絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用

1、絞吸式地下連續(xù)墻施工技術(shù)及應(yīng)用【內(nèi)容提要】針對天津地鐵6號(hào)線水上東路站地連墻施工中有四幅地下連續(xù)墻在220KV超高壓供電電纜下，為保護(hù)超高壓供電電纜的安全，此四幅地連墻采取絞吸式地連墻成槽工法，本文主要闡述了絞吸式地連墻成槽工法（又稱潛水鉆機(jī)氣舉反循環(huán)成槽工法）的施工及在實(shí)際施工中的應(yīng)用?！娟P(guān) 鍵 詞】絞吸式地下連續(xù)墻、氣舉反循環(huán)工法、鋼筋籠加工、質(zhì)量控制、施工技術(shù)、超高壓電纜保護(hù)、應(yīng)用1.基本原理及工藝流程本該工藝所用設(shè)備的主要部分由噴導(dǎo)管及以該管為導(dǎo)向滑道的潛水鉆組成。噴導(dǎo)管用直徑273mm的無縫圓管制成，其長度大于槽深2米。該導(dǎo)管下端插入先導(dǎo)孔內(nèi)，下端為土、石的入口，上端為露出地面的噴出

2、口。利用空氣壓縮機(jī)向管底輸送高壓空氣，管子入口與出口間產(chǎn)生巨大壓差將土、石噴出地面，因此該法又稱“潛水鉆氣舉反循環(huán)成槽工法”。工藝流程見絞吸式地連墻成槽工法施工流程圖。2.主要施工方法2.1管線剖驗(yàn)、導(dǎo)墻施工、槽段劃分沿連續(xù)墻位置進(jìn)行人工刨驗(yàn)、開挖導(dǎo)墻。開挖導(dǎo)墻時(shí)，采用人工清除電纜槽頂及周邊的回填土，聯(lián)系電力管線保護(hù)單位對其進(jìn)行懸吊保護(hù)后，然后再進(jìn)行導(dǎo)墻施工。電纜溝懸吊的范圍要比導(dǎo)墻寬出至少1m，以方便導(dǎo)墻施工，電纜溝周圍采用與導(dǎo)墻同標(biāo)號(hào)的素混凝土回填，并且電纜槽與混凝土之間采用隔離膜隔離，方便以后對此部分混凝土的破除。為便于地下管線的保護(hù)以及鋼筋籠下放后位置調(diào)整，導(dǎo)墻寬度適當(dāng)加大，深度根據(jù)管

3、線埋深不同進(jìn)行調(diào)整，對有管線的地方，加鋼管或型鋼對管線進(jìn)行加固保護(hù)，以保證施工時(shí)不被碰壞。按照施工圖中的要求結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況合理劃分槽段。劃分原則如下：地連墻結(jié)構(gòu)整體剛性相對減弱，基坑開挖時(shí)應(yīng)采取架設(shè)腰梁措施來保證結(jié)構(gòu)的整體剛度，并加強(qiáng)基坑監(jiān)測;為加強(qiáng)地連墻的整體剛度及保證接頭的止水效果，特殊段地連墻接頭方式采用十字鋼板;為保證特殊段地連墻成槽時(shí)間和成槽質(zhì)量，槽段長度應(yīng)控制在9m以內(nèi);管線間距較大的地方盡量安排正常幅段;槽段分幅要相對一致，以便于施工和保證施工安全; 為保證鉆頭的下放不會(huì)對管線造成損害，槽段分界點(diǎn)距管線至少為1.31.4m;為保證接頭的處理質(zhì)量，與正常段地連墻的接頭處距管線應(yīng)控

4、制在2.53.0m。絞吸式地連墻成槽工法施工流程圖2.2泥漿攪拌泥漿的主要作用是護(hù)壁、攜渣、冷卻鉆具，要具有一定的密度和粘度，在槽內(nèi)有一定的靜水壓力，同時(shí)能滲入土壁形成不透水的泥皮，從而穩(wěn)定槽壁穩(wěn)定。根據(jù)工程的特點(diǎn)及以往施工經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場利用粘土造漿，特殊土質(zhì)的采用膨潤土加纖維素造漿。通過鉆機(jī)成槽時(shí)打碎、攪拌地層中的黏性土形成泥漿，并通過反循環(huán)成槽機(jī)、泥漿泵、泥漿池使泥漿在成槽過程中循環(huán)，灌注混凝土?xí)r，將廢棄漿置換外運(yùn)。2.3施工機(jī)具選擇潛水鉆孔成槽機(jī)1臺(tái)、3PN泥漿泵3臺(tái)、6m3空壓機(jī)1臺(tái)及其他配套設(shè)備。2.4成槽2.4.1先行導(dǎo)槽施工以槽寬為6M的槽段為例，220KV高壓供電電路懸吊架寬為1.

