《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》是中鐵一局集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是雒紅衛、王恩華、陳軍、呂國慶、楊志明。該工法適用於足夠安放銑槽機及配套設備的各類均質地層和堅硬岩層的成槽作業，但在漂卵石地層和雜質、陡坡地層具有一定的局限性和不適應性，成槽深度一般可達到40米，根據需要增加銑槽機相應的配置，最大深度可達150米。
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》主要的工法特點是：成槽施工效率高，牆體孔型規則，質量可靠，提高環境保護效果和泥漿利用效率。
2008年1月31日，《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：地下連續牆液壓銑槽機施工工法
- 工法編號：YJGF299-2006
- 完成單位：中鐵一局集團有限公司
- 主要完成人：雒紅衛、王恩華、陳軍、呂國慶、楊志明
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：2005-2006年度國家二級工法
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
1、隨著中國各大城市及重要港口全面開始興建城市快速軌道交通系統及港口防護工程，混凝土地下連續牆作為快速軌道交通系統、港池的支撐圍護、防滲和本體利用設施，已被廣泛套用。較在（2005年前）中國採用的鋼繩衝擊鑽機、導板抓鬥、水力成槽等施工方法，在施工效率、環境保護、板式牆體等方面性能優越。
2、槽孔掘進機（Trench Cutters，曾用名碾磨機、液壓銑槽機、雙輪銑等）是1973年由法國索列丹斯公司首先研製成功的，法國、德國、義大利和日本等國家都有生產。中國於1996年首次引進了一台槽孔掘進機用於長江三峽二期圍堰防滲牆施工。這種地下連續牆成槽施工機械適用於地層範圍較廣，施工效率高，成孔規則，通過更換不同結構類型的銑輪，可滿足黏土、砂土、砂卵石、岩層等多種地層的持續進給銑削成槽需要。
3、中鐵一局集團市政環保工程總公司在河北省唐山市京唐港王灘電廠循環水系統工程的地下連續擋土防滲牆施工中，採用德國寶峨公司生產的BC36液壓雙輪銑槽機進行板式牆體成槽施工，消化吸收並完全掌握了《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》，達到了銑槽法安全環保、節約成本、高效施工、保證質量的目的，取得了經濟效益和社會效益。
工法特點
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的工法特點是：
1、採用銑槽法施工，成槽施工效率高，牆體孔型規則，質量可靠，持續穩定進給銑削降低了勞動強度。
2、泥漿輸送及排渣採用密閉循環管路系統，提高了環境保護效果和泥漿利用效率。
操作原理
適用範圍
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》適應於足夠安放銑槽機及配套設備的各類均質地層和堅硬岩層的成槽作業，但在漂卵石地層和雜質、陡坡地層具有一定的局限性和不適應性，成槽深度一般可達到40米，根據需要增加銑槽機相應的配置，最大深度可達150米。
工藝原理
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的工藝原理敘述如下：
1、銑槽機工作部分（即掘進機頭）是桅桿下鋼索懸吊一個帶有可通過主機控制的液壓和電氣系統的鋼製銑槽刀架，底部安裝3個液壓馬達，水平向排列，兩邊馬達分別通過行星齒輪減速箱帶動兩個裝有銑齒的滾筒（即銑輪），見下圖。
成槽工藝原理
2、銑槽時，兩個銑輪低速轉動，方向相反，銑齒將地層圍岩銑削破碎，並通過地面注漿設備不斷向銑削槽孔中加注泥漿，中間液壓馬達驅動自帶泥漿泵，通過銑輪中間的吸砂口將鑽掘出的岩渣與泥漿排到地面泥漿站進行篩分處理後返回槽段內，如此往復循環向下掘進，直至終孔成槽。
施工工藝
- 工藝流程
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的工藝流程圖見下圖。
地下連續牆液壓銑槽機施工
- 操作要點
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的操作要點如下：
一、施工前調查
1.了解總體施工方案、施工組織設計，獲取現場地質資料、地形高程及平面空間布置資料，保證設備及配套設施有足夠的作業範圍。
2.對當地氣候和最大風力、雷電頻次情況詳細調查，科學合理的安排設備工作時間和採取有效安全保證措施。
