铣槽机建造地下连续墙的施工工艺的制作方法

本发明涉及水利施工技术领域，具体涉及一种铣槽机建造地下连续墙的施工工艺。

背景技术：

地下连续墙技术是一种基础工程施工新技术，广泛应用于各类地下结构物，由于地基的工程地质和水文地质条件、建筑物的功能、施工机械的技术性能的不同，地下连续墙的施法和所用机械设备也是各不相同的。根据多年的地下连续墙施工过程和效果情况，原有的施工工法(锯槽法、液压抓斗，振冲法等)只适合普通水利工程，在南水北调穿黄工程中很难达到工程设计要求。

南水北调穿黄工程南岸竖井平台及竖井连续墙工程，南岸竖井为穿黄盾构的中间井，位于黄河主河道中，需先经人工截留改道后填筑施工平台，然后进行竖井的施工作业，竖井地下连续墙厚1.2m，深60.6m，墙内径15m，外径为17.4m，其墙深度在国内实属少见。竖井上部为人工填土、细砂和砂砾石层。竖井中下部为Q₂地层，岩性为粉质壤土和古土壤层相问分布，夹大量的钙质结核。粉质壤土和古土壤层均呈硬塑状，强度较高，具微～弱透水性，工程地质条件较好，但大量分布的钙质结核对连续墙施工会产生不良影响。竖井底部为Q₂和N地层，Q₂由粉质壤土和古土壤层夹大量的钙质结核组成；N主要为粘土岩和砂质粘土岩，上述地层强度较高。

技术实现要素：

为了确保大型水利施工过程中竖井的顺利施工，本发明提供一种采取水平多轴回转钻机钻进工法进行竖井连续墙的施工工艺。

为实现上述目的，采用如下技术方案：一种铣槽机建造地下连续墙的施工工艺，包括以下步骤：（1）利用吊车吊装抓斗对地面开孔；（2）利用吊车吊装双轮铣槽机施工两个相间隔的一期槽主孔；（3）利用吊车吊装双轮铣槽机施工一期槽副孔，该一期槽副孔位于两个一期槽主孔之间；（4）向所述一期槽主孔和副孔内下入一期槽钢筋笼；（5）在一期槽钢筋笼两端利用PVC管对钢筋笼进行定位；（6）在一期槽浇筑前的槽口与槽壁之间分别下入接头板；（7）向一期槽内浇筑混凝土；（8）利用吊车吊装双轮铣槽机施工二期槽孔；（9）向二期槽孔内下入二期槽钢筋笼；（10）向二期槽内浇筑混凝土。

所述双轮铣槽机包括机架、电机和铣槽轮，电机末端输出轴分别通过传动机构与两个对称的铣槽轮转轴连接，两铣槽轮反向旋转；在机架内安装有泥浆泵，泥浆泵和电机的电源端通过电缆线与外接电源连接，泥浆泵的进浆口设置在两铣槽轮中心上侧。与所述双轮铣槽机配套有泥浆循环系统，双轮铣槽机内设置的泥浆泵的泥浆排管通过除砂装置后与泥浆罐连通，泥浆罐底部设置出口通过供浆泵与一期槽孔或二期槽孔连通；在所述泥浆罐上方还设置有补浆管，补浆管与补浆泵出口连通，补浆泵入口与泥浆搅拌机出口连通，泥浆搅拌机入口与膨润土储料桶底部连通，在泥浆搅拌机上侧设置有水源管道。铣槽轮转轴上安装的外盘通过减震器与齿盘连接。在齿盘上设置有固定齿，同时还设置有偏头齿，该偏头齿的根部铰接在齿盘侧面，并设置有事偏头齿能发生偏转和回位的机械导向装置，当偏头齿位于工作面区域时产生偏转。所述除砂装置包括砂箱，砂箱内倾斜安装有滤网，在倾斜的滤网低端的上侧设置有排砂口，砂箱底部与泥浆罐连通。

所述接头板是一种含有调整斜面的楔形结构，其上端口两侧分别设置有含斜边的三角形定位钢板；在接头板较宽的一侧至少设置两个平行的三角形定位板；所述各三角形定位板分别与接头板平行。

本发明利用液压双轮铣槽机作为专用的地下连续墙施工设备，以具有成槽施工效率高(较之抓斗法高2～3倍)、孔形规则(墙体垂直度可控制在3‰以下)、安全环保、适应地层地质范围广等优点，该工法主要创新点如下：

1、对地层的适应范围广，通过更换不同形式的铣刀轮及铣齿可满足不同地层的成槽铣削。

2、施工效率高，较之抓斗、冲击循环钻机等传统的成槽施工设备效率高出数倍，尤其在强度较：太的硬岩地层优势更为突出，成槽深度最大可达80m，宽度可在1.5m以内调节。

