地下连续墙锯式开槽机施工技术(张永忠研制开槽机)
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灰岩地区地下连续墙双轮铣槽机成槽施工工法灰岩地区地下连续墙双轮铣槽机成槽施工工法一、前言地下连续墙施工是一项常见的基础工程施工方法,其在城市建设、土石方工程和地下工程中有广泛的应用。
然而,灰岩地区的施工情况特殊,常常面临地质条件复杂、岩石硬度高的问题。
为解决这一问题,灰岩地区地下连续墙双轮铣槽机成槽施工工法应运而生。
二、工法特点1. 高效节能:双轮铣槽机通过两个装有锯齿刀头的滚筒同时旋转铣削地下连续墙的开槽部分,不仅加快了作业速度,还减少了能耗。
2. 施工质量高:双轮铣槽机通过精准控制刀头旋转速度和切削深度,能够精确控制开槽尺寸和形状,保证施工质量。
3. 适应性强:双轮铣槽机可根据不同的地质条件和施工要求,调整切削速度、刀头材质和切削方式,适应不同地区的施工需求。
4. 操作简便:双轮铣槽机采用自动控制系统,操作方便,操作人员只需进行简单的设定和监控。
5. 施工噪音小:双轮铣槽机在施工过程中噪音较小,减少了对周边环境和居民的影响。
三、适应范围灰岩地区地下连续墙双轮铣槽机成槽施工工法适用于各种灰岩地区的地下连续墙施工,特别适用于灰岩地层硬度高、地质条件复杂的情况下的施工。
四、工艺原理双轮铣槽机的工艺原理是基于切削原理和机械力学的基础上,通过控制两个滚筒的转速,及刀头的切削深度,实现对灰岩地层的开槽操作。
施工工法与实际工程之间的联系,采用的技术措施主要包括:1. 现场勘探:通过地质勘探和试探等手段,对施工地区的地质情况进行详细了解和分析,确定双轮铣槽机的施工参数。
2. 机具设备调试:根据施工地区的地质条件和施工要求,对双轮铣槽机进行参数调整和设备调试,确保其能够适应灰岩地层的施工需求。
3. 施工过程控制:通过监控设备,实时控制切削速度、刀头材料和切削深度,实现对开槽尺寸和形状的精确控制。
4. 质量检测与验收:施工完成后,对开槽部分进行质量检测,确保其符合设计要求,并进行相应的验收程序。
五、施工工艺1. 地面准备:清理施工现场,确保施工道路畅通,搭建必要的临时设施。
CSM地下连续墙施工技术和设备法国地基建筑公司北京代表处倪庆久(Soletanche Bachy Beijing Office)摘要:CSM是C utter S oil M ixing (铣削深层搅拌技术)的缩写,现已成为了一种工法的名称,施工设备和技术是2004年由法国地基建筑公司(Soletanche Bachy)为主发明的,它是应用原有的液压铣槽机的设备结合深层搅拌技术进行创新的地下连续墙或防渗墙施工设备,结合了液压铣槽机的设备技术特点和深层搅拌技术的应用领域,将设备应用到更为复杂的地质条件中。
关键词:CSM 地下连续墙施工设备和技术液压铣槽机(俗称双轮铣)是由法国地基建筑公司发明,于1973年应用于法国里昂市的一个地铁车站的地下连续墙施工,是迄今为止技术最为先进的地下连续墙施工设备。
国内至今也在十多个工程项目中使用液压铣槽机。
国内最厚的地下连续墙就是采用液压铣槽机施工完成的,厚度达到 1.5m。
但液压铣槽机施工存在的主要问题是设备的施工成本高,配套设备多,只适用于大型的工程项目。
多头深层搅拌设备由日本发明,分为三头和五头的深层搅拌设备居多,在软土地基中应用非常多,主要用于地基加固、防渗墙施工,临时基坑支护等等。
在江南地区采用多头深层搅拌插入H型钢作为浅基坑的临时支护的实例非常多。
但多适用于松软地基,如果地质条件比较复杂,则难以施工。
同时,钻杆的旋转动力来源顶部,钻杆承受的扭矩大,钻杆损耗多。
CSM设备则是将液压铣槽机的技术加以引申,应用于更广泛的领域。
将液压铣槽机的铣轮与凯式方形导杆相连接,将该设备加装在适当改造的旋挖钻机、履带式起重机或履带式深层搅拌钻机等设备上。
