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国内首要成槽工法介绍
发布时间:2021-12-18 09:49:55 来源:拼搏官网

  成槽工艺是地下接连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,因而做好挖槽作业是进步地下接连墙施工功率及保证工程质量的要害。跟着对施工功率要求的不断进步,新设备不断呈现,新的工法也在不断开展。现在国内外广泛选用的先进高效的地下接连墙成槽(孔)机械首要有抓斗式成槽机、液压铣槽机、多头钻(亦称为笔直多轴反转式成槽机)和旋挖式桩孔钻机等,其间,运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作业机理首要分为抓斗式、冲击式和反转式三大类,相应来说根本成槽工法也首要有三类:⑴抓斗式成槽工法;⑵冲击式钻进成槽工法;⑶反转式钻进成槽工法。

  抓斗式成槽机已成为现在国内地下接连墙成槽的主力设备,已具有百多台(大都为进口设备)。抓斗挖槽机以履带式起重机来悬挂抓斗,抓斗一般是蚌(蛤)式的,依据抓斗的机械结构特征分为钢丝绳抓斗、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,切削下的土体收留在斗体内,从槽段内提出后开斗卸土,如此循环往复进行挖土成槽。

  该成槽工法在修建、地铁等职业中运用极广,北京、上海、天津、广州等大城市的地下接连墙多选用这种工艺。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、上海举世金融中心等工程的地下接连墙均选用的是抓斗法施工工艺。

  运用抓斗成槽,能够单抓成槽,也能够多抓成槽,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构成。一般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:地层习惯性广,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。

  长处:低噪音低振荡;抓斗挖槽能力强,施工高效;除前期的蚌式抓斗索式导板抓斗外多设有测斜及纠偏设备(如纠偏液压推板)随时调控成槽笔直度,成槽精度较高(1/300 或更小)。

  设备:钢丝绳抓斗—如意大利的土力(SOILMEC)和卡沙特兰地(Casagrande)公司、德国的宝峨(BAUER)、LEFFER 和 WIRTH 公司、日本真砂(MASAGO)公司均出产各型的钢丝绳抓斗;液压导板抓斗—如德国宝峨(BAUER)公司出产的 DHG 和 GB 两种类型,日本真砂(MASAGO)公司出产的 MHL 和 MEH(为超大型,最大闭斗力高达 1725kN,可在砂卵石地基开挖深达 150m 和厚大 3.0m 的地下墙)型,利伯海尔公司出产的 HSWG 抓斗;导杆式抓斗—如法国的 KELLY、意大利的 KRC 和日本的 CON 系列;混合式液压抓斗—如意大利土力(SOILMEC)公司的 BH-7/12 等和 MAIT 公司的 HR160 抓斗。

  世界上最早呈现的地下接连墙是用冲击钻进工法(如意大利的依克斯(ICOS)法—冲击钻进、正循环出渣)建成的,我国也是这样。跟着施工技能水平的不断进步,冲击钻进工法不再占主导地位。不过如将其与现代施工技能和设备相结合,冲击钻进工法依然有不行忽视的长处。

  国内冲击钻进成槽工法首要有冲击钻进式(钻劈法)和冲击反循环式(钻吸法)。冲击钻进法选用的是冲击破碎和抽筒掏渣(即泥浆不循环)的工法,即冲击钻机运用钢丝绳悬吊冲击钻头进行往复进步和下落运动,依托其本身的分量重复冲击破碎岩石,然后用一只带有活底的收渣筒将破碎下来的土渣石屑取出而成孔。一般先钻进主孔,后劈打副孔,主副孔相连成为一个槽孔。

  冲击反循环式是以冲击反循环钻机代替冲击钻机,在空心套筒式钻头中心设置排渣管(或用反循环砂石泵)抽吸含钻渣的泥浆,经净化后回至槽孔,使得排渣功率大大进步,泥浆中钻渣削减后,钻头冲击破碎的功率也大为进步,槽孔制作既能够用平打法,也可分主副孔施工。这种冲击反循环钻机的钻吸法工效大大高于旧式冲击钻机的钻劈法。