3、成槽精度高，孔型规则，铣轮在持续向下铣削过程中，其切削轨迹通过操作系统的电脑显示屏跟踪显示，对产生的倾斜或偏移利用X、Y方向纠偏板随时进行纠正，其精度控制在3‰，从而保证槽段的垂直度。

4、铣轮切削的渣料及泥浆通过安装在铣轮架上的泥泵及管路输送至泥浆筛分系统，筛分后的泥浆又重复返回至切削槽段内，形成较为密闭的泥浆循环系统，高速度，低噪音，尤其适用于城市环境作业。

5、铣刀架的铣削方向可进行调整，既可平行也可垂直主机作业，对施工作业范围具有一定的适用性，且更有利于拐角槽段的铣削。

6、铣削机构可稳定持续的进给工作，直至终孔成槽，全过程不会产生较大的冲击和震动，大大降低了操作劳动强度。

7、为了保证连续墙槽段之问铣接头连接的搭接质量，研制了专门的接头板及PVC管定位装置，在工程施工中得到了成功应用。

在实践中的应用情况，铣槽机建造地下连续墙工法在穿黄工程南岸竖井施工中得到了成功应用，共建造连续墙110m，浇筑混凝土10100m。按照正常施工速度，一期长度为6．69m，深度60．6m、宽1．2m的连续墙，可在12小时内完达到成槽要求，在施工效率和安全环保方面显现出较大的优越性，据后期竖井开挖现场检查情况表明，连续墙的施工达到了设计要求。本发明在建造地下连续墙工法在本工程的应用，较传统工法缩短工期4个月左右，节约资金65万余元。通过工程实际分析表明，本发明相对于其它设备能更方便、快捷、保质保量的完成施工要求。

附图说明

图1是本发明施工工艺示意图；

图2是泥浆循环系统示意图；

图3是图2的局部放大图；

图4是图3的局部放大图；

图5是图4的侧面图；

图6是图2中除砂装置示意图；

图7是钢筋笼定位示意图；

图8是定位接头板示意图；

图9是图8的端面示意图；

图10是图8的侧面示意图。

图中，标号1为吊车，2为双轮铣槽机，3为除砂装置，4为泥浆罐，5为供浆泵，6为筛除的钻渣，7为补浆泵，8为泥浆搅拌机，9为膨润土储料桶，10为水源管道，11为钢筋笼，12为PVC管，13为接头板，14为三角形定位钢板，15为一期槽主孔，16为一期槽副孔，17为抓斗。21为机架，22为电机，23为铣槽轮，24为泥浆泵，25为进浆口，26为泥浆排管，27为电缆线，28为碎石板。31为砂箱，32为滤网，33为排砂口，34为排浆口。231为转轴，232为减震器，233为固定齿，234为偏头齿。

具体实施方式

实施例：利用铣槽机建造地下连续墙的施工工艺参见图1-图10，（1）利用吊车1吊装抓斗对地面开孔；（2）利用吊车1吊装双轮铣槽机2施工两个相间隔的一期槽主孔；（3）利用吊车1吊装双轮铣槽机2施工一期槽副孔，该一期槽副孔位于两个一期槽主孔之间；（4）向所述一期槽主孔和副孔内下入一期槽钢筋笼；（5）在一期槽钢筋笼两端利用PVC管12对钢筋笼进行定位；（6）在一期槽浇筑前的槽口与槽壁之间分别下入接头板13；（7）向一期槽内浇筑混凝土；（8）利用吊车1吊装双轮铣槽机2施工二期槽孔；（9）向二期槽孔内下入二期槽钢筋笼；（10）向二期槽内浇筑混凝土。

液压双轮铣槽机2对地层适应性强，淤泥、砂、砾石、卵石、砂宕、石灰岩均可掘削，如图4，双轮铣槽机2包括机架、电机和铣槽轮，电机末端输出轴分别通过传动机构与两个对称的铣槽轮转轴连接，两铣槽轮反向旋转；在机架内安装有泥浆泵，泥浆泵和电机的电源端通过电缆线与外接电源连接，泥浆泵的进浆口设置在两铣槽轮中心上侧，在每个铣槽轮上侧分别设置有碎石板，铣槽效率高。配用特制的滚轮铣刀还可钻进抗压强度为200Mpa左右的坚硬岩石，利用电子测斜反循环钻头装置和导向调节系统、可调角度的鼓轮旋铣器来保证挖槽精度，精度可高达1‰-2‰。铣槽轮转轴上安装的外盘通过减震器与齿盘连接，成槽施工时基本无地面震动。

