沖擊鉆機(jī)在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用

1、沖擊鉆機(jī)在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司王明月摘要：沖擊鉆機(jī)是地下連續(xù)墻施工中常用的成槽機(jī)械，依據(jù)其自身施工特點(diǎn)， 結(jié)合工程地質(zhì)情況，可以在地下連續(xù)墻施工中起到成槽、沖導(dǎo)向孔、沖擊基巖、清除地下障礙物等多項(xiàng)用途。關(guān)鍵字：沖擊鉆機(jī)成槽導(dǎo)向孔基巖前言地下連續(xù)墻是利用各種挖槽機(jī)械，借助于泥漿的護(hù)壁作用， 在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?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(shù)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(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。我國于

2、1958 年首次應(yīng)用地下連續(xù)墻技術(shù)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(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)，從最初用作防滲墻和臨時(shí)擋土墻發(fā)展為地下結(jié)構(gòu)的一部分或主體結(jié)構(gòu)，最近十年更被用于大型深基坑工程中。我國使用的成槽機(jī)械主要有：旋轉(zhuǎn)切削多頭鉆、雙輪銑槽機(jī)、液壓抓斗和沖擊鉆機(jī)等，本文主要討論沖擊鉆機(jī)在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用。沖擊鉆機(jī)簡介沖擊鉆機(jī)是基礎(chǔ)工程中常用的施工機(jī)械，采用鋼絲繩懸吊沖擊鉆頭 （又稱沖錘）上下往復(fù)沖擊旋轉(zhuǎn)，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(jiān)實(shí)、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(yīng)用。目前國內(nèi)使

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

4、層等，強(qiáng)度較高，抓斗無法進(jìn)行作業(yè)，或施工防滲墻時(shí)地下水與附近水系連通，并隨之流動(dòng)形成動(dòng)水壓力時(shí)，抓斗成槽速度太快，無法形成有效護(hù)壁等情況時(shí)，可采用沖擊鉆機(jī)全沖成槽。全沖成槽是利用沖錘自由落體產(chǎn)生的動(dòng)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(gè)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(dǎo)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(jìn)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，先用沖擊鉆機(jī)

5、在槽段端頭和中點(diǎn)處沖鉆3 個(gè)導(dǎo)向孔，孔間距控制在2.5m 左右，嚴(yán)格控制其垂直度，再用液壓抓斗抓取導(dǎo)向孔間剩余土體而成槽。第一步 : 沖鉆3個(gè)引導(dǎo)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(shí)， 其他成槽機(jī)械就受到限制， 而沖擊鉆機(jī)能夠很好地解決這一問題。沖擊鉆機(jī)在基巖中沖鉆成槽工藝是先沖主孔， 再?zèng)_其余部分 （副孔），主孔與副孔之間搭接并間隔布設(shè)，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(jī)“全沖成槽法”有很多相似之處，但也有其各自的特點(diǎn)。

6、主孔第一步 : 沖鉆主孔副孔第二步 : 沖鉆副孔錘蠟方錘第三步 : 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(dǎo)致液壓抓斗無法正常取土?xí)r，可采用沖擊鉆機(jī)清理地下障礙物。沖擊鉆機(jī)就位， 沖錘對(duì)準(zhǔn)孤石、 攪拌樁或灌注樁等反復(fù)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(dǎo)致斜孔，此時(shí)應(yīng)對(duì)不同情況進(jìn)行不同處理：地下障礙物為探頭石的， 應(yīng)填充優(yōu)質(zhì)的粘土塊或碎石，采用低錘密擊，并反復(fù)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

