气举反循环成槽施工工法

'气举反循环成槽施工工法一、前言随着地下深、大基础工程兴建的愈来愈多,作为基坑支护种类之一的地下连续墙得到更加广泛的应用。施工地下连续墙的关键在于成槽，如何把成槽工艺加以改进，在保证质量的同时，降低成本、缩短工期成为探索的方向。气举反循环成槽工艺克服了原成槽工艺的一些缺点，不失为一种具有发展前途的施工方法。二、工法特点：与以往抓斗成槽、冲击钻成槽、及回转式成槽技术相比，该施工工法有以下特点：1、该工艺将成槽、制浆、清渣、洗槽四合为一，因而成槽工效高，成本低，效益较为显著；2、通过找平机身，可很好地保证成槽的垂直度。由于机械对槽壁的扰动少，因而扩孔系数小，完成的槽壁光滑，槽壁稳定，因此可顺利地吊放钢筋笼。浇筑后的墙面平整，混凝土超量少。3、成槽机械简单，体积小，重量轻，行走、倒运方便，正常施工时，2名工人用撬棍即可使其从一个槽段移至下一个槽段；同时，导墙也可以适当减薄。4、占地面积小，对于地形比较狭小的地方更为有利。5、可以一个槽段接着一个槽段地施工，不必跳槽施工。因此可节省机械行走、吊放的时间。6、噪音小，有利于文明施工。三、适用范围：适用于软粘土、粉质粘土、粉砂及小颗粒砂砾层等地质条件。特别在密集的建筑群内，或邻近高层及重要建筑物处皆能安全而高效率地进行施工，或在港口、码头等地形比较险峻的地方更能体现出它的优点。 四、施工工艺（一）工艺流程（二）工艺原理1、此工艺有两方面的关键内容：一是利用潜水组合钻切削土体，二是利用输送导管排除泥渣。首先利用潜水组合钻的高速旋转切削土体，使切削的土体融入泥浆中，并依靠自重不断下沉。同时将压缩空气沿固定在喷导管上的气道高压输送到喷导管的下部约距导管底1m处，并进入喷导管内，与管内泥浆形成气-水混合物。该气-水混合物比重低于未与气体混合的泥浆，自行往上移动；同时由于自由气体上浮，致使喷导管底与气道末端的区域形成负压，将槽内泥浆及切削的土体源源不断地吸入管内，并排出到地面上的容渣斗内。其中的泥渣沉淀到底部，泥浆通过溢流槽返回基槽内，如此循环往复 ，最终成槽。扩槽洗槽时，用同样的方法将槽内泥渣清至容渣斗内。2、高速旋转的钻头除了可以切削土体，同时对槽壁具有挤压作用，使凿壁更趋稳定；并将切削下的土体打碎，使粘土渗入水中，不断形成并补充护壁泥浆。（三）工艺流程示意如下图所示：（四）操作工艺1、安装轨道导墙施工时，应按要求在其顶面埋设固定钢轨的预埋件。导墙混凝土强度满足要求后，安装轨道，轨道与预埋件焊接在一起。其安装允许偏差见“八、质量标准”所附表。2、组装机具轨道安装完毕，就可以吊放和组装机具，使其就位于开始施工的槽段上。机具组装时应特别注意以下几点：机身水平度要调整好，以保证喷导管的垂直度； 气管要连接紧密，防止漏气；卷扬机的工作性能要求良好。3、钻先导孔、吊放喷导管机具就位前，先用钻机在要开始施工的第一个槽段内，钻出一个与槽底标高相同的直径略小于槽宽的单孔，然后使机具就位，吊入喷导管，喷导管如下图所示。剩余槽段的施工利用槽段间的锁口管孔作为先导孔。喷导管示意图4、利用潜水组合钻机成槽组合潜水钻机高速旋转，沿喷导管侧壁的滑道向下滑行切削土体。切削下的渣土与泥浆形成混合浆液被喷导管排出至容渣斗内，钻机下行到槽底标高完成一个工作进程，然后提升钻机，将喷导管沿地下连续墙方向前移一定距离，重复以上操作过程。工艺流程如下图所示。 成槽过程中应根据地质情况及泥浆的补给情况控制钻进速度。在松软土层中，主要以泥浆补给情况决定钻进速度；在稍硬或坚硬的岩层中，以钻机不发生跳动为准，来决定钻进速度。（1）泥浆护壁A、泥浆的形成：气举反循环工艺所用护壁泥浆有自成泥浆和备用泥浆。自成泥浆——由钻机切削下的粘土微粒与槽内清水混合而成，一般占槽内泥浆的绝大多数或全部。备用泥浆——由膨润土、粘土等材料和清水拌合而成，只在槽内自成泥浆比重下降时才补充。B、泥浆护壁作用：泥浆具有一定的相对密度,如槽内泥浆液面高出地下水位一定高度,泥浆在槽内就对槽壁产生一定的静水压力,可抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力，相当于一种液体支撑,以防止槽壁坍塌或剥落，并防止地下水渗入。另外，钻机钻进过程中，对土壁具有研磨挤压作用，同时将原土切削搅拌成浆，钻头高速旋转时携浆甩至槽壁，加速其向外渗透，使泥浆在槽壁上形成一层透水性很底的泥皮（如下图示）， 两方面共同作用的结果，加速了泥皮形成，更有效地保护了槽壁的稳定。（2）排渣由于泥浆具有一定的粘度，比重较大，因此可使钻头切削下来的小土颗浮于泥浆中，使大土粒下沉速度延缓，既便于土渣随同泥浆一同排出槽外，又可避免土渣沉积在开挖面上影响钻机的挖槽效率。（3）泥浆的冷却和润滑作用钻头式挖槽机在泥浆中挖槽时，以泥浆作冲洗液，即可降低钻具因连续冲击或回转而引起温度剧烈升高，又可因泥浆具有润滑作用而减轻钻具的磨损，有利于延长钻具的使用寿命和提高深槽挖掘的效率。