地下連續(xù)墻施工機械及工法

1、.地下連續(xù)墻施工機械及工法     地下連續(xù)墻施工法，從結(jié)構(gòu)形式上可分為柱列式和壁式兩大類。前者主要是通過將水泥漿及添加劑與原位置的土進行混合攪拌形成樁，并在橫向上重疊搭接形成連續(xù)墻。后者則有水泥漿與原位置土攪拌形成連續(xù)墻和就地灌注混凝土形成連續(xù)墻兩種。柱列式和壁式連續(xù)墻在施工中均可插人芯材，前者可根據(jù)樁徑及間隔插人H型鋼，后者除了H型鋼外也可插人鋼筋籠等。對于壁式地下連續(xù)墻來說，除H型鋼及鋼筋籠外，將鋼制或混凝土制的板樁埋人，可進行埋人型地下連續(xù)墻的施工。     相應(yīng)于各種施工法的相關(guān)施工機械，按機能分類如下：

2、1  柱列式地下連續(xù)墻工法（SWM工法）     該工法利用長螺旋鉆孔機進行就地灌注樁的重疊搭接施工。對于單軸式長螺旋鉆機，由于其回轉(zhuǎn)軸剛性不足，隨著施工深度的加大，樁與樁之間不能很好的重疊搭接，特別是對于以防水為目的的防滲墻效果就很差。由于這個原因，長螺旋鉆孔機采用了雙軸或雙重鉆孔的形式，用以提高施工的垂直精度。近年來為了解決上述問題，出現(xiàn)了利用多軸卜般為三軸）螺旋鉆孔機及SMW工法進行就地灌注樁的重疊搭接施工。該工法屬于機械攪拌式，用多軸長螺旋鉆孔機在土層中鉆孔，在鉆孔的同時通過鉆桿從鉆頭端部注人水泥漿和高壓空氣，在原位置上建成一段水泥墻，

3、然后再進行第二段墻施工，使相鄰的水泥墻彼此有重合段，連續(xù)施工形成連續(xù)墻。 SMW工法的不足之處在于機械的重心位置比較高，在施工中必需十分注意機械的穩(wěn)定性。為了解決此問題，目前已開發(fā)出可在施工中接長鉆桿的低重心機型。另外，該工法在遇到大深度硬巖基礎(chǔ)時，可能出現(xiàn)重疊搭接消失的情況，因此在施工中必須同時采取隨時確認樁的位置精度的方法。      目前在國際上，日本的三和機材（株）在多軸SMW工法施工機械的開發(fā)及應(yīng)用方面處于領(lǐng)先水平。2  原位置上混合攪拌壁式地下連續(xù)墻施工法（TRD工法）     該工

4、法是把插人地基中的鏈鋸式刀具跟主機連接并橫向移動、挖溝及灌注凝結(jié)劑、混合攪拌原來位置上的泥土以澆筑連續(xù)墻，插人工字鋼之類的芯材后，可作為地層挖掘工程中的擋土防滲或承重墻使用。此外，也用于防液化、加固地基及截斷地下水等。此工法形成的連續(xù)墻與柱列式不同，它所形成的是完全連續(xù)墻，止水防滲性能特別好。另外，根據(jù)深度的不同，由于鏈鋸式刀具的上下移動能夠?qū)⑼翆油耆珨嚢?，從而形成的連續(xù)墻質(zhì)量非常穩(wěn)定，并且切削裝置的整體高度低，對于在高度受到限的施工現(xiàn)場及靠近已建建筑物的施工十分有利。此外亦可進行傾斜式連續(xù)墻的施工。      TRD工法（TrenchCutt