二、地基承載
銑槽機體積較龐大，完全配置重量可達到150噸以上，施工轉場及行走便道必須具備足夠的地基承載力。為防止地基滲水和往復行走造成翻泥冒漿，儘可能修建混凝土便道和施工作業平台，也可根據當地氣候和地質情況，選擇方便經濟的承載方式。
三、導牆修築
為防止銑槽工作機架銑槽作業時產生振動和偏移，確保槽孔的垂直度和偏斜誤差得到有效控制，並滿足槽孔下設鋼筋和混凝土澆築時的承重需要，在銑槽作業前應在待銑削槽孔上端修築導牆。導牆一般採用鋼筋混凝土結構，具體可按照設計要求修築。
四、施工順序
地下連續牆銑削槽段劃分為期槽和Ⅱ期槽。Ⅰ期槽基本呈不連續等距排列，Ⅱ期槽位於每兩個期槽之間。施工應按序進行，原則上先施工期槽，再施工Ⅱ期槽。Ⅰ期槽段的長短根據地層的穩定性和施工的方便性進行確定。
五、銑削槽段劃分原則
1.銑接法施工地下連續牆，首先必須考慮有利於銑槽機施工作業，Ⅰ期槽段長度≥2.8米（銑槽刀架水平橫向長度），Ⅱ期槽段長度為2.8米（銑槽刀架水平長度）。
2.Ⅰ期槽段及轉角段槽段劃分，必須考慮左右銑輪工作負載基本均勻，防止銑刀輪受力不均導致銑刀架單向跑偏，期槽段長度劃分也應充分考慮銑槽機工作效率和施工成本，在滿足實際地質情況和槽壁穩定性、橫向容許變形的允許範圍內可適當加長。
六、反鏟開槽
為便於液壓銑槽機施工，在開孔時，首先利用反鏟對所要施工的槽段，自孔口開挖至3~4米深度。開挖時要注意孔形，不能對導牆產生損壞。
七、液壓銑槽
1.按照施工順序，先進行Ⅰ期槽段的銑削，並應根據期槽段的劃分長度和刀架橫向長度，決定銑削次數，遵循先進行主孔的銑削，再行完成副孔。
2.Ⅱ期槽段根據刀架橫向長度，一次銑削成槽。銑削順序詳見下圖。
銑削順序圖
八、槽段連線
1.在兩個期槽中間進行Ⅱ期槽成槽施工時，銑掉Ⅰ期槽端頭的部分混凝土形成鋸齒形搭接，Ⅰ、Ⅱ期槽孔在地連牆軸線上的搭接長度應大於15厘米。
2.為保證搭接質量，在進行期槽澆築時，兩端下入厚度為25厘米、長度為5米的接頭板至混凝土面以下2米，在混凝土初凝前，將接頭板起出，在Ⅰ期槽兩端形成各25厘米的空間，為銑削頭提供了導向，保證了搭接質量。
九、接頭洗刷
為了保證接頭質量，Ⅱ期槽清孔換漿結束前，採用鋼絲刷子自上而下分段刷洗Ⅰ期槽端頭的混凝土壁。直至刷子鑽頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加。
十、固壁泥漿
地連牆槽孔施工時，為防止槽壁坍塌，採用泥漿護壁，起到液體支護的作用。泥漿中的膨潤土質量要求可參考原石油工業部、地質礦產部或API標準，應達到石油二類或地礦乙級土標準。製備的新漿應在儲漿池內靜置膨化6~8小時後方可使用。新制泥漿配合比（1立方米漿液）見下表。
膨潤土品名 | 材料用量（千克） | ||||
水 | 膨潤土 | CMC | Na2CO3 | 其他外加劑 | |
鈣土（Ⅱ級） | 1000 | 60~80 | 0~0.6 | 2.5~4 | 適量 |
十一、泥漿的循環使用與回收處理
1.成槽過程中，置於銑削架底部的泥漿泵抽吸槽底泥漿並經輸漿管路送至地面的泥漿淨化系統進行除砂處理，處理後的泥漿經管路返回槽孔中。
2.經較長時間使用，如泥漿黏度指標降低，適當摻加新漿進行調整；如黏度指標升高，可加入分散劑改善泥漿性能，被嚴重污染的泥漿必須廢棄並排放。
十二、清孔換漿
槽孔終孔並驗收合格後，即採用液壓銑進行泵吸法清孔換漿，將銑削架逐漸下沉至槽底並保持銑輪旋轉，銑削架底部的泥漿泵將槽底的泥漿輸送至地面上的泥漿淨化機系統，由振動篩除去大顆粒鑽渣後，進入旋流器分離泥漿中的細顆粒。經淨化後的泥漿流回到槽孔內，如此循環往復，直至回漿達到“混凝土澆筑前槽內泥漿”的標準。在清孔過程中，可根據槽內漿面和泥漿性能狀況，加入適當數量的新漿以補充和改善孔內泥漿性能。
十三、鋼筋籠起吊和下設
1.因地下連續牆下設鋼筋籠較長較重，一般採用兩台起重機起吊，在槽口起吊時，主吊鉤緩慢提升，輔吊配合起吊，鋼筋籠重心及重量逐步向主吊轉移。輔吊通過滑輪組保持各吊點的平衡，直至鋼筋籠豎起後，重量全部轉移到主吊上，該時用小噸位吊車配合拆下輔吊具。
2.在鋼筋籠下部接近槽孔口時，首先核對籠體的平面位置，調整對正後，緩緩下沉，避免碰撞孔壁。
十四、混凝土澆築
1.單元槽段鋼筋籠下設完成後，抓緊澆築混凝土牆段。由於該項工作是在泥漿下進行的，因此必須嚴格執行操作規程。
2.採用泥漿下直升導管法澆築，導管開澆順序為自低處至高處，逐管開澆。導管距孔底15厘米左右。採用滿管法開澆，即嚮導管內一次連續注入熟料將隔離球壓至導管底口岩面，該時混凝土注滿整根導管，在備足熟料後，提升導管開澆，待混凝土面上升至下一根導管底端高程時，根導管開澆，並與前根導管保持連續均勻澆築，見下圖。
混凝土澆築過程示意圖
材料設備