5、修槽捣子修槽：修槽捣子沿喷导管上的滑道向下滑行，靠自重切削槽壁多余土体，切削下的渣土落入槽底被喷导管排出槽内，修槽捣子下到到槽底完成一个工作进程，即可提起修槽捣子，将喷导管沿连续墙轴线水平移动一个尺寸，继续以上修槽过程。修槽工艺流程示意图如下。 6、清底：通过泥浆反复置换进行清底，即在修槽结束后,在土渣尚未沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来，使槽内泥浆的相对密度控制在1.15以下（见下示意图）。7、检查验收：槽段开挖完毕后，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁的垂直度（槽壁容许垂直偏差1/300）。合格后方可进行清槽换浆工作。清槽后槽底沉渣厚度应符合要求,即≤100mm。 五、机具设备机具设备一览表设备名称规格型号数量技术状态拟用何处备注成槽机BL—6001台良好地连墙施工拔管机QZT—1501台良好地连墙施工空压机WF-6.3/72台良好地连墙施工泥浆泵3PN4台良好地连墙施工泥浆机2PN2台良好地连墙施工汽车吊25吨1台良好吊泥渣履带吊50吨1台良好地连墙钢筋笼吊装潜水泵5个良好排水排浆车15吨1辆良好排浆自卸车5吨2辆良好土方施工六、劳动组织1、本工艺要求24小时连续作业，因此需两班倒或三班倒，一般采用白班和夜班两班倒作业。2、每班8人，包括班长1人，起重工1人，操作工2人，力工4人，司机4人。七、质量控制1、质量标准、轨道安装质量标准检查项目允许误差（mm）检验方法轨道中心线与安装基准线重合度轨距相对标高同侧轨距相对标高伸缩缝间隙轨道纵向倾斜3±1010±21.5±15/1000（10m1点）尺量尺量水准仪尺量水准仪水准仪尺量 、泥浆质量标准指标名称新制备的泥浆使用过的循环泥浆检验方法粘度相对密度失水量泥皮厚度稳定性PH值19s—21s＜1.05＜10ml/30min＜1mm100%8—919s—25s＜1.20＜20ml/30min＜2.5mm——＜11500cc/700cc漏斗法泥浆比重称失水量仪失水量仪PH试纸、成槽质量标准检查项目允许误差检查方法中心线垂直度宽度深度槽底淤积厚度±10mm＜1/300+20mm，-10mm±15mm＜100mm尺量或经纬仪垂直度显示仪超声波仪测绳测绳2、质量保证措施A、在松软土层或砂层中成槽时，钻头上升和下降的速度要慢，并且注意观察浆液面的变化，同时适当加大泥浆的比重和粘度，成孔和搁置时间不宜过长，减小液面荷载。B、当发现严重坍塌时，应提出钻头，填入较好粘土重新成槽。大面积坍塌时，应用优质粘土（掺入20％水泥）回填至坍塌处以上1.0～2.0m处待沉积密实后再进行成槽。C、雨天地下水位上升，应及时加大泥浆比重和粘度，雨量较大时应暂停挖槽，并封盖槽口。当需要降低地下水位时要定时观察地下水位严防地下水向槽内渗流。D、成槽过程中，每深入5m测一次槽壁的垂直度，若达不到设计精度要求，可调整喷导管的垂直度进行纠偏。 E、成槽时应保持钻头、喷导管和导墙中心平面相重合。F、成槽过程中，专职人员应不断检查槽内泥浆的高度和质量，并作好检查记录，及时调整泥浆指标。八、安全措施现场施工人员，要严格遵守各项措施，牢记“安全第一、预防为主”的方针，时刻保持清醒的头脑，增强自我保护意识，做到防患于未然。A、现场施工人员必须戴安全帽，穿工作服、工作鞋，不得穿拖鞋，穿戴的工作服必须领紧、袖口紧、下摆紧。B、现场操作人员必须持证上岗，杜绝违章作业。C、成槽机的拆卸和组装，应在坚实的地面上进行，并有专人指挥。D、成槽机和吊车运转时，回转半径内严禁站人，在无障碍时方可起吊，吊车的绳索刹车、抱闸要经常检查，使其保持良好的备用状态。E、现场各种电器设备必须有良好的接零接地，对现场供电电路经常检查，不得有漏电现象。F、专人专岗，不得窜岗。G、对于真空泵、泥浆泵等必须做到“转动有罩、转轴有套、区域有拦”。H、夜间施工应有足够的照明。危险地段要悬挂危险或禁行标志，夜间应设警示灯。J、操作平台上残留的泥浆，必须随时冲洗干净，以免人员滑到致伤；连续墙成槽后，必须随时用盖板盖好，以防将人、物跌入槽内。九、经济效益分析经对比计算测定，采用此施工方法比传统抓斗成槽、冲击钻成槽技术降低费用30%，工期缩短20%，具有明显的经济效益和社会效益。十、工程实例1、2005年5月，太钢 150万吨不锈钢炼钢车间铁水倒罐站深基坑地下连续墙，墙厚800mm，总长249.6m，采用该工艺成槽，比计划提前20天完工。2、2005年7月，太钢150万吨不锈钢炼钢副原料区深基坑地下连续墙，墙厚800mm，总长363.8m，采用该工艺成槽，比计划提前22天完工。'