沖擊鉆機在地下連續(xù)墻施工中的應用

1、沖擊鉆機在地下連續(xù)墻施工中的應用 中冶天工上海十三冶建設有限公司 王明月 摘要：沖擊鉆機是地下連續(xù)墻施工中常用的成槽機械，依據(jù)其自身施工特點，結合工程地質情況，可以在地下連續(xù)墻施工中起到成槽、沖導向孔、沖擊基巖、清除地下障礙物等多項用途。 關鍵字：沖擊鉆機 成槽 導向孔 基巖 前言 地下連續(xù)墻是利用各種挖槽機械，借助于泥漿的護壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆注適當?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B（水）、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。地下連續(xù)墻技術起源于歐洲，它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆注混凝土的方法而來的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展和積累，其技術已經(jīng)相當成熟，并在世界各地得到了廣泛的應用。

2、 我國于1958年首次應用地下連續(xù)墻技術在青島丹子口水庫修建了水壩防滲墻，到目前為止，全國絕大多數(shù)省份都應用了此項技術，從最初用作防滲墻和臨時擋土墻發(fā)展為地下結構的一部分或主體結構，最近十年更被用于大型深基坑工程中。我國使用的成槽機械主要有：旋轉切削多頭鉆、雙輪銑槽機、液壓抓斗和沖擊鉆機等，本文主要討論沖擊鉆機在地下連續(xù)墻施工中的應用。 沖擊鉆機簡介 沖擊鉆機是基礎工程中常用的施工機械，采用鋼絲繩懸吊沖擊鉆頭（又稱沖錘）上下往復沖擊旋轉，將土層或巖層破碎成孔，部分碎渣擠入孔壁中，大部分成為泥渣經(jīng)由泥漿循環(huán)排出孔外，其所成孔孔壁較堅實、穩(wěn)定、塌孔少，因此在灌注樁和地下連續(xù)墻施工中被廣泛應用。 目

3、前國內(nèi)使用比較廣泛的是簡易沖擊鉆機，它由簡易鉆架、沖錘、轉向裝置和雙筒卷揚機等組成，構造簡單，操作方便，不僅適用于黃土、粘性土或粉質粘土、人工雜填土等土層，在砂礫石層、漂石層、堅硬土層、巖層中使用效果也很好，是一般巖土工程機械所不能比擬的。但其沖孔時噪聲大，碎渣置換費工費時，成孔速度慢，泥渣污染環(huán)境。 簡易沖擊鉆機 沖擊鉆機在地下連續(xù)墻中的應用沖擊鉆機既可單獨進行地下連續(xù)墻成槽施工，又能與其他成槽機械配合使用，還可用于清除地下障礙物，而其自帶的卷揚裝置又能夠配合澆注水下砼等。沖擊鉆機在成槽施工中根據(jù)工程地質情況又可分為全沖成槽、沖導向孔、 基巖成槽等。 1、全沖成槽地下土層為砂礫石層、漂石層、

4、堅硬土層、巖層等，強度較高，抓斗無法進行作業(yè)，或施工防滲墻時地下水與附近水系連通，并隨之流動形成動水壓力時，抓斗成槽速度太快，無法形成有效護壁等情況時，可采用沖擊鉆機全沖成 槽。全沖成槽是利用沖錘自由落體產(chǎn)生的動能將土體或巖石擊碎成孔，碎渣經(jīng)泥漿循環(huán)而置換出來，在單幅槽段內(nèi)依次相連沖擊若干個圓孔，最后用特制的 方錘修孔、掃孔，將這些圓孔修成條形的地下連續(xù)墻槽段。 第一步:圓錘沖鉆成孔方錘方錘第二步:方錘修孔 第三步:槽孔形成，清槽全沖成槽示意圖 2、沖導向孔在某些地區(qū)地下連續(xù)墻施工采用傳統(tǒng)的“三沖兩抓”或“兩沖一抓”工藝進行成槽?！叭龥_兩抓”工藝為：地下連續(xù)墻單元槽段長度劃分為5m左右，先用沖

5、擊鉆機在槽段端頭和中點處沖鉆3個導向孔，孔間距控制在2.5m左右，嚴格控制其垂直度，再用液壓抓斗抓取導向孔間剩余土體而成槽。 第一步:沖鉆3個引導孔 第二步:液壓抓斗抓取剩余土體 第三步:槽孔形成，清底三沖兩抓成槽示意圖 3、基巖成槽 在地下連續(xù)墻成槽施工中，如果遇到砂礫石層、漂石層或基巖時，其他成槽機械就受到限制，而沖擊鉆機能夠很好地解決這一問題。沖擊鉆機在基巖中沖鉆成槽工藝是先沖主孔，再沖其余部分（副孔），主孔與副孔之間搭接并間隔布設，最后用方錘修孔，切除殘留的邊角巖體（錘蠟），其方法與沖擊鉆機“全 沖成槽法”有很多相似之處，但也有其各自的特點。主孔第一步:沖鉆主孔副孔第二步:沖鉆副孔錘蠟

6、方錘 第三步:方錘修孔 第四步:槽孔形成，清底基巖成槽示意圖 4、清除地下障礙物 在地下連續(xù)墻成槽施工過程中，如果碰到大塊孤石或遇有攪拌樁、灌注樁等地下障礙物導致液壓抓斗無法正常取土時，可采用沖擊鉆機清理地下障礙物。沖擊鉆機就位，沖錘對準孤石、攪拌樁或灌注樁等反復沖擊直至將其擊碎，經(jīng)由泥漿循環(huán)置換出來。但如若地下障礙物一半在槽段內(nèi)、一半在槽段外直接沖擊容易導致斜孔，此時應對不同情況進行不同處理：地下障礙物為探頭石的，應填充優(yōu)質的粘土塊或碎石，采用低錘密擊，并反復掃孔，直至將探頭石擊碎；地下障礙物為攪拌樁或灌注樁的（部分在槽段內(nèi)），直接沖擊無法保證成槽的垂直度，此時宜將導墻擴大，將整個樁截面包括

