CN104612179B - 贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法，涉及地下工程施工技术领域。针对在具有超厚粉砂层地层的工程场地施工地下连续墙，难以控制成槽质量，且施工效率低、耗费工期长，导致工程成本提高的问题。施工方法步骤：一、沿待施工地下连续墙的中心线放线开槽；二、在地下连续墙两侧施打三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固；三、在三轴水泥土搅拌桩上构筑导墙；四、将开槽划分为若干单元槽段，在单元槽段内钻孔至强风化层，开挖至中风化层时，换取旋挖钻进行中风化层和强风化层的碎除，再抓取碎岩；五、利用反循环除砂系统将底部砂体带出单元槽段，并向其内注入泥浆；六、向单元槽段内安装钢筋笼，并进行地下连续墙的混凝土浇筑。

Description

贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法

技术领域

本发明涉及地下工程施工技术领域，特别涉及一种贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法。

背景技术

地下连续墙是利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成的一道具有防渗、挡土和承重功能的连续地下墙体。地下连续墙属于地下隐蔽工程，因而，在施工过程中存在诸多不确定性和未知性，尤其是在地层地质条件较为复杂的情况，例如，在具有超厚粉砂层地层的工程场地，其按岩层的风化程度由上至下分为：粉砂层、强风化层和中风化层，而粉砂层厚度达几十米，因粉砂层结构松散，透水性好，因此，在动水条件下，粉砂层易产生流砂等不良地质现象，难以控制成槽质量，影响地下连续墙的施工质量；而且，地下连续墙需贯穿粉砂层，其入岩深，仅靠成槽机成槽功效较低，设备磨损严重，不但成槽质量难以保证，而且施工效率低，耗费工期长，导致工程成本提高。

因而，在具有超厚粉砂层地层中施工地下连续墙时，如何控制其成槽质量并提高工作效率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对在具有超厚粉砂层地层的工程场地施工地下连续墙，难以控制成槽质量，且施工效率低、耗费工期长，导致工程成本提高的问题，本发明的目的是提供一种贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法，提高了地下连续墙的成槽质量，有效控制了入岩成槽的施工工期及工程成本，保证了地下连续墙的施工质量。

本发明解决其技术问题所采用的贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法，所述粉砂层下方为中风化层和强风化层，步骤如下：

步骤一：沿待施工所述地下连续墙的中心线放线开槽；

步骤二：在待施工所述地下连续墙两侧施打三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固；

步骤三：在所述三轴水泥土搅拌桩上构筑导墙；

步骤四：将所述步骤一的开槽划分为若干单元槽段，在所述单元槽段内钻孔至所述强风化层，成槽机开挖至所述中风化层时，换取旋挖钻进行所述中风化层和强风化层的碎除工作，再使用所述成槽机抓取所述中风化层和强风化层内的碎岩；

步骤五：利用反循环除砂系统将底部砂体带出所述单元槽段，并向所述单元槽段内注入泥浆；

步骤六：向所述单元槽段内安装钢筋笼，并进行所述地下连续墙的混凝土浇筑。

优选的，所述步骤二中，所述三轴水泥土搅拌桩中，每个水泥土搅拌桩的直径为850mm，相邻的两个所述水泥土搅拌桩的间距为600mm，所述三轴水泥土搅拌桩施打深度为地表以下18m～20m。

优选的，所述步骤三中，所述导墙深度为1.3～1.5米。

优选的，所述步骤五中，施工时，所述反循环除砂系统的钻机伸入所述粉砂层内，抽出所述粉砂层底部砂体并置换泥浆，如此循环，所述钻机逐步深入所述单元槽段的底部，将所述单元槽段内的砂体及碎岩置换为泥浆。

优选的，所述泥浆比重为1.12～1.15，粘度25s～28s，含沙率<2％。

优选的，所述步骤六中，相邻所述地下连续墙之间的H型钢的外侧分别固接有一块挡板，所述挡板垂直设置于所述H型钢的翼板外侧的中部。

优选的，所述挡板的长度与所述H型钢的长度相同，所述挡板的宽度为3.8cm～4.0cm。

优选的，所述步骤六中，浇筑所述地下连续墙混凝土之前，在所述H型钢的凹槽内设置锁扣管，所述锁扣管是由横截面呈矩形的锁扣管主体及固接于其两侧的翼缘组成，所述翼缘与所述H型钢的翼板相对设置。

