桩机三成套三装备三及工三艺技三术，三利用三伸缩三导杆三连接三大功三率振三冲器三进行三碎石三桩施三工，三可以三加固三深度三更深三的地三基，三解决三了本三领域三对深三厚软三土地三基基三础进三行加三固的三难题三，创三造了三振冲三碎石三桩试三验桩92三m、大三规模三施工71三.6三3m的世三界最三深记三录。二、超深振冲碎石桩技术SV三系列三振冲三碎石三桩机三利用三伸缩三导杆三起吊三大功三率振三冲器三，可三以加三固深度三达5三0m～11三0m。二、超深振冲碎石桩技术②③二、超深振冲碎石桩技术安全三风险三小：避三免了三常规三振冲三施工三宜折三杆等三机械三事故三风险三；质量三可靠：孔斜三更易三保证三，便三于保三证施三工质三量；深度三大：施三工深三度可三达百三米级三。体积三小：起三吊主三机体三积小三、作三业半三径仅三十多三米，三占用三空间三小；机动三灵活：更三加适三用水三电工三程场三地狭三窄特三点；成本三低：低三于国三外同三一深三度超三深碎三石桩三成本三多倍三；便于三实现三智能三化施三工。超深三振冲三工艺三技术三优势三（与常三规振三冲工三艺技三术相三比）：三、超深振冲碎石桩机改装三前的三旋挖三钻机改装三后的三振冲三碎石三桩机三、超深振冲碎石桩机SV三90振冲三碎石三桩机三参数编

号项

目技术参数说

明1额定功率（kW）2982成桩最大深度（m）923导杆最大直径（mm）5304胶管绞盘直径（mm）30005胶管绞盘直径（mm）1660三、超深振冲碎石桩机伸缩三导杆多卷三盘同三步自三动进三给系三统高效三减震三器智能三振冲三质量三监控三系统四、工程应用1、M三L水三库超深三基础三振冲三碎石三桩试三验工程本项三目振三冲碎三石桩三设计三试验三桩最三大处三理深三度90三m，实三际施三工最大三深度92三m。本三项目三成功三将我三国振三冲碎三石桩三施工三深度三从40三m以内三提高三到90三m以上三，填三补了三国内三空白三，施三工设三备采三用为三本工三程专三门研三制的SV三90振冲三碎石三桩机三，配三以专三门设三计的三伸缩三导杆三和当三时国三内功三率最三大的22三0k三w大功三率电三动振三冲器三。本三工程三顺利三完成三振冲三现场三试验三施工三、桩三体、三桩间三土及三复合三地基三质量三检测三。通三过全三面检三测，三达到三了设三计预三期效三果。是目三前世三界上三已施三工完三成最三深的三振冲三碎石三桩。四、工程应用2、金三沙江三上游三拉哇三水电三站工三程金沙三江上三游拉三哇水三电站三工程三，是三金沙三江上三游13级开三发方三案中三的第8级，三属一三等大三（1）型三工程三。该三工程三上游三围堰三高60三m，基三础覆三盖层三深70余米三，上三游围三堰堰三基基三本加三固方三案采三用振三冲碎三石桩三方案三，加三固范三围为三防渗三墙至三下游三堰脚三，主三要对Ql三-3、Ql三-2三-③、Ql三-2三-②、Ql三-2三-①四三层进三行加三固，Ql三-5、Ql三-1和振三冲碎三石桩三一起三构成三堰塞三湖沉三积覆三盖层三的排三水通三道。围堰三结构三安全三及地三基处三理技三术在三国内三外水三电建三设史三上罕三见，该三工程三利用SV三70振冲三碎石三桩机三进行三施工三，是三超深三振冲三碎石三桩施三工技三术的三一次三大规三模应三用，创造三了大三规模三施工三最深三71三.6三3的三世界三纪录。处理三后明三显改三善了三地基三抗液三化性三能，三提高三了地三基的三承载三力和三抗变三形能三力，三增强三了原三始地三基的三渗透三性。一期三工程三全貌二期三工程三全貌四、工程应用拉哇三水电三站坝三址全三貌四、工程应用拉哇三水电三站坝三址河三床工三程地三质典三型剖三面：河流三冲积三层堰塞三湖沉三积层河流三冲积三层河床三覆盖三层最大厚度三约71三m，上三下为三砂卵三砾石三冲积三层，三中部三为堰三塞湖三相沉三积层三。四、工程应用振冲碎石