  适用环境:在各种土、砂层、砾石、卵石、漂石、软岩、硬岩中都能运用,特别适用于深沉漂石、孤石等杂乱地层施工,在此类地层中其施工本钱要远低于抓斗式成槽机和液压铣槽机。是国内水利部门在防渗墙施工中仍在运用的一种办法。

  首要机型:冲击钻机首要有 YKC 型、CZ-22 和 CZ-30 型,冲击反循环钻机首要有 CZF系列、CJF 系列、CIS-58 等。

  在我国,冲击式钻机用于地下接连墙施工已有五十多年的前史了,冲击反循环钻机成墙深度最大达 101m(四川冶勒水电站),在长江三峡和润扬长江大桥等嵌岩地下接连墙工程中也发挥了重要作用。

  笔直式分笔直单轴反转钻机(也称单头钻)和笔直多轴反转钻机(也称多头钻)。单头钻首要用来钻导孔,多头钻多用来挖槽。

  单头钻机多选用反循环钻进工艺,在细颗粒地层也可选用正循环出渣。因为钻进中会遇到从软土到基岩的各种地层,一般均装备多种钻头以习惯钻进的需求。单轴反转钻机首要有:

  还有一种是泥浆不循环的旋挖钻进工法,其作业原理是机器施加强壮的动力(扭矩)使钻头、振荡沉管、摇管、全套管等在反转进程中切削破碎岩(土)体,再用旋挖斗、螺旋钻、冲抓斗等设备直接挖土至孔外。首要机型有:法国索列旦斯公司的 CIS-71 型、意大利的 KCC型和 MR-2 型、日本的 KPC-1200 和我国的 GJD-1500 等。

  旋挖钻进工法中比较先进的是一种全反转式全套管钻进工法,其特征是能够在十分坚固的地质条件下(即使是抗压强度大于 250MPa 的岩石)进行接连套管切开并保证钻进速度。

  首要机型有德国的 RDM 型和日本的 RT 型(上海根底公司 2006 年引入 RT-200AⅢ型全反转全套管钻机,用于外滩十六铺区域归纳改造工程中施工穿越江边深沉抛石层的地下接连墙的清障处理,作用较好),其在地下接连墙范畴的运用有待进一步发掘潜力。

  笔直多头反转钻是运用两个或多个潜水电机,经过传动设备带动钻机下的多个钻头旋转,等钻速对称切削土层,用泵吸反循环的办法排渣进入振荡筛,较大砂石、块状泥团由振荡筛排出,较细颗粒随泥浆流入沉淀池,经过旋流器屡次别离处理扫除,清洁泥浆再供循环运用。多头钻一次下钻挖成的幅段称为掘削段,几个掘削段构成一个单元槽段。

  长处:施工时无振荡无噪音,可接连进行挖槽和排渣,不需求重复提钻,施工功率高,施工质量较好,笔直度可控制在 1/200~1/300 之间。在上世纪 80 时代前期运用较多,是一种较受欢迎的施工办法。

  设备:首要机型有日本的 BW 系列(现在国外仅此一家出产,BWN 型最深挖深已达130m,墙厚达1.5m)、我国的SF型(上海根底公司上世纪70时代后期研制成功,SF-60/SF-80)和 ZLQ 等。多头钻近年来已遭到应战,逐步为抓斗及水平多轴反转钻机(铣槽机)所代替,但关于土砂等细颗粒地层仍有其商场。

  水平多轴反转钻机,实际上只要两个轴(轮),也称为双轮铣成槽机。依据动力源的不同,可分为电动和液压两种机型。铣槽机是现在国内外最先进的地下接连墙成槽机械,最大成槽深度可达 150m,一次成槽厚度在 800mm~2800mm 之间。

  (a) 对地层习惯性强,淤泥、砂、砾石、卵石、中等硬度岩石等均可掘削,配上特制的滚轮铣刀还可钻进抗压强度为 200MPa 左右的坚固岩石;