优选的，所述翼缘与所述锁扣管主体的远离所述H型钢的侧面位于同一平面内。

本发明的效果在于：对于具有超厚粉砂层的工程场地，地下连续墙普遍入风化岩深度达3米以上，由于入岩深，施工工期长，仅靠成槽机成槽功效较低，斗齿磨损严重，耗油量加大，工程费用相应增高，且无法保证成槽施工质量。采用本发明的贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法，成槽前，在待施工地下连续墙的两侧施打三轴水泥土搅拌桩，对槽壁进行加固，结合导墙的设置，避免粉砂层出现坍塌现象；由于入岩之前存在厚达55米的砂性土层，本发明的施工方法先钻孔至强风化层，成槽机开挖至中风化层时，换取旋挖钻进行中风化层的碎除工作，使中风化岩内的岩石被打碎，破坏其整体性，再使用成槽机继续抓取中风化层内的碎岩，使用旋挖钻先进行岩石破碎再用成槽机清除碎岩的施工方法，加快了施工进度，施工每幅地下连续墙可节约约20个小时，且节省了设备维修所产生的费用，减少了设备的磨损，且提高了施工效率；此外，由于本工程场地基本土层为粉砂层，含砂率较高，使用传统的正循环除砂无法带动底下砂体的流动，效果不明显，本发明利用反循环除砂系统除砂，将底部的砂带出单元槽段并用新泥浆置换，保证地下连续墙浇筑前，将槽段单元内的砂体控制在设计范围内。综上，本发明的施工方法提高了地下连续墙的成槽质量，有效控制了入岩成槽的施工工期及工程成本，保证了地下连续墙的施工质量。

附图说明

图1为本发明一实施例中三轴水泥土搅拌桩和导墙的结构示意图；

图2为本发明一实施例中反循环除砂的示意图；

图3为本发明一实施例中地下连续墙的结构示意图；

图4为本发明一实施例中H型钢和锁扣管的结构示意图；

图5为本发明贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法一实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例的工程场地要求地下连续墙施工深度为60米，入岩之前为厚度达55米的深厚砂性土层，其中，粉砂层厚度为3～18米，深厚砂性土层下部5米厚的风化岩由上至下依次为强风化层和中风化层。结合图1至图5说明本发明的贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法，具体步骤如下：

S101：沿待施工地下连续墙的中心线放线开槽，由于砂性土层粘结力较差，成槽过程中周期不宜过长，应选择起重重量大，能有效控制成槽垂直度和质量的施工机械，本实施例根据施工实际情况采用金泰SG60型成槽机。

S102：由于砂性土层土质松散、流动性大，为保证槽壁的稳定性及其上部的垂直度，避免成槽时出现坍塌现象，如图1所示，在待施工地下连续墙的两侧采用三轴水泥土搅拌桩11进行槽壁加固；

S103：继续参考图1，在三轴水泥土搅拌桩11上构筑导墙10，导墙10是沿地下连续墙中心线设置的钢筋混凝土临时构筑物，可以作为成槽机的施工导向和钢筋笼定位标志，并能够控制标高；

S104：根据槽幅的宽度钻若干孔至强风化层，当成槽机开挖至中风化层时，换取旋挖钻进行中风化层的碎除工作，使中风化层内的岩石被打碎，破坏其整体性，再使用成槽机继续抓取中风化层内的碎岩，成槽过程中宜采用液压抓斗式成槽机，当然，强风化层也采取类似的施工方法，此处不再赘述。此外，槽沿其长度方向划分为若干幅单元槽段12，单元槽段12长度宜为4～6米，根据每幅单元槽段12的长度及形状制定相应的开挖顺序。

S105：反循环除砂系统除砂，如图2所示，图中箭头方向表示泥浆的流向，反循环除砂系统包括施工平台、钻机、泥浆池、泥浆分离设备和泥浆循环管路，钻机的钻杆20进入施工的单元槽段12，泥浆由单元槽段12上方的孔流入，同时，钻机在与其连通的泥浆循环管路的作用下进行内部吸砂，将钻机下方的砂体吸出并排入泥浆池，从而将砂体带出施工的单元槽段12，并向槽内置换泥浆，如此循环，直至将单元槽段12底部的砂体置换为泥浆。

