液压液压铣削深搅建造地下连续墙施工工法技术报告110110Word格式文档下载.docx
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采用凯氏方形导杆式最大深度为36m；
；
4.3跟踪纠偏，槽形规则，成墙垂直精度高HCSCMW地连墙机的铣头部分安装了用于采集各类数据的传感器，操作人员可以在控制室通过触摸屏，很直观地观察到液压铣削深搅机的工作状态（铣头的偏直状况、铣削的深度、铣头受到的阻力），并进行相应的操作。
操作员可以针对不同土层设定铣头的下降速度。
对于凯氏杆系统的垂直度由支撑凯氏杆的三支点辅机的垂直度来控制；
而对于钢索吊挂系统则通过安装在沿高度方向的左右两侧导向板和前后两侧纠偏板进行纠偏控制。
操作员通过触摸屏，控制液压千斤顶系统伸出或缩回导向板、纠偏板，调整铣头的姿态，并调慢铣头下降速度，从而有效地控制了槽孔的垂直度在1‰以内；
墙体壁面平整；
4.4墙体均质、整体性强、防渗性能好由铣、削、搅、气、浆的共同作用，造成的墙体均匀密实；
幅间连接为完全铣削结合，接合面无冷缝且间距大，接头少整体性强，防渗性能好；
4.5保槽技术简单，运行成本低HCSCMW成墙设备在施工过程中，在下沉成槽中通常通过注浆系统注入泥浆（膨润土或粘土，如果地层中粘粒含量高，可不用或少用膨润土），泥浆主要起到护壁，防止槽壁坍塌的作用；
4.6稳定性好，安全度高HCSCMW地连墙机和铣削搅拌头位于凯氏方形杆或悬索系统的下端，整机重心低，安全度高；
4.7运转灵活,操作方便支撑HCSCMW地连墙机的履带式辅机可自由行走,不需要轨道,在控制室可方便安全操作；
4.8适用范围广，工效高采用铣削搅三位一体实现一种机型既可穿过复杂地层（如砾石、卵石）施工，也可使墙体入岩，特别是入岩成墙和穿砾、卵石层成墙；
做到一机一序（成墙）一步到位。
更换不同类型的刀具辅以高压气体的升扬置换作用，减小机具在掘进过程中的摩阻力，便于在淤泥、粘土、砂、砾石、卵石及中硬强度的岩石中开挖。
钻进效率高,在松散地层中钻进效率20m3/h～40m3/h，在中硬岩石中钻进效率1m3/h～2m3/h；
4.9避让地下管线采用HCSCMW工法，它可以在地下管线宽度不超过2m的范围内，使地下管线的下部能连续成墙；
4.10环境影响小低噪音、低振动,可以贴近建筑物施工。
与国内外工法性能比较详见表2
表2与国内外同类型工法性能特点比较表
普通搅拌桩
铣削深搅墙
深度（m）
30
55
厚度（cm）
50-70
50-120
垂直度（‰）
9
3
强度
一般
承载力
可间隔插芯材提高承载力
可连续插芯材大幅度提高承载力
成墙效果
形状
单桩组合、成柱列状
整幅墙、壁面平整、等厚
连接方式
相割搭接排成一列或套接，接头多
铣削咬合，少接头
均匀性
有分层现象
均匀细腻
防渗性
有效厚度防渗、有无效厚度存在
有效厚度防渗、无无效厚度
渗透系数（A×
10-6cm/s）
A=0.1-9
施工方式
撑拌、辅助高压气体
铣、削、搅三位一体，辅助高压气体
劳动组合（人/台班）
6
工效
防（截）渗面积12～25m2/h、支护体积4～10m3/h
5～30m3/h
造价（元/m3）
190～260
200～500
适应性
软土地层，含砾石小于5cm的土层
各种复杂地层
环境影响
一般不受影响
避让地下管线
不能避让，需做灌浆或其它方式处理
可以穿越地下管线，连续成墙
改良土体体积
等断面挡土结构，圆柱体所需改良的土体体积大浪费资源
等断面挡土结构，矩形槽段所需改良的土体体积小，节约资源
旋转方向
以单轴或多轴垂直旋转搅拌方式，形成圆柱形改良土体
水平轴向旋转方式，形成矩形槽段改良土体
存在不足
整机轻
整机偏重、功率大
5.工法的技术成熟程度
2009年编写的“液压铣削深搅施工工法”被批准为2008年度江苏省建筑业省级施工工法。
6.取得的科技成果
在与水利部“948”项目管理办公室签订项目任务书后，我们在推广应用的同时特别注重科技成果和自主知识产权的申报工作。
2009年我们通过江苏省南京苏科专利代理有限公司申报了“液压铣削深搅地连墙机”的实用新型专利，于2009年得到了受理（受理号为200920042982.5），于2010年得到了国家知识产权局的授权。
（专利号为ZL200920042982.5）。
同年申报了“一种液压铣削深搅地连墙机”的发明专利，于2009年得到受理（受理号为200910032673.4），目前已进入实审程序公告阶段。