5、5m。首先，在相鄰段地連墻接頭與220KV高壓供電電纜懸吊架兩側(cè)用液壓抓斗抓出2m寬導(dǎo)槽，作為插噴導(dǎo)管的先行導(dǎo)槽。先行導(dǎo)槽施工時(shí)注意垂直度的檢查，以保證潛水鉆機(jī)施工的垂直度。2.4.2鉆孔成槽先行導(dǎo)槽完成后，將潛水鉆孔成槽機(jī)就位，并將噴導(dǎo)管插入先行導(dǎo)槽中，采用單管抱管反循環(huán)鉆孔成槽。鉆孔成槽時(shí)，在架頭放置一個(gè)泥渣斗，啟動(dòng)反循環(huán)系統(tǒng)和鉆機(jī)，讓鉆機(jī)沿噴導(dǎo)管向下鉆，鉆進(jìn)過程中鉆頭切削泥塊掉入槽底，利用氣舉反循環(huán)氣柱，將渣土隨泥漿通過噴導(dǎo)管排到渣斗里。渣土沉淀后，分流的泥漿流回槽內(nèi)，泥漿可重復(fù)利用。在成槽過程中，渣斗充滿后應(yīng)及時(shí)換空斗。當(dāng)單鉆抱管成槽完成一鉆時(shí)，將鉆機(jī)提升，使鉆頭靠近懸吊架下并鉆頭高過

6、未鉆的土面。同時(shí)將噴導(dǎo)管提升至離槽底面50-100cm，而后移動(dòng)成槽架，準(zhǔn)備下一鉆施工，前后兩鉆位置重疊1/3鉆頭直徑，根據(jù)底層特點(diǎn)，每次水平進(jìn)尺控制在30cm內(nèi)，從單元槽段的一頭向懸吊架方向鉆進(jìn)，直到完成懸吊架一側(cè)的成槽鉆孔完成，而后施工另一側(cè)，一側(cè)最少完成5-6鉆，直到完成整個(gè)槽段的成槽施工。鉆孔成槽施工順序如成槽施工示意圖。成槽過程中，應(yīng)隨時(shí)用線錘對鉆機(jī)的鋼絲繩和噴導(dǎo)管進(jìn)行測試，垂直度應(yīng)符合規(guī)范要求，入不滿足要求，及時(shí)調(diào)整，以保證地連墻的垂直度。成槽施工過程中仔細(xì)復(fù)核鉆頭、鉆具的磨損情況，入磨損嚴(yán)重不能到達(dá)設(shè)計(jì)槽寬要求必須及時(shí)更換。為防止墻體出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，因此在成槽過程中應(yīng)加強(qiáng)泥漿性能的

7、控制，根據(jù)不同地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)，同時(shí)還要嚴(yán)格控制槽內(nèi)泥漿液面不得低于導(dǎo)墻地面30cm。施工過程中，特別是在鉆機(jī)越來越向靠近懸吊架方向時(shí)，堅(jiān)決避免磕碰懸吊架，以免發(fā)生重大事故。成槽施工示意圖2.4.3修槽當(dāng)懸吊架兩側(cè)成槽完畢后，拆下鉆機(jī)，換上液壓抓斗修槽。首先將抓斗放入槽內(nèi)，使抓斗降到懸吊架以下；然后水平移動(dòng)抓斗機(jī)，使抓斗向懸吊架下方移動(dòng)，然后利用抓斗的自身重力向下切削槽壁上鉆孔過程中沒有削掉的土，到槽底后，液壓抓斗機(jī)反方向移動(dòng)，提升抓斗，避免在提升中磕碰懸吊架，反復(fù)修正幾次以保證槽壁平整；每一次修槽必須到達(dá)地連墻設(shè)計(jì)深度。修槽一側(cè)完成后，在修理另一側(cè)。直至將掉入槽底的泥塊被清理

8、干凈。2.4.4清槽換漿槽段修理完成后，啟動(dòng)反循環(huán)系統(tǒng)，用噴導(dǎo)管在一次對槽底沉渣進(jìn)行清理。清槽時(shí)均從槽段兩端向懸吊架方向移動(dòng)進(jìn)行，每次移動(dòng)30-40cm，每位置停留5分鐘，讓槽底的沉渣從噴導(dǎo)管中充分排除。對槽底沉渣清理至少3遍，使沉渣厚道滿足規(guī)范與設(shè)計(jì)要求為止。在對槽底清理的同時(shí)根據(jù)槽內(nèi)泥漿情況，進(jìn)行泥漿置換，置換后泥漿比重控制在1.05-1.2。根據(jù)底層特點(diǎn)，若遇到砂層施工是，為防止砂子沉淀過快，砼澆筑前泥漿比重適當(dāng)增大。清槽完成后，測量槽深、槽厚、沉渣厚度等均滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一道工序。清槽換漿完畢后，必須及時(shí)安裝鋼筋籠和灌注混凝土，停留時(shí)間過長易造成槽段坍塌。2.5鋼