将铣轮驱动所需的液压系统和注浆用的管路安装在凯式方形导杆内。
采用履带底盘获取动力或安装独立动力站的方式形成一套完整的CSM地下连续墙或防渗墙成槽施工设备。
可以以较低的价格完成设备的配置。
当然,也可以采用全新的CSM成槽设备,而不是附加在其他设备上。
地下连续墙铣槽机成槽施工技术摘要:文章主要论述了双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用和质量控制措施。
以工程实例出发,介绍了铣槽机施工成槽工艺和施工流程,并结合其施工特点,分析了铣槽机在连续墙施工中的优势和施工质量控制措施。
为同类工程提供了一定的参考价值关键词:地下连续墙铣槽机成槽工艺Abstract:The article mainly discusses the double slot milling machine in construction of underground continuous wall application and quality control measures. By using engineering example, introduces the construction process of slot milling machine into a groove and the construction process, combined with its construction characteristics, analysis of the slot milling machine in continuous wall construction in advantage and construction quality control measures. For similar project to provide a certain reference valueKey words:The underground continuous wall; Slot milling machine; Trenching.1工程介绍1.1工程概况工程位于广州市天河区天河城东侧,西邻六运三街,南邻天河南一路,北邻天河路,东邻正佳大街。
基坑面积约47550m2,拟建3层地下室商场及停车库以及地上2层裙楼商场。
做好挖槽工作是提高地下连续墙施工效率及保证工程质量的关键成槽工艺是地下连续墙施工中最重要的工序,常常要占到槽段施工工期一半以上,因此做好挖槽工作是提高地下连续墙施工效率及保证工程质量的关键。
随着对施工效率要求的不断提高,新设备不断出现,新的工法也在不断发展。
目前国内外广泛采用的先进高效的地下连续墙成槽(孔)机械主要有抓斗式成槽机、液压铣槽机、多头钻(亦称为垂直多轴回转式成槽机)和旋挖式桩孔钻机等,其中,应用最广的要属液压抓斗式成槽机。
常用的成槽机械设备按其工作机理主要分为抓斗式、冲击式和回转式三大类,相应来说基本成槽工法也主要有三类:⑴抓斗式成槽工法;⑵冲击式钻进成槽工法;⑶回转式钻进成槽工法。
1、抓斗式成槽方法抓斗式成槽机已成为目前国内地下连续墙成槽的主力设备,已拥有百多台(多数为进口设备)。
抓斗挖槽机以履带式起重机来悬挂抓斗,抓斗通常是蚌(蛤)式的,根据抓斗的机械结构特点分为钢丝绳抓斗、液压导板抓斗、导杆式抓斗和混合式抓斗。
抓斗以其斗齿切削土体,切削下的土体收容在斗体内,从槽段内提出后开斗卸土,如此循环往复进行挖土成槽。
该成槽工法在建筑、地铁等行业中应用极广,北京、上海、天津、广州等大城市的地下连续墙多采用这种工艺。
如北京国家大剧院、上海金茂大厦、天津鸿吉大厦、南京新街口地铁车站、上海环球金融中心等工程的地下连续墙均采用的是抓斗法施工工艺。
使用抓斗成槽,可以单抓成槽,也可以多抓成槽,槽段幅长一般为3.8~7.2m。
单抓成槽,即一次抓取一个槽幅;多抓成槽,每个槽幅由三抓或多抓形成。