7、進導墻內(nèi)，然后用重錘“軸線對沖、低錘密擊”的方法將整條樁擊碎或沖擊至設計標高，碎渣通過泥漿循環(huán)置換出來。 5、配合澆注砼 沖擊鉆機自帶雙筒卷揚裝置，在地下連續(xù)墻澆注水下砼施工中可以代替吊車下導管、提拉蓄料斗、拆管等，能夠節(jié)約部分施工機械費。 施工中常見問題及預防處理措施 1、孔斜 孔斜產(chǎn)生的原因：當遇到塊石或孤石，基巖面傾斜，土層軟硬不均，鉆機底座未安置水平或發(fā)生不均勻沉陷時，會發(fā)生孔斜現(xiàn)象。 預防及處理措施：當遇到塊石、孤石或基巖面傾斜時，應回填碎石，采用低沖程高頻率沖鉆并反復掃孔，直到將孔掃直，再用高沖程沖進；進入軟弱不均地層時，應低錘密擊，保持孔底平整，穿過此層后再正常鉆沖進；經(jīng)常檢查和

8、調整鉆機底座水平度。 2、掉錘 掉錘產(chǎn)生的原因：鋼絲繩磨損斷裂，繩卡松脫，卡錘后鋼絲繩被拉斷。 預防及處理措施：經(jīng)常檢查鋼絲繩及繩卡等的磨損松脫情況，有破損不能繼續(xù)使用時應立即更換；掉錘后用鐵錨進行打撈，或用抓斗抓起。 3、卡鉆 卡鉆產(chǎn)生的原因:沖孔不圓；沖錘刃角磨損過大未及時補焊；中途停電，沖錘留在槽孔內(nèi)，被泥沙埋住；上部塌落物卡住沖錘；放繩太多，沖錘傾斜頂住孔壁。 預防措施：經(jīng)常進行往復掃孔；經(jīng)常檢查沖錘刃角磨損程度，如有磨損及時補焊或更新；中途停電要及時將錘提出；經(jīng)常檢查孔內(nèi)泥漿質量，及時補充新鮮泥漿，并置換掉性能惡化嚴重的廢漿；加強工人培訓教育，提高操作技能水平。 處理措施：若孔不圓，

9、沖錘有向下活動空間，可使沖錘向下活動并轉動，在孔徑較大處提出沖錘；采用不同的頻率、拉力或不同的方向上拉沖錘；在卡錘的四周多沖幾個孔，將其周圍土體沖掉而卡錘松脫；用抓斗直接抓至卡錘位置，將錘提出。 4、塌孔 塌孔產(chǎn)生的原因：泥漿比重不夠，不能形成堅韌的泥皮，起不到護壁作用；地下水位過高，泥漿液面標高不夠；在松軟土層進尺過快，泥漿高速流動沖刷槽壁；成孔后擱置時間太長。 預防措施：加強泥漿管理，在不同土層選擇合適的泥漿比重和粘度；及時向孔內(nèi)補漿，提高泥漿液面，保證高于地下水位不小于1m；在松軟土層成孔要控制進尺，不要過快或空置時間太長；加強施工管理，盡量縮短擱置時間。 應用實例 廣州市軌道交通五號線

10、【三溪站至魚珠站區(qū)間明挖段】位于廣州市中心區(qū)的東面，黃浦區(qū)東部，區(qū)間線路從【三溪站】向東下穿深涌，然后沿黃埔大道東路東行，再向東北方向穿過一片臨建房區(qū)（已拆除）、田地，再次下穿石崗村塘，經(jīng)過一片居民住宅區(qū)連接【魚珠站】。本區(qū)域地形平坦、開闊，未見斷裂構造，巖土自上而下分別為：人工填土層、淤泥和淤泥質砂、蠔殼片中粗砂、粉質粘土、河湖相淤泥質土、硬塑粉質粘土和基巖等，地質情況復雜，存在不良土層淤泥質砂，基巖風化不均勻，巖層軟硬不均，施工困難較大。本工程正線區(qū)間基坑挖深14.417.3m，圍護結構采用800mm厚地下連續(xù)墻，墻深約18.523.0m，地下連續(xù)墻的嵌固深度為：在全風化以上土層時，嵌固深

11、度6m；。本工程地下連2m；在微風化巖層為3m；在中風化巖層為4m在強風化巖層為續(xù)墻成槽采用液壓抓斗與沖擊鉆機配合施工，土層部分采用傳統(tǒng)的“三沖兩抓”或“兩沖一抓”工藝，即使用沖擊鉆機先沖端頭孔，嚴格控制其垂直度，然后液壓抓斗挖掘引導孔之間的部分；巖層部分采用沖擊鉆機成槽，施工時先沖主孔，再沖副孔，最后用方錘修孔。本工程于2005年10月20日開始施工，2007年1月1日完成竣工移交。 結語 沖擊鉆機設備構造簡單，操作方便，其所成孔孔壁較堅實、穩(wěn)定，塌孔少，不受施工場地限制，使用范圍廣，尤其適用于砂礫石層、漂石層、堅硬土層、基巖等地層中。在地下連續(xù)墻工程中，沖擊鉆機占有非常重要的地位，它不僅能夠單獨成槽，還可與液壓抓斗配合使用，采用“三沖兩抓”或“兩沖一抓”法成槽，能夠提高施工效率，遇到基巖時也可利用沖錘擊碎巖石成槽，此外還能處理地下障礙物，配合澆注水下砼等。