5、ing Re-mxing Deep Wall Method）是由日本（株）神戶制鋼所與東綿建機（株）聯(lián)合開發(fā)成功的，近來在地基基礎(chǔ)施工中正以很快的速度得到廣泛應(yīng)用，1997年獲得了日本建設(shè)機械化協(xié)會的技術(shù)審查證明。1999年日本日立建機（株）與（株）利根建機共同開發(fā)成功了與TRD工法類似的以打樁機為底盤的PTR工法施工機（ffewerTrencller）。3  就地灌注壁式地下連續(xù)墻施工法     該工法有抓斗式切削機、回轉(zhuǎn)式切削機及振動沉鋼模板三大類。抓斗式包括懸掛式液壓抓斗和導(dǎo)桿式液壓抓斗兩種，回轉(zhuǎn)式包括垂直多軸型和水平多軸型兩種。

6、0;    懸掛式液壓抓斗切削機是用液壓動力使抓斗開閉，并利用抓斗的自重對土砂進行切削，然后用懸掛抓斗的履帶起重機將土砂吊起排出。      導(dǎo)桿式液壓抓斗切削機是用液壓動力驅(qū)動安裝在液壓抓斗上部的多節(jié)伸縮鉆桿在履帶起重機上安裝的導(dǎo)向架中進行升降，切削反力由導(dǎo)向架承受。垂直多軸型回轉(zhuǎn)切削機是由5個電動的垂直牙輪鉆頭與側(cè)切削刃組成，切削裝置通過專用支撐架或履帶起重機用鋼絲繩懸吊，切削的土砂通過沙漿泵以逆循環(huán)的方式，將泥水（穩(wěn)定液）在地面上排出。      水平多軸回轉(zhuǎn)

7、式切削機是通過兩對雙輪銑刀的水平軸回轉(zhuǎn)進行土砂的切削，用機體內(nèi)裝備的潛水砂漿泵以逆循環(huán)方式將泥水（穩(wěn)定液）在地面上排出。      振動沉鋼模板技術(shù)是我國自行開發(fā)的主要用于防滲的壁式地下連續(xù)墻施工方法。該工法是利用振動錘等振動機械的強大激振力將空腹鋼模板振人地下，形成槽孔，起到澆筑模板和導(dǎo)管的作用，灌人水泥漿和添加劑后將模板拔出地面，漿液便在地下形成致密的連續(xù)防滲墻體。在此過程中，空腹模板起到了護壁作用，減少了泥漿護壁的工序，成槽。護壁、澆注一次性直接成墻。該工法在我國對江河、湖泊、平原水庫堤壩進行防險加固的工程中發(fā)揮了很好的效果。圖3為振動沉

8、鋼模板工法順序圖。     地下連續(xù)墻施工中，對于地基基礎(chǔ)中有較大石塊或卵石的情況，大多采用可將石塊抓起的抓斗式切削機。對于硬土軟巖的地基基礎(chǔ)，大多采用回轉(zhuǎn)式切削機。     目前，地下連續(xù)墻的施工規(guī)模變得越來越大，抓斗式切削機最大可進行直徑為1m的石塊的施工，回轉(zhuǎn)式切削機可形成壁厚224m、施工深度達120m的連續(xù)墻。     目前，德國的Bauer公司在壁式地下連續(xù)墻施工機械和液壓抓斗切削機的開發(fā)生產(chǎn)上處于世界領(lǐng)先的地位.4  柱列式與壁式地下連續(xù)墻的比較

9、60;    柱列式與壁式地下連續(xù)墻相比，雖然施工費用比較低，但施工精度較難保證，特別是作為防滲墻使用時，柱列間易產(chǎn)生不連續(xù)的問題。在柱列式連續(xù)墻施工中，若沒有大的障礙物，切削速度緩慢并且慎重地進行施工，則其垂直精度可以得到保證，但施工時間和費用將增加，其施工速度與施工精度完全取決于機械操作者的技術(shù)水平。目前，國外在柱列式地下連續(xù)墻施工中正廣泛使用的多軸SMW工法施工機也存在著上述問題，該機在解決柱與柱之間重疊搭接方面取得了很好的效果，但如施工速度過快，則三個軸會發(fā)生全部彎曲。為了解決此問題，國外正在研制可隨時對垂直精度進行檢測的裝置，一旦發(fā)現(xiàn)垂直精度出現(xiàn)偏差，則