通常单序抓的长度等于抓斗的最大开度(2.4m左右),双序抓的长度小于抓斗最大开度。
适用环境:地层适应性广,如N<40的粘性土、砂性土及砾卵石土等。
除大块的漂卵石、基岩外,一般的覆盖层均可。
优点:低噪音低振动;抓斗挖槽能力强,施工高效;除早期的蚌式抓斗索式导板抓斗外多设有测斜及纠偏装置(如纠偏液压推板)随时调控成槽垂直度,成槽精度较高(1/300或更小)。
地下连续墙锯式开槽机施工技术目前,建造地下连续墙所使用的成槽机械按其挖槽机理可大致分为:挖斗式、冲击式及回转式等三种方式。
锯式开槽设备的机理是一种全新的挖槽理念,它是利用两个对称布臵的锯刀,往复运动来切割地层成槽。
因此,它与其它形式的挖槽机械相比较,具有自己独特的优点。
锯式开槽机由张永忠研制,至今已开发了四代。
从第二代开始,开槽机的动力部分已由水上变为潜水,行走方式由轮胎式行走变为轨道式。
四代机行走方式已由轨道式改变为特殊的滚管式行走,使其具有更大的移动灵活性。
本篇所介绍的锯式开槽机为第四代开槽机,在前三代机的基础上又作了较大的改进。
下面我们着重介绍锯式开槽机的施工工艺特点。
一、成槽施工工艺1、锯式成槽法简介锯式开槽机属动力头完全潜水式开槽机,由动力机头、机架和底座三部分组成。
所有配套的行走、起重机械及启动电器、油泵、仪表以及自动测深、测斜、测钻压、测速、功率等装臵均安装在底座上。
动力机头由潜水电机、砂石泵、纠偏板、锯刀及其它附属件组成。
动力机头由5T慢速卷场机通过滑轮组牵引提升,采用钢丝绳自由悬挂,无动力下放。
掘削的泥土混在泥浆中以反循环方式排出槽外。
锯式开槽机开槽时应使吊索保持一定张力,即使锯刀对地层保持当压力,引导动力机头垂直成槽。
开槽初始,由于动力机头部分在地上,其垂直导向是靠机架上的两个导向槽完成的。
因此,开槽之前,要对开槽机进行调直,调整四个油压支腿,使开槽机处于垂直状态。
当开槽机动力头完全臵于地下时,开槽机开槽的垂直度,是由纠编板,导向板及其它导向组合来完成的。
此时,槽段的垂直度,依赖于操作人员的熟练掌握程度,因此,要加大操作人员的岗前培训。
锯式开槽机一次开槽长度为3.0m,开槽深度为100m,开槽宽度1500mm-1000mm。
开槽机开槽宽度的调整,是通过改变锯刀上刀板的宽度来实现的。
当开槽宽度小于300mm时,除改变锯刀的宽度,还应在潜水电机输出轴的偏心轮上加装削刀,使开挖出槽段中间部位的槽孔直径为300mm,以便于动力头中间部位的潜水电机,潜水砂石泵顺利入槽。
开槽机开槽速度取决于泥渣排出能力及土质的软硬程度。
注意,应使下钻速度均匀。
如果遇有软土层,下钻速度应考虑到沙石泵泥浆排出的能力,以不堵泵为宜。
如果遇有硬土层或强风化岩时,适当加大钻压,控制下钻速度,以潜水电机的电流下不超过规定电流,动力机头不产生强烈跳动为宜。
一般软土层地质,开槽速度为20m/h,硬土层及风化岩地质开槽速度应根据开槽机的能力适当减缓。
2、槽段划分及接头形式锯式开槽机开槽采用逐段式,跳打法施工。
施工中把连续墙划分为若干个连续槽段。
槽段连续编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ……施工顺序为Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ,即先施工Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ槽段,等到Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ槽段混凝土强度达到设计强度的15%以上时,再施工Ⅱ、Ⅳ槽段。
每个单元槽段的长度,即开槽机一次所开挖的长度,Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ……槽段长度为3.0m。