S106：如图3所示，在成槽后的单元槽段12内安装钢筋笼，并进行地下连续墙30的混凝土浇筑施工。钢筋笼骨架按预定的分节长度加工下料后，运至现场绑扎成型，钢筋笼标准分节长度为9米，其底节和顶节长度根据钢筋骨架总长度而定，钢筋笼吊起后对准槽口，使吊点中心对准单元槽段12的中心，缓慢垂直落入槽内，避免碰坏槽壁。

对于具有超厚粉砂层的工程场地，地下连续墙普遍入风化岩深度达3米以上，由于入岩深，施工工期长，仅靠成槽机成槽功效较低，斗齿磨损严重，耗油量加大，工程费用相应增高，且无法保证成槽施工质量。采用本发明的贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法，成槽前，在待施工地下连续墙的两侧施打三轴水泥土搅拌桩，对槽壁进行加固，结合导墙的设置，避免粉砂层出现坍塌现象；由于入岩之前存在厚达55米的砂性土层，本发明的施工方法先钻孔至强风化层，成槽机开挖至中风化层时，换取旋挖钻进行中风化层的碎除工作，使中风化岩内的岩石被打碎，破坏其整体性，再使用成槽机继续抓取中风化层内的碎岩，使用旋挖钻先进行岩石破碎再用成槽机清除碎岩的施工方法，加快了施工进度，表一列出单独使用成槽机施工与旋挖钻配合成槽机施工的功效对比，可知，施工每幅地下连续墙可节约约20个小时，且节省了设备维修所产生的费用，减少了设备的磨损，且提高了施工效率，；此外，由于本工程场地基本土层为粉砂层，含砂率较高，使用传统的正循环除砂无法带动底下砂体的流动，效果不明显，本发明利用反循环除砂系统除砂，将底部的砂带出单元槽段并用新泥浆置换，保证地下连续墙浇筑前，将槽段单元内的砂体控制在设计范围内。综上，本发明的施工方法提高了地下连续墙的成槽质量，有效控制了入岩成槽的施工工期及工程成本，保证了地下连续墙的施工质量。

表一：

	单独使用成槽机施工	旋挖钻配合成槽机施工
			成槽深度	65.6米	65.5米
中风化层入岩深度	4米左右	4米左右
			入岩前的施工时间	46小时	37小时
入岩后的施工时间	24小时	12小时
			成槽机斗齿损坏情况	每一幅损坏3-4个	每八幅出现斗齿损坏情况
总共用时	70小时	49小时

上述步骤S102中，为防止导墙10基底不实造成导墙10整体沉降，在待施工地下连续墙的两侧施打Φ850@600三轴水泥土搅拌桩11，既对槽壁进行加固，又为导墙10提供可靠的支撑，上述三轴水泥土搅拌桩11施打深度为地表以下18～20米。

上述步骤S103中，导墙10深度一般控制在1.3～1.5米，导墙10间距根据施工要求确定，本实施例两侧导墙间距为850mm，肋厚200mm，浇筑所用混凝土的标号为C25。

上述步骤S104中，成槽施工过程中粉砂层部分砂体向槽底滑落，单元槽段12静置后，其底部粉砂厚度可达3～6米，严重影响除砂效果，为此，本发明的施工方法，首先将钻杆20深入单元槽段12的50米深处的粉砂层，钻杆20带动槽底砂体后，在钻机和泥浆循环管路的作用下抽出单元槽段12底部砂体，并注入泥浆进行置换，随着施工的推进，钻杆20逐步伸入槽底，同时注入泥浆置换槽底砂体及碎岩，上述施工方法能够将槽内砂体含量控制在设计范围内，以保证地下连续墙的施工质量。本实施例中，采用金泰SD-28W型多功能旋挖钻，并配合金泰SG60型成槽机施工。

