一种复杂地质条件下地下连续墙成槽方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种复杂地质条件下地下连续墙成槽方法。

背景技术：

地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。

目前国内常用的地下连续墙成槽方法主要有液压抓斗成槽机成槽、旋挖钻机配合双轮铣成槽、成槽机与双轮铣配合成槽三种，对于以上三种地下连续墙成槽方法的优缺点分析如下：

1、液压抓斗成槽机成槽方法由于机械抓斗面积较大，抓斗能抓到强风化岩层，所以成槽时间短，但对于中微风化等强度大的地层则施工困难，且成槽机所成槽沉渣较厚，需花大量时间清底；

2、旋挖钻机配合双轮铣成槽方法通过旋挖钻机引孔为双轮铣制造临空面，然后双轮铣齿轮快速切割岩体，成槽时间短，但机械租金昂贵，若用于在强度较低的土层中成槽则成本太高；

3、成槽机与双轮铣配合成槽方法适用范围广，但是当施工的槽段较深时，则所需时间长，并且成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对在复杂地质条件下进行地下连续墙成槽施工时，目前所采用的三种成槽方法存在成槽效率低下、施工成本高的问题，提供一种复杂地质条件下地下连续墙成槽方法，该成槽方法结合了以上三种成槽方法各自的优缺点，在实际的成槽施工中采用交叉作业，充分发挥各方法的优点，有利于提高成槽效率，同时降低成槽施工成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种复杂地质条件下地下连续墙成槽方法，包括以下步骤：

a、采用旋挖钻机引孔，孔深同地下连续墙槽深；

b、引孔完成后使用成槽机抓槽，并判断施工深度所处地层；

c、当施工深度到达中风化或微风化岩层时，改用双轮铣进行成槽施工。

本发明通过先采用旋挖钻机引孔让槽段形成临空面，减小施工难度，方便后续施工，引孔过程中也能明确该槽段地层分布情况；在引孔完成后使用成槽机抓槽，由于抓斗面积较大，抓斗能抓到强风化岩层，成槽时间短，效率高；当施工深度到达中风化或微风化岩层时，岩层强度大，成槽机施工困难，改用双轮铣进行成槽施工，由于双轮铣能快速切割岩体，成槽时间短；该成槽方法结合了现有技术中的三种成槽方法各自优缺点，在实际的成槽施工中采用交叉作业，充分发挥各方法的优点，有利于提高成槽效率，同时降低成槽施工成本。

优选的，在步骤a中，采用旋挖钻机引孔时，标准槽段首开槽引4个孔，连接槽引3个孔，闭合槽引1～2个孔。

需要说明的是，地下连续墙包含多个标准槽段，该标准槽段呈一字型，槽长6m，槽宽1.2m，各槽段之间采用工字钢接头，依照施工顺序具体又分为首开槽、连接槽和闭合槽三种槽段。

优选的，在步骤b中，根据成槽机仪表盘数据或操作手经验判断施工深度所处地层。

优选的，在步骤b中，标准槽段首开槽采用3抓成槽法，连接槽和闭合槽采用2抓成槽法。

优选的，在步骤c中，标准槽段首开槽铣3刀，连接槽和闭合槽铣2刀。

优选的，在采用旋挖钻机引孔前，需先进行导墙施工。通过施工导墙可以对成槽进行精确定位，保证地下连续墙不侵线。

优选的，在成槽过程中，需要采用泥浆护壁。由于泥浆对槽壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮，可以有效地防止槽壁坍塌。

优选的，护壁泥浆主要材料包括膨润土，水、分散剂和增粘剂。

优选的，当连接槽和闭合槽施工至设计标高且经检验符合设计规范后，使用刷壁器对相邻已成槽段工字钢进行铲壁、刷壁，以便清除相邻已成槽段工字钢上的土渣和泥皮，确保地下连续墙的接头防水质量。