开挖Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ槽段时,由于开槽机锯刀两端安放了弹簧凸半圆形接头刀板,所以开槽长度为3.2m。
由于开槽机具有特制的弹簧半圆形接头刀板,施工中无需接头管,两槽段就能开成半圆形接头。
具体做法如下:施工Ⅰ、Ⅲ槽段时,因开槽机锯刀两端设有凹半圆形。
施工的Ⅱ槽段时,将特制的弹簧凸半圆形刀板镶于开槽机锯刀两端,且打开锯刀两端的侧向水嘴,此时,开槽机所成的槽孔两端为凸半圆形。
Ⅱ槽段的凸半圆形端头与Ⅰ、Ⅲ槽段的凹半圆形端头形成吻合,浇筑砼后形成半圆形连接。
由于弹簧凸半圆形接头刀板,遇有Ⅰ、Ⅲ槽段的一期混凝土时,弹簧会自动回缩,所以在锯刀的往复运动下,只开凿出一期砼外围槽段的土体,且对一期混凝土进行凿毛,高压水冲刷,不破坏一期混凝土。
3、定位针的作用锯式开槽机特设定位针一枚,臵于开槽机两锯刀之间中央部位,定位针的作用是:在开挖连续槽段过程中,稳定开槽机,不让其向左右两边产生位移。
当开挖连续槽段,即开挖完工Ⅰ、Ⅲ槽段,不浇砼,紧接着开挖Ⅱ槽段时,导向板及纠偏板因没有左右两边墙壁的限制而失去作用。
此时,应放臵定位针,因定位针长出两锯刀首先入土定位,使Ⅱ槽段的开掘顺利进行。
4、施工注意事项(1)由地面至地下10m左右的初始挖槽精度对以下整个槽壁的精度影响很大,此阶段必须慢速均匀钻进,严格控制垂直度,使其在允许偏差范围内。
(2)挖槽要连续作业,并且要依顺序连续行进,因故中断时,应迅速将开槽机从沟槽中提出,以防塌方埋钻。
(3)开槽过程中,应随时注意开槽机有无异常情况,如电流值异常升高,开槽机摇晃,跳动或钻进困难,此时应查明原因。
如果是因为土质过硬引起的,应略微提升动力头,减轻钻压,放慢进尺,待情况正常后,方可恢复正常钻进参数和给进速度。
(4)开槽达到设计深度后,应停止钻进,动力头继续空转一定时间,用稀泥浆臵换槽内的浓稠泥浆,直至槽内泥浆的指标及沉渣厚度达到设计要求后,方可提出动力头,将开槽机移至下一工作段。
二、泥浆循环工艺1、泥浆选择地下连续墙成槽过程中,要不间断地向槽中供给优质的稳定液——泥浆。
泥浆在成槽过程中,有携渣和固壁的作用,当开槽机自身有造浆功能且地质条件允许的情况下,也可选用自造泥浆。
锯式开槽机,具有自造浆的功能。
在粘性土或粉质粘土为主的地质条件下,如土质中粘土含量大于50%,塑性指数大于20,含砂量小于5%,二氧化硅与三氧化铝含量的比值为3-4,亦可采用自成泥浆或半自成泥浆护壁,即用开挖深槽中的粘土为造浆原料,利用开槽机往复运动的锯刀切割破碎使之成很细的颗料自造泥浆护壁,或再加入少量化学稳定剂进行半自成泥浆护壁。
成槽过程中,泥浆的密度通过调节进水量和钻进速度来控制。
进水应输入到泥浆池中或经高压泵通过管道由锯刀板之间的喷嘴射出,不得将水直接注入槽内。
本法应经成槽试验,能确保槽壁稳定时方可使用,并要求成槽必须连续依顺序作业。
无论采用何种泥浆形式,在开挖首个槽段之前,都应备好足够量的泥浆。
因为开槽初始开槽机自身制浆能力有限,此时,应使用备用泥浆,直至自成泥浆的数量及质量达到要求时,再改用自成泥浆施工。
2、泥浆循环方式锯式开槽机泥浆循环方式为泵举反循环。
由潜水砂石泵、排沙管道、高压泥浆泵、输浆管道及两个串联的沉淀池等组成。
砂石泵为6p潜水砂石泵,是在普通潜水砂泵的基础上,为适应本开槽机而特意改制的,具有体积小,流量大,不易堵塞,排渣彻底(能排出100mm以下的石块)等特点。
高压泥浆泵为槽内输浆之用,浆液由两锯刀上的水嘴喷出和刀板一起共同切割地层成槽。
开槽起始,由于潜水砂石泵还在水面以上,此时,应采用正循环方式开挖,直到潜水砂石泵潜入水中后,方换为反循环。
亦可在潜水砂石泵出口处设一三通旁侧管,接入真空泵,当砂石泵吸口没入水中时,即开启真空泵,对潜水砂石泵及管道进行轴气,当反循环建立时,拆除砂泵与真空泵连接的胶管,即可实现反循环掘进。