9、筋籠加工與安裝2.5.1鋼筋籠加工由于220KV高壓供電電纜的限制，以懸吊架的中心為界將鋼筋籠的加工成兩個(gè)部分。鋼筋籠分兩部分加工，兩部分采取公母對接形式，在對接的夾縫外側(cè)布置8根14的通長筋，防止在鋼筋籠安裝時(shí)，在咬合部分卡住鋼筋籠。懸吊架在地連墻導(dǎo)墻施工，埋置在導(dǎo)墻混凝土內(nèi)。加工鋼筋籠如下圖：鋼筋籠公母對接俯瞰剖面圖鋼筋籠對接示意圖2.5c.2鋼筋籠拼、安裝鋼筋籠分兩部分安裝，每側(cè)鋼筋籠在懸吊架下方的寬度1m左右，提前在導(dǎo)墻與鋼筋籠頂部均做好標(biāo)記（兩標(biāo)記重合時(shí)說明鋼筋籠到位），在鋼筋籠下放時(shí)，控制鋼筋籠進(jìn)入懸吊架下方的位置，以免兩部分隼接沒有對接完全，影響整幅地連墻的剛度。首先吊起鋼筋籠的

10、一半，緩慢放入一側(cè)先行導(dǎo)槽內(nèi)，在開口最底部下放到懸吊架最底部以下30cm時(shí)，吊車水平移動(dòng)，讓鋼筋籠向懸吊架方向移動(dòng)，直到兩標(biāo)記完全重合時(shí)，固定鋼筋籠，擔(dān)杠架于導(dǎo)墻上；然后吊裝另一半鋼筋籠，安裝同上一半籠子，完成對整幅籠子的對接。鋼筋籠安裝完成后，在鋼筋網(wǎng)片預(yù)留導(dǎo)管倉位置下放導(dǎo)管。用兩根導(dǎo)管灌注砼同時(shí)受懸吊架影響，導(dǎo)管間間距控制在3.0m范圍內(nèi)，導(dǎo)管距離槽段端部位置不宜大于1.5m，保證混凝土灌注的質(zhì)量。2.5混凝土灌注混凝土灌注同液壓抓斗成槽地連墻混凝土灌注，此處不作敘述。3.質(zhì)量控制措施成槽過程中，每隔30分鐘檢查一次泥漿指標(biāo)，確保泥漿質(zhì)量，防止塌槽。隨時(shí)用線錘對鉆機(jī)的鋼絲繩和噴導(dǎo)管進(jìn)行測試

11、，垂直度應(yīng)符合規(guī)范要求。在導(dǎo)墻上做好分幅線的標(biāo)記，兩片鋼筋籠合并后的總寬度應(yīng)等于幅寬。鋼筋籠下放后，在H型鋼外側(cè)用石料回填，防止灌注混凝土?xí)r繞流或因混凝土擠壓導(dǎo)致兩片鋼筋籠分離。4. 安全保證措施成槽時(shí)，鉆桿至少要距離電纜保護(hù)箱30cm，嚴(yán)禁碰撞保護(hù)箱。修槽時(shí)，抓斗剛好進(jìn)入電纜保護(hù)箱底時(shí)，在鋼絲繩上做個(gè)標(biāo)記，上抬時(shí)按照標(biāo)記平移抓斗，防止抬撞電纜保護(hù)箱。吊裝鋼筋籠時(shí)，派專人量測鋼筋籠距電纜保護(hù)箱的尺寸，確保不碰撞電纜保護(hù)架?；炷翝仓跹b導(dǎo)管時(shí)，嚴(yán)禁導(dǎo)管在晃動(dòng)時(shí)碰撞電纜保護(hù)架，并組織專人看護(hù)全過程，確保電纜線的萬無一失。5.在工程中的延伸應(yīng)用根據(jù)氣舉反循環(huán)工法的施工特點(diǎn)可大量應(yīng)用于較困難的工程施

12、工之中，例如：重要或遷改困難的管線橫跨地下連續(xù)墻的施工，即可保證管線的安全暢通，又可保證地下連續(xù)墻的正常施工（本工程就是鮮明的案例）。異型地下連續(xù)墻，特別是Z型異型墻的施工，由于受液壓抓斗寬度限制時(shí)，此工法中主要的動(dòng)力設(shè)備潛孔鉆可調(diào)整角度施工，克服了因異型地連墻的寬度限制而導(dǎo)致常用液壓抓斗不能施工或者需調(diào)整槽寬的方法施工（加寬槽寬導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)受損失）的難題。復(fù)雜地質(zhì)條件加之孔樁或地下連續(xù)墻的深度較深， 傳統(tǒng)的清孔方法很難達(dá)到規(guī)范的要求導(dǎo)致質(zhì)量諸多隱患。該工法利用壓縮空氣經(jīng)輸氣管道進(jìn)入空氣擴(kuò)散室，經(jīng)進(jìn)氣孔與反循環(huán)泥漿管內(nèi)泥漿混合且體積膨脹，在進(jìn)氣孔以上的泥漿管內(nèi)（簡稱泥漿混合室）產(chǎn)生比重較小的氣、漿混合流，而泥漿管外的泥漿由于沒有摻入空氣因此比重較大，這樣混合室內(nèi)外泥漿由于比重不同而產(chǎn)生壓力差，在此壓