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》主要施工機具設備見下表。
序號 | 名稱 | 規格型號 | 數量 | 備註 |
1 | 液壓雙輪銑槽機 | BC36 | 1 | / |
2 | 泥漿篩分淨化器 | BX500 | 1 | / |
3 | 泥漿泵 | 8PN 450立方米/小時 | 1 | / |
4 | 泥漿泵 | 3PN 108立方米/小時 | 3 | / |
5 | 液壓挖掘機 | 220Lc-5 | 1 | / |
6 | 液壓起重機 | QY16 | 1 | / |
7 | 液壓起重機 | QY25 | 1 | / |
8 | 高速泥漿攪拌機 | ZL-1400 18立方米/小時 | 2 | / |
9 | 混凝土輸送車 | 6立方米/車 | 3 | / |
10 | 裝載機 | ZL30 | 1 | / |
11 | 自卸汽車 | 5噸 | 1 | / |
質量控制
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的質量控制要求如下：
一、質量標準
槽口位置偏差≤5厘米；成槽偏斜率≤3‰。
二、質量控制措施
1、施工前，做到對各槽孔準確測量放線，用紅鉛油在導牆上明確標出，開孔前必須進行再次檢查校準。
2、施工平台基礎穩定，保證機械平穩，符合安全要求，機械對位需準確。
3、施工中嚴格按技術要求執行，使用合理的技術參數。
4、利用液壓銑銑削導架上的測斜儀，隨時監測槽孔的偏斜情況，從而指導操作手調整施工，控制成槽偏斜率在設計允許的範圍內。
5、成槽達到設計深度後，應進行終孔驗收，驗收項目包括深度、寬度和偏斜情況，只有在通過工序驗收後，才能進行下一道工序的施工。
6、操作手必須經過專門的培訓，經考核合格後方可上機操作。
安全措施
採用《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1、建立安全管理體系機構，明確分工職責。
2、嚴格按照《雙輪銑槽機操作使用安全規程》執行，對銑槽施工區域設立安全警示標誌並隔離，鋼筋籠等重大吊裝項目應制定詳細的施工方案和安全技術措施，並在現場設立專人指揮管理。
環保措施
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的環保措施如下：
1、施工現場內設環形排水溝及沉澱池。
2、施工廢水須經沉澱後方可排入廢水管道，並定期對污水管道進行疏通，確保暢通，嚴禁堵塞。
3、經常在施工現場灑水，避免車輛經過時揚起灰塵。
效益分析
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的效益分析如下：
1、對地層適應範圍廣。通過更換不同形式的銑刀輪及銑齒可滿足大多數地層的成槽銑削。
2、施工效率高。較之抓鬥、衝擊反循環鑽機等傳統的成槽施工設備效率高出近2倍以上，尤其在強度較大、地質均勻的硬岩地層優勢明顯。
3、成槽精度高，孔形規則。銑輪在持續向下銑削過程中，切削軌跡通過作業系統的電腦顯示屏跟蹤顯示，對產生的傾斜或偏移利用X、Y方向糾偏板隨時進行糾正。
4、環境污染小。銑輪切削的渣料及泥漿通過安裝在銑輪架上的泥漿泵及管路輸送至泥漿篩分系統，篩分後的泥漿又重複返回至切削槽段內，形成較為密閉的循環系統，對環境污染極小。
5、銑削機構可穩定持續的進給工作，直至終孔成槽，全過程不會產生較大的衝擊和振動，降低了操作勞動強度。
6、操作計算機人機界面友好。通過動畫連結能直觀的反映銑槽機各系統的工作參數及狀況，軟體還具備實時、歷史趨勢功能，並可將歷史數據儲存列印，具備環保節能特性的智慧型化控制設備。
套用實例
《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》的套用實例如下：
河北省唐山市京唐港大唐王灘電廠循環水泵房地下連續牆採用雙輪銑槽機施工，牆體厚度分0.8米和1.2米兩種規格，水平總長度500米，平均深度32米，地層自上而下分別為近代河流沉積或人工挖掘回填土，岩性主要為粉細砂、粉土及粉質黏土。
該工程於2004年8月開工，12月完成全部施工任務，經實測槽孔垂直度均控制在3‰以內，最大垂直偏離5厘米，孔形規則、成槽精度完全符合設計要求，且在持續進給銑削過程中無任何衝擊和振動，改善了操作人員的工作環境和勞動強度，在該工程粉細砂、粉質黏土地層中銑削成槽效率可達3~4小時/孔，銑削進給速度25~30厘米/分鐘。
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《地下連續牆液壓銑槽機施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。