10、立即將鉆桿向上適當提升進行糾正。     壁式地下連續(xù)墻在施工精度與連續(xù)性方面比往列式有較大的提高，另外由于連續(xù)墻自身的強度增大，使其可以成為建筑物的一部分而作為承重墻使用，但其最大的不足之處是施工費用高。5  地下連續(xù)墻施工機械的發(fā)展方向與問題     51 大型化     地下連續(xù)墻施工所使用的機械因施工工法不同而不同，總的來說，正在向多樣化和大深度化方向發(fā)展，特別是在相當堅硬的基礎(chǔ)中施工時，為了達到所要求的埋設(shè)深度，相繼開發(fā)了多種大型機械。但是，施工現(xiàn)場既有寬

11、闊的平整場地，也常有非常狹窄的地方。因此，高能力的施工機械及相應(yīng)的施工方法要與施工現(xiàn)場的寬闊程度相適應(yīng)。      52  小型化      對于地下連續(xù)墻施工機械，除了要求高能力外，對大型機械還要求能夠?qū)ζ溥M行分解，并且容易在施工現(xiàn)場組裝。為了在狹窄及高度受到限制的場地進行施工，現(xiàn)已出現(xiàn)了小型化低重心的施工機械。這類機械并不是簡單地從機械構(gòu)造上進行改進，如進行往列式連續(xù)墻施工的長螺旋鉆機，回轉(zhuǎn)軸（鉆桿）的長度必須滿足施工深度的要求，由于其回轉(zhuǎn)動力機構(gòu)位于回轉(zhuǎn)軸（鉆桿）的最上端，如果在

12、施工中不采用接鉆桿的方式，就很難達到降低高度及重心的目的。      另外，即使是切削機本身可降低重心，但插人芯材的長度及懸吊芯材的起重機也必須降低高度和實現(xiàn)低重心化，一旦芯材采取接長的方式則施工效率將大大降低。另一方面，對于采取反循環(huán)方式進行施工的切削機，若采用履帶起重機作為底盤，由于起重機本身的高度是已定的，若想降低其高度十分困難。     53  底盤的穩(wěn)定性     大部分地下連續(xù)墻施工機械是將其主要部分切削機構(gòu)安裝在底盤上，目前主要是從已生產(chǎn)的起

13、重機或打樁機中選擇能夠與切削裝置相匹配的底盤。但是，履帶起重機的底盤大部分是作為起重機械而開發(fā)的，在與地下連續(xù)墻施工機相匹配進行基礎(chǔ)施工時，需考慮與切削裝置的主要部分之間的平衡問題，特別是在施工現(xiàn)場內(nèi)進行小范圍移動時，施工機本身不拆卸，因此機械總體的重心位置很高。對于多軸 SMW工法施工機，由于回轉(zhuǎn)動力裝置位于回轉(zhuǎn)軸（鉆桿）的最上方，重心高的問題更為突出，在進行地下連續(xù)墻等基礎(chǔ)施工時，屢屢發(fā)生整套施工機械傾覆的重大事故。其中故然有安全管理方面的問題，但從根本上說還是施工機切削裝置與底盤之間不匹配所產(chǎn)生的整體穩(wěn)定平衡問題。      在地下連續(xù)墻

14、施工中，施工現(xiàn)場情況的變化很大，施工機械常常處于非常惡劣的工況，這就需要底盤能夠?qū)η邢鞴ぷ餮b置給予充分的支撐，為了抵抗切削反力，底盤需要有足夠的重量和穩(wěn)定性以及耐久性。特別是對于地下連續(xù)墻的施工，既要求支撐切削部分的重量，又要具有使其以超低速下降的機構(gòu)。     綜上所述，對于地下連續(xù)墻施工機械這類基礎(chǔ)施工機械的開發(fā)，將切削裝置與底盤作為一體進行設(shè)計和充分論證是十分必要的。：1萬1千地質(zhì)測量質(zhì)量要求表（吉林參考）11萬15千12千1千1萬草測12千草測1234567一地質(zhì)觀測研究程度沉積巖1對地層劃分到組或階，如范圍大應(yīng)進一步二分或三分，確定其時代，測定