从接手水利部“948”项目以来，我们调查、研究，通过几种不同技术的对比，试验，吸收国外先进的关键技术，已成功研制出了国产的铣削深搅头部件，取代了昂贵的进口部件，加快了设备国产化的进程。
建立了网站进行宣传与推广（网址：
7.工艺流程及操作要点
7.1工艺流程（见图7.1）
工艺流程包括清场备料、放样接高、安装调试、开沟铺板、移机定位、铣削掘进搅拌、回转提升、成墙移机、安装芯材等。
7.2施工操作要点
（1）施工准备
①清场备料平整压实施工场地，清除地面地下障碍，作业面不小于7m，当地表过软时，应采取防止机械失稳的措施，备足水泥量和外加剂。
②测量放线按设计要求定好墙体施工轴线，每50m布设一高程控制桩，并作出明显标志。
③安装调试支撑移动机和主机就位；
架设桩架；
安装制浆、注浆和制气设备；
接通水路、电路和气路；
运转试车。
④开沟铺板开挖横断面为深1m、宽1.2m的储留沟以解决钻进过程中的余浆储放和回浆补给，长度超前主机作业10m，铺设箱型钢板,以均衡主机对地基的压力和固定芯材。
⑤测量芯材高度和涂减摩剂根据设置的需要，按设计要求测量芯材的高度并在安装前预先涂上减摩剂（脱模剂、隔离剂）。
⑥确定芯材安装位置在铺设的导轨上注明标尺，用型钢定位器固定芯材位置。
（2）挖掘规格与造墙方式
1挖掘规格、形状见表7.2。
表7.2挖掘规格表
型号
HCSCMW-1
HCSCMW-2
支撑方式
凯氏方杆
悬索吊挂
挖掘深度（m）
36
轴间距离L（㎜）
1600
标准壁厚D（㎜）
550-1000
内置型钢
可
2挖掘顺序。
挖掘顺序见图7.2.2-2～图7.2.2-3
芯材安装根据设计需要插入H型钢、钢筋混凝土预制桩等，如图7.2.2-1、图7.2.2-4所示。
7.3造墙管理
7.3.1铣头定位将HCSCMW机的铣头定位于墙体中心线和每幅标线上。
偏差控制在±
5cm以内；
7.3.2垂直的精度对于凯氏杆系统的垂直度，采用经纬仪作三支点桩架垂直度的初始零点校准，由支撑凯氏杆的三支点辅机的垂直度来控制；
而对于钢索吊挂系统则安装在铣头沿高度的左右两侧的2块导向板和前后两侧的4块纠偏板来控制。
操作员通过触摸屏，控制调整铣头的姿态，从而有效地控制了槽形的垂直度。
其墙体垂直度可控制在3‰以内；
7.3.3铣削深度控制铣削深度为设计深度的±
0.2m。
为详细掌握地层性状及墙体底线高程，应沿墙体轴线每间隔50m布设一个先导孔，局部地段地质条件变化严重的部位，应适当加密钻进导孔，取芯样进行鉴定，并描述给出地质剖面图指导施工；
7.3.4铣削速度开动HCSCMW（HCSCMW）主机掘进搅拌，并徐徐下降铣头与基土接触，按规定要求注浆、供气。
控制铣轮的旋转速度为36转/分钟左右，一般铣进控速为0.5～1.0m/min。
掘进达到设计深度时，延续10s左右对墙底深度以上2～3m范围，重复提升1～2次。
此后，根据搅拌均匀程度控制铣轮速度在25-36转/分钟之间，慢速提升动力头，提升速度不应太快，一般为1.0～1.5m/min；
以避免形成真空负压，孔壁坍陷，造成墙体空隙。
搅拌时间～钻进、提升关系图见图7.3.4；
7.3.5注浆制浆桶制备的浆液放入到储浆桶，经送浆泵和管道送入移动车尾部的储浆桶，再由注浆泵经管路送至挖掘头。
注浆量的大小由装在操作台的无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控；
一般根据钻进尺速度与掘削量在80～320L/min内调整。
在掘进过程中按规定一次注浆完毕。
注浆压力一般为2.0～3.0MPa。
若中途出现堵管、断浆等现象，应立即停泵，查找原因进行修理，待故障排除后再掘进搅拌。
当因故停机超过半小时时，应对泵体和输浆管路妥善清洗；
7.3.6供气由装在移动车尾部的空气压缩机制成的气体经管路压至钻头，其量大小由手动阀和气压表配给；
全程气体不得间断；
控制气体压力为0.3～0.6MPa左右；
7.3.7成墙厚度为保证成墙厚度，应根据铣头刀片磨损情况定期测量刀片外径，当磨损达到1cm时必须对刀片进行修复；
7.3.8墙体均匀度为确保墙体质量，应严格控制掘进过程中的注浆均匀性以及由气体升扬置换墙体混合物的沸腾状态；
7.3.9墙体连接每幅间墙体的连接是地下连续墙施工最关键的一道工序，必须保证充分搭接。