优选的，上述步骤S104中，考虑到泥浆循环过程中，泥浆比重过小，粘度不够，泥浆稀薄反而起到冲刷槽壁的效果，因此，本实施例将循环浆液的泥浆比重提高到1.12～1.15，粘度控制在25～28秒，含沙率<2％，能够有效的起到护壁作用，减少了槽壁塌方现象的发生。

在浇筑地下连续墙30时，常出现混凝土扰流现象，会导致地下连续墙30成型不规则，使得下一幅地下连续墙30无法与上一幅贴合密实，当扰流现象严重时，甚至会挤压钢筋笼使之倾斜，导致相邻的地下连续墙30之间存在一定的间隙，尤其在深厚砂性土质中，受到承压水的影响使得渗漏水造成的危害更加巨大。为此，步骤S106中，如图4所示，相邻地下连续墙之间H型钢31的翼板的外侧分别固接有一块挡板32，挡板32垂直设置于翼板的中部。挡板32在H型钢31的两侧起到封口的作用，能够避免浇筑于单元槽段12内的混凝土向外绕流。

优选的，挡板32的长度与H型钢31的长度相同，挡板32的宽度为3.8cm～4.0cm。这一尺寸与钢筋笼与槽壁之间的间隙大致相同，能够更好地阻挡浇筑于单元槽段12内的混凝土流出间隙。

继续参考图4，步骤S106中，浇筑单元槽段12地下连续墙混凝土之前，在H型钢31的凹槽内设置锁扣管，锁扣管的作用是控制地下连续墙首开幅的成型位置及成墙形状，锁扣管是由横截面呈矩形的锁扣管主体33及固接于其两侧的翼缘34组成，翼缘34与H型钢31的翼板相对设置。相比常规的圆柱形锁扣管，本实施例的锁扣管能够更有效地与H型钢31贴合，更进一步地起到防止混凝土绕流的作用，减少浇筑后的相邻地下连续墙接缝处的渗漏水现象。

较佳的，翼缘34与锁扣管主体33的远离H型钢31的侧面位于同一平面内，减少了锁扣管与地下连续墙的接触面积，当地下连续墙混凝土强度达到要求后，便于拔出锁扣管并循环使用。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (5)

1.贯穿超厚粉砂层的地下连续墙的施工方法，所述粉砂层下方为中风化层和强风化层，步骤如下：

步骤一：沿待施工所述地下连续墙的中心线放线开槽；

步骤二：在待施工所述地下连续墙两侧施打三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固；

步骤三：在所述三轴水泥土搅拌桩上构筑导墙；

步骤四：将所述步骤一的开槽划分为若干单元槽段，在所述单元槽段内钻孔至所述强风化层，成槽机开挖至所述中风化层时，换取旋挖钻进行所述中风化层和强风化层的碎除工作，再使用所述成槽机抓取所述中风化层和强风化层内的碎岩；

步骤五：利用反循环除砂系统将底部砂体带出所述单元槽段，并向所述单元槽段内注入泥浆,施工时，所述反循环除砂系统的钻机伸入所述粉砂层内，抽出所述粉砂层底部砂体并置换泥浆，如此循环，所述钻机逐步深入所述单元槽段的底部，将所述单元槽段内的砂体及碎岩置换为泥浆,所述泥浆比重为1.12～1.15，粘度25s～28s，含沙率<2％；

步骤六：向所述单元槽段内安装钢筋笼，并进行所述地下连续墙的混凝土浇筑，相邻所述地下连续墙之间的H型钢的外侧分别固接有一块挡板，所述挡板垂直设置于所述H型钢的翼板外侧的中部；浇筑所述地下连续墙混凝土之前，在所述H型钢的凹槽内设置锁扣管，所述锁扣管是由横截面呈矩形的锁扣管主体及固接于其两侧的翼缘组成，所述翼缘与所述H型钢的翼板相对设置。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤二中，所述三轴水泥土搅拌桩中，每个水泥土搅拌桩的直径为850mm，相邻的两个所述水泥土搅拌桩的间距为600mm，所述三轴水泥土搅拌桩施打深度为地表以下18m～20m。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤三中，所述导墙深度为1.3～1.5米。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述挡板的长度与所述H型钢的长度相同，所述挡板的宽度为3.8cm～4.0cm。

5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述翼缘与所述锁扣管主体的远离所述H型钢的侧面位于同一平面内。