优选的，在地下连续墙施工前，选择地层分布有代表性的槽段进行试钻取样，通过钻芯所得芯样分析该地下连续墙所处位置的实际地层分布初步情况，作为后续成槽施工工艺的指导。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过先采用旋挖钻机引孔让槽段形成临空面，减小施工难度，方便后续施工，引孔过程中也能明确该槽段地层分布情况；在引孔完成后使用成槽机抓槽，由于抓斗面积较大，抓斗能抓到强风化岩层，成槽时间短，效率高；当施工深度到达中风化或微风化岩层时，岩层强度大，成槽机施工困难，改用双轮铣进行成槽施工，由于双轮铣能快速切割岩体，成槽时间短；该成槽方法结合了现有技术中的三种成槽方法各自优缺点，在实际的成槽施工中采用交叉作业，充分发挥各方法的优点，有利于提高成槽效率，同时降低成槽施工成本。

附图说明：

图1为本发明中的地下连续墙整体平面示意图。

图2为本发明中的旋挖钻机引孔立面示意图。

图3为本发明中的地下连续墙施工流程图。

图中标记：1-首开槽，2-连接槽，3-闭合槽，4-导墙，5-旋挖钻机引孔，h-地下连续墙深度。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

如图1-图3所示，本实施中的复杂地质条件下地下连续墙成槽方法，包括以下步骤：

a、采用旋挖钻机引孔，孔深同地下连续墙槽深；

b、引孔完成后使用成槽机抓槽，并判断施工深度所处地层；

c、当施工深度到达中风化或微风化岩层时，改用双轮铣进行成槽施工。

本发明通过先采用旋挖钻机引孔让槽段形成临空面，减小施工难度，方便后续施工，引孔过程中也能明确该槽段地层分布情况；在引孔完成后使用成槽机抓槽，由于抓斗面积较大，抓斗能抓到强风化岩层，成槽时间短，效率高；当施工深度到达中风化或微风化岩层时，岩层强度大，成槽机施工困难，改用双轮铣进行成槽施工，由于双轮铣能快速切割岩体，成槽时间短；该成槽方法结合了现有技术中的三种成槽方法各自优缺点，在实际的成槽施工中采用交叉作业，充分发挥各方法的优点，有利于提高成槽效率，同时降低成槽施工成本。

本实施例中，在步骤a中，采用旋挖钻机引孔时，标准槽段首开槽引4个孔，连接槽引3个孔，闭合槽引1～2个孔，若为异型槽段引孔在交接点处必须引孔。所有的旋挖钻机引孔5的孔口位置沿该槽段长度方向均匀布置，且在该槽段宽度方向上位于居中位置，孔深同地下连续墙深度h。

需要说明的是，地下连续墙包含多个标准槽段，该标准槽段呈一字型，槽长6m，槽宽1.2m，各槽段之间采用工字钢接头，依照施工顺序具体又分为首开槽1、连接槽2和闭合槽3三种槽段，其中，连接槽2的数量有多个。

本实施例中，在步骤b中，根据成槽机仪表盘数据或操作手经验判断施工深度所处地层。

本实施例中，在步骤b中，标准槽段首开槽采用三抓成槽法，连接槽和闭合槽采用两抓成槽法，土层成槽速度竖向约6m/h,强风化4m/h。其中，三抓成槽法指的是先分别对该槽段的左右两侧进行抓槽，最后对该槽段的中间进行抓槽；两抓成槽法指的是先对该槽段一侧进行抓槽，后对该槽段另一侧进行抓槽，也即是分两次或三次将该槽段在水平长度方向上抓完。

本实施例中，在步骤c中，标准槽段首开槽铣三刀，连接槽和闭合槽铣两刀，中风化岩层50～60cm/h，微风化岩层20～30cm/h，若为异型槽段则根据实际槽型选择铣槽方法，一般从槽边往中间铣。其中，铣三刀指的是先分别对该槽段的左右两侧进行铣槽，最后对该槽段的中间进行铣槽，铣两刀指的是先对该槽段一侧进行铣槽，后对该槽段另一侧进行铣槽，也即是分两次或三次将该槽段在水平长度方向上铣完。