7、沖擊無法保證成槽的垂直度，此時(shí)宜將導(dǎo)墻擴(kuò)大，將整個(gè)樁截面包括進(jìn)導(dǎo)墻內(nèi)，然后用重錘“軸線對(duì)沖、低錘密擊”的方法將整條樁擊碎或沖擊至設(shè)計(jì)標(biāo)高，碎渣通過泥漿循環(huán)置換出來。5、配合澆注砼沖擊鉆機(jī)自帶雙筒卷揚(yáng)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(dǎo)管、提拉蓄料斗、拆管等，能夠節(jié)約部分施工機(jī)械費(fèi)。施工中常見問題及預(yù)防處理措施1、孔斜孔斜產(chǎn)生的原因：當(dāng)遇到塊石或孤石，基巖面傾斜，土層軟硬不均，鉆機(jī)底座未安置水平或發(fā)生不均勻沉陷時(shí)，會(huì)發(fā)生孔斜現(xiàn)象。預(yù)防及處理措施：當(dāng)遇到塊石、孤石或基巖面傾斜時(shí)，應(yīng)回填碎石，采用低沖程高頻率沖鉆并反復(fù)掃孔，直到將孔掃直， 再用高沖程沖進(jìn)； 進(jìn)入軟弱不均地層時(shí)，應(yīng)低錘

8、密擊，保持孔底平整，穿過此層后再正常鉆沖進(jìn)；經(jīng)常檢查和調(diào)整鉆機(jī)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(yù)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(shí)應(yīng)立即更換；掉錘后用鐵錨進(jìn)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(shí)補(bǔ)焊；中途停電，沖錘留在槽孔內(nèi)，被泥沙埋??；上部塌落物卡住沖錘；放繩太多，沖錘傾斜頂住孔壁。預(yù)防措施：經(jīng)常進(jìn)行往復(fù)掃孔； 經(jīng)常檢查沖錘刃角磨損程度，如有磨損及時(shí)補(bǔ)焊或更新； 中途停電要及時(shí)將錘提出；經(jīng)常檢查孔內(nèi)泥漿質(zhì)量， 及時(shí)補(bǔ)充新鮮泥漿，并置換掉性能惡化嚴(yán)重的廢漿；加強(qiáng)工

9、人培訓(xùn)教育，提高操作技能水平。處理措施：若孔不圓，沖錘有向下活動(dòng)空間，可使沖錘向下活動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)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(jiān)韌的泥皮，起不到護(hù)壁作用；地下水位過高， 泥漿液面標(biāo)高不夠； 在松軟土層進(jìn)尺過快， 泥漿高速流動(dòng)沖刷槽壁；成孔后擱置時(shí)間太長。預(yù)防措施：加強(qiáng)泥漿管理， 在不同土層選擇合適的泥漿比重和粘度；及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)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(jìn)尺，不要過快或空置時(shí)間太長；加強(qiáng)

10、施工管理，盡量縮短擱置時(shí)間。應(yīng)用實(shí)例廣州市軌道交通五號(hào)線 【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(gòu)造，巖土自上而下分別為： 人工填土層、淤泥和淤泥質(zhì)砂、 蠔殼片中粗砂、 粉質(zhì)粘土、河湖相淤泥質(zhì)土、 硬塑粉質(zhì)粘土和基巖等， 地質(zhì)情況復(fù)雜， 存在不良土層 淤泥質(zhì)砂，基巖風(fēng)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(hù)結(jié)構(gòu)采用 800mm 厚地下連續(xù)

11、墻，墻深約18.523.0m，地下連續(xù)墻的嵌固深度為：在全風(fēng)化以上土層時(shí)，嵌固深度6m；在強(qiáng)風(fēng)化巖層為4m；在中風(fēng)化巖層為3m；在微風(fēng)化巖層為2m。本工程地下連續(xù)墻成槽采用液壓抓斗與沖擊鉆機(jī)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(jī)先沖端頭孔， 嚴(yán)格控制其垂直度， 然后液壓抓斗挖掘引導(dǎo)孔之間的部分；巖層部分采用沖擊鉆機(jī)成槽，施工時(shí)先沖主孔，再?zèng)_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(jié)語沖擊鉆機(jī)設(shè)備構(gòu)造簡單，操作方便，其所成孔孔壁較堅(jiān)實(shí)、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(jiān)硬土層、基巖等地層中。 在地下連續(xù)墻工程中， 沖擊鉆機(jī)占有非常重要的地位，它不僅能夠單獨(dú)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(shí)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