  (b) 施工功率高,掘进速度快,一般堆积层可达 20~40m3/h(较之抓斗法高 2~3 倍),中等硬度的岩石也能达 1~2m3/h。

  (c) 成槽精度高,运用电子测斜设备和导向调理体系、可调视点的鼓轮旋铣器,可使笔直度高达 1‰~2‰。

  (e) 能直接切开混凝土,在一、二序槽的衔接中不需专门的衔接件,也不需采纳特别封堵办法就能构成杰出的墙体接头;

  (f) 设备自动化程度高,作业灵敏,操作便利。以电子指示仪监控全施工进程,自动记录和保存测斜材料,在施工结束后还可悉数打印出来作工程材料;

  铣槽机性能优越,在发达国家已遍及选用,受施工本钱、设备数量约束(我国自从 1997年长江三峡工程引入首台后,至今社会保有量约 10 台不到),现在还未在国内全面推行。

  日本运用铣槽机完结了很多超深根底工程,最深已达 150 m,厚度达 2.8~3.2 m,实验开挖深度已达 170 m。国内运用铣槽机已成功施工了三峡工程、深圳地铁车站(嵌微风化岩地墙)、南京紫峰大厦、上海 500kV 世博变电站等多个工程。

  设备:液压式有德国宝峨(BAUER)公司的 BC 型(在我国商场占有量较大)、法国的 HF 型、意大利卡沙特兰地(Casagrande)公司的 K3 和 HM 型、日本的 TBW 型等;电动式有日本利根公司的 EM、EMX 型等。

  设备首要由三部分组成:起重设备(履带吊)、铣槽机(铣刀架,12m 高)、泥浆制备及筛分体系等。

  其作业原理是:以动力唆使安装在机架上的两个鼓轮(也称铣轮)向彼此反向旋转来削掘岩(土)并破碎成小块,运用机架本身装备的泵吸反循环体系将钻掘出的土岩渣与泥浆混合物经过铣轮中心的吸砂口抽吸出排到地上专用除砂设备进行会集处理,将泥土和岩石碎块从泥浆中别离,净化后的泥浆从头抽回槽中循环运用,如此往复,直至终孔成槽。图 11-17所示为液压双轮铣作业原理图。

  铣轮刀可依据不同地层相应选配,其方式首要有三类:规范炭化钨刀齿(平齿)、合金镶钨钢头的锥形刀齿(锥齿)和配滚动式钻头的轮状削掘齿(滚齿),别离适用于最大抗压强度为 60MPa、140MPa 及 250MPa 的岩石发掘。

  依据铣槽机的成槽特征,以 BC 型为例,两个铣轮打开最大时(称 1 个满刀)铣削头长度为 2.8m,闭合刀的范围在 0.8~1.6m 间。当开挖土(岩)体为以下两种状况时为铣槽机的合适作业环境:

  b、预开挖土(岩)体两边均已开挖,此刻铣销机预开挖土(岩)体尺度 B 须在 800~1600(一个闭合刀)之间,且成槽施工时应尽量使铣轮中心与土(岩)体中心符合,防止因为偏疼而使成槽施工时铣轮发生水平偏移,然后保证铣削作用。

  因为铣槽机对预开挖土体的特别要求,相应对单元槽段尺度区分提出了必定要求,由下规范刀法大样图可看出,考虑恰当的预挖区搭接长度,单元槽段区分长度在 2.8~5.6m 比较适宜。一般一序槽(先施工槽段)以三刀成槽,槽段区分长度较长,二序槽(后施工槽段)以一刀成槽,槽段区分长度较短,有时一序槽也能够一刀成槽。

  铣槽机成槽槽段之间的衔接有一种比较有特征的办法,称为“铣接法”,如图 11-21 所示。即在进行一序槽段开挖时,超出槽段接缝中心线cm,二序槽段开挖时,在两个一序槽段中心下入铣槽机,铣掉一序槽段超出部分的混凝土以构成锯齿形搭接,构成新鲜的混凝土接触面,然后浇筑二序槽混凝土。