本实施例中，在采用旋挖钻机引孔前，需先进行导墙4施工，导墙需要一定的埋设深度，且墙具有一定的厚度，采用垂直开挖后，绑扎钢筋笼后进行混凝土浇筑。考虑到施工工艺及施工误差，导墙需在槽宽的基础上外扩一定尺寸，以便于旋挖钻机钻头、成槽机抓斗、以及双轮铣铣头下放。通过施工导墙可以对成槽进行精确定位，保证地下连续墙不侵线。

本实施例中，在成槽过程中，需要采用泥浆护壁。由于泥浆对槽壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮，可以有效地防止槽壁坍塌。

本实施例中，护壁泥浆主要材料包括膨润土，水、分散剂和增粘剂，其中，分散剂采用纯碱，增粘剂采用cmc增粘剂，水采用自来水。泥浆中膨润土、增粘剂和纯碱的配合比需根据不同施工土层进行调整。护壁泥浆必须循环使用，并及时检测其性能指标，使用后的泥浆回收时，需要检测其性能指标，若不合格需要补充掺入材料后进行再生处理，再生后的泥浆放入储浆池中待用。

本实施例中，当连接槽和闭合槽施工至设计标高且经检验符合设计规范后，使用刷壁器对相邻已成槽段工字钢进行铲壁、刷壁，以便清除相邻已成槽段工字钢上的土渣和泥皮，确保地下连续墙的接头防水质量。

本实施例中，为实现各种机械相互配合和充分发挥各机械的优点，在地下连续墙施工前，选择地层分布有代表性的槽段进行试钻取样，通过钻芯所得芯样分析该地下连续墙所处位置的实际地层分布初步情况，作为后续成槽施工工艺的指导。

因成槽后要下放钢筋笼，所以对成槽时的垂直度要求高。为了保证成槽精度，在双轮铣的铣头部分安装有一定数量的、用于采集各类数据的传感器，操作人员通过驾驶室的触摸屏可很直观地看到双轮铣的工作状态，如铣头偏直状况、铣削深度、铣头受到的阻力等情况，并针对不同土层状况设定铣头的下降速度，控制铣头所受到的阻力。沿竖直方向在铣头左右两侧各安装两块导向板，前后两侧各安装四块纠偏板，通过移动纠偏板、导向板以及改变切削轮相对铣架角度和倾斜度，从而保证成槽在不同方向上的精度。

对于x轴(沿槽的长度方向)纠偏，(1)调整切铣鼓转速：根据需要，两个轮的其中一个可以转换旋转方向，形成双鼓同向旋转，实现快速转位，通常情况下，切削轮旋转方向保持不变，而是通过提高一个轮的转速进行调整。(2)通过侧板的运动调整。对于y轴(沿槽的宽度方向)纠偏，(1)移动纠偏板、导向板；(2)改变切削轮相对铣架倾斜度。对于z轴(沿槽的深度方向)纠偏，(1)移动纠偏板、导向板；(2)分别改变切削轮与铣架的角度。

以下对比旋挖钻机+成槽机+双轮铣和成槽机+双轮铣这两种工法。若采用成槽机+双轮铣的方法，以某槽段1为例，两种机械总耗时102.1h，总耗油量6435l：若采用旋挖钻机+成槽机+双轮铣的方法，以另一槽段2为例，三种机械总耗时66.5h，总耗油量4096l。对于这两种相似槽段，使用旋挖钻机比没有使用旋挖钻机节省了近34.8％的时间，耗油量节省了近36.4％。综上所述，成槽过程使用旋挖钻机+成槽机+双轮铣能大幅度减少成槽时间和耗油量，提高进度，节约成本。具体数据件下表：

表1地下连续墙地层分析表(m)

表2项目效益分析表

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。