随着开挖深度增加，连续不断向槽内供给新鲜泥浆，保证泥浆液面高度，各项泥浆指标要符合技术要求，使泥浆起到良好的护壁作用，防止槽壁坍塌，利于钻渣的排出。在遇到附含钙质结合层和板岩层时，放慢铣削速度，防止因铣削不均匀而产生较大的偏斜。当接近槽底时，也应放慢铣削速度，仔细测量槽深，防止超挖和欠挖。图2和图3液压铣槽机反循环及泥浆循环系统示意图，双轮铣槽机2内设置的泥浆泵的泥浆排管通过除砂装置3后与泥浆罐4连通，泥浆罐4底部设置出口通过供浆泵5与一期槽孔或二期槽孔连通；在所述泥浆罐4上方还设置有补浆管，补浆管与补浆泵出口连通，补浆泵入口与泥浆搅拌机出口连通，泥浆搅拌机入口与膨润土储料桶底部连通，在泥浆搅拌机上侧设置有水源管道。通过泵吸出渣方式克服了通常的液压抓斗对槽壁的扰动，能较好地保持槽壁稳定。由设在成槽机两个切割齿中间的吸渣口，依靠离心泵的吸力将渣土吸出槽段内。首先，切割轮的切齿将土体或岩体切割成小的碎块，并使之与泥浆相混合，然后机内的离心泵将碎块和泥浆溶液一同抽出开挖槽，其示意图如图2和图3。另外考虑到竖井连续墙工程地质的特点，即主要地层为古土壤和粉质壤土，成槽机很容易因为糊钻而降低成槽效率，因此吸渣口两测设置刮刀，在切割轮旋转过程中将糊在钻头上的土清除掉，从而保障成槽机高效率地作业。

为了能够切割到两个切割轮之间在开挖槽底部形成的脊状土，在切割轮上安装偏头齿。该偏头齿的根部铰接在齿盘侧面，并设置有事偏头齿能发生偏转和回位的机械导向装置，当偏头齿位于工作面区域时产生偏转。这个特殊的偏头齿可以在每次到达开挖槽底部的时候通过机械导向装置向上翻转，切割两个切割轮之间的脊状土，其形式如图4和图5。

成槽方法：成槽过程中，液压铣槽机垂直槽段，将液压铣成槽机切割轮照准标志徐徐入槽切削。液压铣成槽机切割轮的切齿将土体或岩体切割成70~80mm或更小的碎块，并使之与泥浆相混合，然后由液压铣成槽机内的离心泵将碎块和泥浆溶液一同抽出开挖槽。

槽及连接：槽段连接主要采用铣接头方式，辅以接头板13接头方式进行施工，即在两个一期槽中间进行二期槽成槽施工时，铣掉一期槽端头的部分混凝土形成锯齿形搭接。在一期槽钢筋笼下放完毕之后，浇注一期槽混凝土之前开始下接头板13，通过液压铣铣掉一期槽部分的混凝土，露出新鲜的混凝土毛面，确保一、二期槽间的搭接质量。

采用铣槽法施工时，其成槽精度和垂直度的控制、槽壁的稳定性控制、固壁泥浆的各项指标、连续墙接头的处理、大型超重钢筋笼的起吊等诸多问题都是本技术的重点和难点。

二期槽的铣接头施工会铣削掉两侧一期槽段的部分混凝土，为确保在二期槽施工过程中不会铣削到一期槽段的钢筋笼，一方面一期槽段的钢筋笼到二期槽的边缘必须预留出足够的空间，另一方面确保一期槽段的钢筋笼在吊放过程及浇灌混凝土时保持在正确的位置。为保证钢筋笼位置的正确，在一期槽钢筋笼两侧利用直径315mm的PVC管12对钢筋笼进行定位，另外在一期槽浇筑前槽口下入长度为8.0m的接头板13定位装置，如图7-图10，浇筑混凝土后隔一段时间(即在混凝土初凝前，一般8小时)拔出接头板13，这样能防止接头板13因为混凝土初凝而拔不动，在此过程中每半小时活动上下活动一下接头板13，活动范围在30cm内，防止混凝土绕流影响二期图6 PVC定位及接头板13施工示意图期槽施工。在二期槽段套铣接过程中，原一期槽口接头板13拔出后的空隙可保证二期槽开孔时液压铣头准确对位，下部的PVC管12定位装置可以轻易的被液压铣切除，不会破坏槽段的完整性。整个竖井地下连续墙采用此接头形式及相关施工措施非常成功，在整个施工过程中从未铣到钢筋笼，从双跨超声波检测仪检测结果及已经开挖的部分墙体情况来看，第二节内衬以下墙体接缝均能保持在lcm以内。