3、泥浆的配置与使用(1)施工前应对造浆粘土进行认真选择,一般应首选膨润土造浆,配制泥浆前,应根据地质条件,成槽方法和用途等进行泥浆配合比设计,试验合格后方可使用。
其性能指标应符合规范规定。
新拌制的泥浆应存放24h或加分散剂,以便膨润土充分水化后方可使用。
(2)在成槽过程中,要不断向槽内补充新泥浆,使其充满整个槽段。
槽内的泥浆面必须高于地下水位1.0m以上,亦不应低于导墙顶面0.3m。
(3)施工过程中,应经常测定和调节泥浆性能,使其适应不同地层的钻进要求。
对新拌制的泥浆,静臵24h后,要测一次全项目(含砂量除外)。
成槽过程中,每进尺3-5m或每小时测定一次泥浆密度和粘度。
在清槽前后,各测一次密度,粘度、在浇筑混凝土前测一次密度。
取样部位为槽段底部,中部及上口。
失水量,泥皮厚度和PH值,在每槽段的中部和底部各测一次。
发现有不符规定指标的参数,随时进行调整。
三、混凝土浇筑1、混凝土配合比的选择地下连续墙的混凝土是在护壁泥浆下灌注,需按水下混凝土的方法配制。
混凝土配合比的设计除满足设计强度要求外,还应考虑导管法在泥浆中浇筑砼的施工特点和对浊凝土强度的影响。
一般配合比应通过试验确定。
用导管法灌注的水下混凝土应具有良好的和易性,施工坍落度宜为180-220mm,并有一定的流动度保持率,坍落度降至150mm 的时间不宜小于1h,扩散度宜为340-380mm。
混凝土初凝时间应满足浇筑要求,一般宜低于3-4h。
如运输距离过远,一般宜在混凝土中掺加木钙减水剂,可减少水灰化,增大流动度,减少离折,防止导管堵塞。
2、浇筑方法地下连续墙水下混凝土的浇筑一般采用导管法。
通常的做法是:吊车起吊混凝土料斗,通过料斗提升下料漏斗及导管在稀泥中浇筑。
人工控制料斗下端的阀门,通过观察漏斗中混凝土的多少,来决定是否开启料斗阀门。
锯式开槽机单元槽段3.0m,可采用单根导管来进行混凝土浇筑。
导管总和长度应大于槽深度加槽孔上升高度。
导管分节长度按工艺要求确定,一般每节长2-2.5m,底节长度不宜小于4m。
导管壁厚不宜小于3mm,直径宜为200-250mm。
导管法灌注水下混凝土所使用的隔不塞一般采用球胆或预制圆柱型混凝土隔水塞。
球胆预先塞在混凝土漏斗下口,当首批混凝土浇筑后,从导管下口压出漂浮在泥浆表面,混凝土塞则用8号铁丝吊在导管上口,上盖一层砂浆,随着漏斗中混凝土的增加,混凝土塞在导管中下移,待混凝土达到一定量后,剪断铁丝,混凝土塞下落埋入底部混凝土中。
在整个浇筑过程中,混凝土导管应埋入混凝中2-4m,最小埋深不得小于 1.5m,否则会把混凝土上升面附近的浮浆卷入混凝内;亦不宜大于6m埋入过深,会影响混凝土充分的流动。
导管随浇筑随提升,避免提升过快造成混凝土脱空现象,或提升过晚造成埋管事故。
3、混凝土浇筑施工注意事项(1)灌注前下料漏斗内初存的首批混凝土量要经计算确定,以保证安全排出导管内泥浆,并使导管出口埋入混凝土中的深度不小于0.8m。
(2)浇注时要保持槽内的混凝土面均衡上升,上升的速度不得小于2m/h,每个单元槽段的浇筑时间不得超过规定时间。
随着混凝土的上升,要适时提升和拆卸导管,导管底端埋入混凝土面以下一般保证2-4m,不宜大于6m,严禁把导管底端提出混凝土面。
(3)混凝土浇筑过程中,应设专人每30min测量一次导管埋深及管外混凝土面高度,每2h测量一次导管内混凝土面高度。
混凝土应连续灌注不得中断,不得横移导管。
(4)搅拌好的混凝土应在1.5h内浇筑完毕,夏季应在1h 内浇完,否则应掺加缓凝剂。
混凝土浇筑到顶部3m时,可在槽段内放水适当稀释泥浆,或将导管埋深减为1m,或适当放慢浇筑速度,以减少混凝土排除泥浆阻力,保证浇筑顺利进行。
四、锯式开槽机的优点1、造价低锯式开槽设备运用简单的机械传动来驱动两锯刀往复运动,切割地层成槽。
行走采用滚管式,四油压支腿除用于滚管式行走,还间做开槽机调平、调直。
油压系统除供行走、调直使用外,纠编亦采用油压系统控制。