15、其厚度及產(chǎn)狀2.對標志層、成礦有利的巖層在圖上的寬度大于1毫米者應(yīng)擴大表示，應(yīng)注明；3研究鑒別各地層的接觸關(guān)系，巖層的層理機械沉積與化學(xué)沉積分異作用，巖石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特點；4研究噴出巖的特點，層序、層理、及巖相等特征，巖石的組成及其特點，測定其時代、厚度及產(chǎn)狀；5.與礦產(chǎn)關(guān)系的研究，含礦層或?qū)Τ傻V有利巖層的空間分布及變化規(guī)律，層位與巖性特征，測定其厚度與產(chǎn)狀1.在1萬分成的基礎(chǔ)上，按巖層、巖性特點進一步詳細劃分巖層，研究巖石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，膠結(jié)物性質(zhì)，結(jié)核體的形態(tài)、沉積韻律、測定各層厚度、產(chǎn)狀與空間分布關(guān)系。2.3.4.5同左6對含礦層或成礦有利的地層，或成礦的主要圍巖

16、、對其巖石作詳細的巖石礦物鑒定與巖石化學(xué)分析，并應(yīng)控制它的厚度、產(chǎn)狀等有關(guān)特點在空間上的變化。一般地段的研究程度可低于1萬或與之相似。含礦層或成礦有利的巖層其研究程度仍與1萬相同含礦層或成礦有利地層仍與12千相同，其他問題研究程度可低于12千。侵入巖1.確定侵入巖的時代、種類、規(guī)模、形態(tài)及產(chǎn)狀，研究侵入巖在時間上的變化特征；2.對侵入巖體應(yīng)詳細劃分巖相；3.研究巖體的原生構(gòu)造；對原生構(gòu)造帶的特征分布范圍與產(chǎn)狀等，在圖上應(yīng)給予標示。4.研究巖體之間及巖體與圍巖之間的接觸關(guān)系，接觸變質(zhì)的范圍，內(nèi)外接觸帶的變化特點及產(chǎn)狀。5.脈巖的分布特點、巖性特征、規(guī)模及產(chǎn)狀，脈巖與巖體的關(guān)系，脈巖之間的關(guān)系、脈

17、巖與成礦之間的關(guān)系。6.研究侵入體與成礦之間的關(guān)系，巖體的形態(tài)變化、產(chǎn)狀變化與巖相變化對成礦的富集作用。7.巖漿巖型的礦床、對巖體的研究程度與揭露程度，應(yīng)達到對礦化研究程度的要求。除左列1-7各項內(nèi)容外應(yīng)進一步做到：1. 詳細劃分巖相、不僅要從接觸帶的變化特征出發(fā)劃分邊緣相、過渡相及內(nèi)部相，研究各自的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點，而且要從巖漿的結(jié)晶與分異作用、熔離作用、同化作用和自變質(zhì)等特點劃分巖相。2. 揭露和控制巖相及接觸帶的產(chǎn)狀變化；3. 詳細劃分原生流動構(gòu)造與原生裂隙構(gòu)造的分布特征產(chǎn)狀，研究巖體各部位的付礦物特征，近可能的標出巖體流動前緣；4. 對巖體與脈巖應(yīng)作詳細的巖礦鑒定與成礦有關(guān)的巖

18、石化學(xué)分析5. 與成礦有關(guān)的巖相或脈巖，在圖上的寬度大于1毫米者應(yīng)表示，小于1毫米者應(yīng)擴大表示，但應(yīng)說明。同上同上1萬1千地質(zhì)測量質(zhì)量要求表（吉林參考）21萬15千12千1千1萬草測12千草測1234567一地質(zhì)觀測研究程度變質(zhì)巖1研究變質(zhì)作用特點及變質(zhì)程度，劃分變質(zhì)帶2.研究各變質(zhì)帶空間分布規(guī)律與產(chǎn)狀的變化特點，3劃分變質(zhì)相研究各變質(zhì)相系的關(guān)系4.研究變質(zhì)作用與成礦作用或礦化富集作用之間的關(guān)系5對含礦層或成礦有利的變質(zhì)帶應(yīng)詳細研究并控制空間分布與變化規(guī)律，研究其層位與巖相特點，測定其厚度與產(chǎn)狀，其厚度能填出時應(yīng)專門表示、填不出時應(yīng)擴大表示。1按變質(zhì)程度及特點，詳細劃分各變質(zhì)帶的變質(zhì)級，按巖性