  因为有铣刀齿的打毛作用,使得二序槽混凝土能够很好地与一序槽混凝土相结合,密水性能好,构成了一种较为抱负的接连墙接头方式,称为“铣接头”(或套铣接头)。铣槽机切削构成的一期混凝土外表如图 11-22 所示。

  铣接头施工工艺简略,办法老练,呈现事端的几率很低。在国内外大型地下接连墙项目中得到了广泛的选用。铣接法还有一个明显的特征便是省去了接头管(箱)吊放及顶拔环节,防止了接头管拔断或埋管的危险。关于超深地下接连墙的施工能够说是一个利好要素。

  国内运用铣槽机施工的槽段接头方式还有工字钢(H 型钢)刚性接头,如深圳地铁老街站及上海世博 500kV 变电站工程等。现在在建的上海榜首楼房—上海中心工程中的地墙接头就选用了型钢接头和套铣接头两种方式,其间铣接头是该区域的初次运用。

  总归,铣槽机作为一种先进的地下接连墙成槽设备,其杰出长处是在硬层中的施工速度远远快于传统施工工艺而且施工精度高。信任跟着不断的商场拓宽和国产化深化预期,必将成为地下工程施工设备中的中坚力量。

  跟着城市地下空间开发运用朝着大深度开展的态势,地下接连墙作为一种重要的深根底方式与深基坑围护结构,也有了越做越深、越做越厚的趋势,相应穿越地层也越来越杂乱。

  在杂乱地层中的成槽施工,也由单一的纯抓、纯冲、纯钻、纯铣工法等开展到选用多种成槽工法的组合工艺,后者比较前者往往能起到事半功倍的作用—功率高、本钱低、质量优。

  首要的工法组合有抓斗还能够和冲击钻或钻机合作运用构成“抓冲法”或“钻抓法”(如两钻一抓、三钻两抓或四钻三抓等)。“抓冲法”以冲击钻钻凿主孔,抓斗抓取副孔,这种办法能够充分发挥两种机械的优势,冲击钻能够钻进软硬不同的地层,而抓斗取土功率高,抓斗在副孔施工遇到坚固地层时随时可换上冲击钻或重凿(“抓凿法”)战胜。此法可比单用冲击钻成槽明显进步工效 1~3 倍,地层习惯性也广。“钻抓法”是以钻机(如潜水电钻)在抓斗幅宽两边先钻两个导孔,再以抓斗抓取两孔间土体,作用较好。前期的蚌式抓斗索式导板抓斗因为没有纠偏设备,多是运用钻抓法来进行成槽的,以导孔的笔直度来直接控制成槽的笔直度。

  跟着铣槽机的运用,呈现了“抓铣结合”、“钻铣结合”、“铣抓钻结合”等新工法组合。如上海 500kV 世博变电站地下接连墙施工中(墙深 57.5m/墙厚 1.2m)选用了“抓铣结合”工法组合,该工艺便是—关于上部脆弱土层选用抓斗成槽机成槽,进入硬土层(或软岩层)后选用铣槽机铣削成槽,大幅度进步了成槽掘进功率,并在铣槽机下槽的进程中对上部已完结的槽壁进行修整,保证整个槽壁笔直度到达要求。三峡二期上游围堰防渗墙深达73.5m 的槽段,选用的便是“铣抓钻结合”工法组合,即上部风化砂用液压铣铣削,中部砂卵石用抓斗抓取,下部块球体及基岩用冲击反循环钻进,三种工法取长补短,保证了成槽质量和进展。

  在硬岩、孤石等坚固地层地层中,开展的组合工法有“钻凿法”和“凿铣法”等。“钻凿法是用 8~12t 的重凿冲凿并与冲击反循环钻机相合作的一种工艺,如在润扬长江大桥北锚碇地墙工程中(墙深 56m/墙厚 1.2m),这种工法取得了在硬岩中施工功率较高,本钱低的作用,宜很有推行价值。而“凿铣法”是用重凿冲凿与液压铣槽机合作的一种工艺,其长处是成槽质量好,噪音低,合适城市施作业业。

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