19、特點與構(gòu)造特點劃分巖層；2.詳細研究各變質(zhì)相的剩余礦物，變化礦物及其特征，礦物組合與常見礦物組合特點。3.詳細研究各變質(zhì)帶的接觸關(guān)系，對各帶的片理、線理、香腸狀構(gòu)造及殘留構(gòu)造等變化特點，并精確的測定其產(chǎn)狀。4同左4.55.對各變質(zhì)基本巖石類型應(yīng)作詳細的巖礦鑒定與巖石化學(xué)分析，以便進一步建立變質(zhì)相系。同上同上構(gòu)造地質(zhì)1查明礦區(qū)的主要構(gòu)造帶與控礦構(gòu)造的特征，2.查明各種性質(zhì)構(gòu)造帶的組合、排列方式、分布規(guī)律，著重研究壓性構(gòu)造帶的分布與變化特征，研究和劃分構(gòu)造型式或體系。3查明各結(jié)構(gòu)面性質(zhì)、特點、規(guī)模及產(chǎn)狀；4區(qū)分不同級別、不同序次的結(jié)構(gòu)面空間分布規(guī)律與變化特點5.區(qū)分成礦前與成礦后的構(gòu)造帶特點與空間

20、分布特征，不同級別構(gòu)造帶對成礦的控制作用。6.研究構(gòu)造體系的復(fù)合與聯(lián)合對巖漿的活動與成礦作用的控制作用。7.對各種主要斷裂帶與褶皺軸的實際位置應(yīng)實測。同1-6，應(yīng)進一步巖研究：1不同級別、不同序次結(jié)構(gòu)面對礦體的控制作用特點。2.對成礦有關(guān)的構(gòu)造帶，在一定距離內(nèi)應(yīng)有工程控制，揭露其形態(tài)，規(guī)模、產(chǎn)狀、充填物等特征，準確測量其產(chǎn)狀。3.對破壞礦體的斷裂，地表應(yīng)有工程控制，查明其性質(zhì)、規(guī)模、產(chǎn)狀及斷距，其界線與斷距應(yīng)實測。同上同上1萬1千地質(zhì)測量質(zhì)量要求表（吉林參考）31萬15千12千1千1萬草測12千草測1234567一地質(zhì)觀測研究程度蝕變圍巖1初步查明蝕變種類，規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)，確定蝕變圍巖的性質(zhì)

21、，對蝕變帶應(yīng)有工程控制。2.圈定蝕變體或蝕變帶，判斷蝕變作用與火成活動變質(zhì)作用的關(guān)系3.研究蝕變圍巖的含礦性。1.詳細查明各蝕變帶種類，蝕變強度，礦物組合、規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)，確定蝕變圍巖的性質(zhì)，用工程控制蝕變帶的變化。2.詳細圈定蝕變體和蝕變帶的范圍，按蝕變強度與礦物組合進一步細分，確定蝕變體與火成活動、變質(zhì)作用、礦化作用的關(guān)系；3.詳細研究蝕變作用與成礦作用的關(guān)系。同1萬1與成礦關(guān)系密切的同12千2.與礦關(guān)系不密切的精度可降低。礦化及礦體1. 用槽井探和物化探等手段揭露和控制礦化帶或礦層的規(guī)模產(chǎn)狀及走向的變化；2. 礦化帶、含礦層、礦體、詳細研究其規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)、礦石自然類型等變化特點，分布規(guī)律。3. 分析和鑒定金屬礦物，脈石礦物的種類及含量4. 對礦床成因類型及成