相对单头或多头钻成墙时，存在接头多，浪费严重，并且在接头处易渗水，防渗效果欠佳。
而液压铣削深搅施工工艺形成矩形槽段，接头少，浪费小。
（详见图液压铣削与传统螺旋深搅对比图7.3.9）在施工时严格控制墙（桩）位并做出标识，确保搭接在10cm以上，以达到墙体整体连续作业；
严格与轴线平行移动，以确保墙体平面的平整（顺）度。
7.3.10水泥掺入比水泥掺入比视工程情况而定，一般为15～20％或按设计要求；
7.3.11水灰比一般控制在1.0-2.0左右；
或根据地层情况经试验确定分层水灰比；
7.3.12浆液配制浆液不能发生离析，水泥浆液严格按预定配合比制作，用比重计或其它检测手法量测控制浆液的质量。
为防止浆液离析，放浆前必须搅拌30s再倒入存浆桶；
浆液性能试验的内容为：
比重、粘度、稳定性、初凝、终凝时间。
凝固体的物理性能试验为：
抗压、抗折强度。
现场质检员对水泥浆液进行比重检验，监督浆液质量存放时间，水泥浆液随配随用，搅拌机和料斗中的水泥浆液应不断搅动。
施工水泥浆液严格过滤，在灰浆搅拌机与集料斗之间设置过滤网。
浆液存放的有效时间符合下列规定：
1）当气温在10º
C以下时，不宜超过5h。
2）当气温在10º
C以上时，不宜超过3h。
3）浆液温度应控制在5º
～40º
C以内，超出规定应予以废弃。
浆液存放时间过超过以上规定的有效时间，作废浆处理；
7.3.13特殊情况处理供浆必须连续。
一旦中断，将铣削头掘进至停供点以下0.5m（因铣削能力远大于成墙体的强度），待恢复供应时再提升。
当因故停机超过30min，对泵体和输浆管路妥善清洗。
当遇地下构筑物时，用采取高喷灌浆对构筑物周边及上下地层进行封闭处理；
7.3.14施工记录与要求及时填写现场施工记录，每掘进1幅位记录一次在该时刻的浆液比重、下沉时间、供浆量、供气压力、垂直度及桩位偏差；
7.3.15发生泥量的管理当提升铣削刀具离基面4～5m时，将置存于储留沟中的水泥土混合物导回，以补充填墙料之不足。
若仍有多余混合物时，待混合物干硬后外运至指定地点堆放。
7.4芯材垂直安装（见图7.4）
为了确保精度，芯材的插入必须准确、垂直，其垂直度应用经伟仪进行观测、控制，插入深度由标高控制，插入位置由导轨上标线确定。
7.4.1H型钢的吊放起吊前在距型钢顶端0.07m处开一个中心孔，孔径约为4cm，装好吊具和固定钩，然后起吊，起吊时型钢必须保持垂直度。
7.4.2H型钢定位在槽沟定位型钢上将型钢定位卡固定，定位卡必须牢固、水平，然后将型钢底部中心对正并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土地下连续墙内，其垂直度用经纬仪控制。
当型材下插到设计深度时，挂好定位钩。
7.4.3H型钢成型待水泥土地下连续墙达到一定硬化时间后，将吊筋以及沟槽定位卡撤除。
7.4.4芯材的回收为节约工程造价，钢制芯材应尽可能拔出回收。
芯材的引拔阻力为隔离材的剪切阻力和芯材与隔离材的摩擦阻力之和。
通常采用油压千斤顶或吊车拔出。
7.5劳动力组合见表7.5
表7.5劳动力组合
工种
岗位内容
人数
HCSCMW机
技术要求
领班
全面负责施工质量、安全、进度，贯彻岗位责任制，协调各岗位有序施工
1
持有助工以上证书
主操作员
按规程操作主机，视工况调节好水泥浆量和气量，对运行中的非正常情况能作出应急处置
需经岗位培训
起重工
按规程操作吊车，负责芯材安装
制浆员
按规程操作制浆机，根据要求配制好浆液
2
机电员
负责机械发电、供电，机器和电气系统的维护和保养
持有电工上岗证
普工
负责开挖储留沟，回浆储存、回注和修复场地、布置导轨、安装芯材
合计每台班劳动组合人数
12
8.材料与设备
8.1材料
固化剂通常使用32.5（或其它强度等级）普通硅酸盐水泥。
在寒冷地带施工，必须缩短工期的时候，才使用快凝水泥。
在含有机物多的地基中使用，事前必须做掺合实验，决定种类配合比。
水通常使用自来水，如采用当地自来水以外的水源时，必须进行水质判断。
海水致使土壤膨润，助长土壤的透水性。
添加剂粘土、膨润土、减水剂、速凝剂等。
芯材H型钢、钢筋混凝土预制桩等。
8.2设备
8.2.1主要施工机械组成（见表8.2.1）
表8.2.1施工主要机械
类别
设备名称
规格型号
单位
数量
配套功率（KW）
用途
主机
动力
套
298KW
为挖掘提供动力源
铣削动力头
2×
280L/MN
凯式方管底杆
12m
根
支撑动力头
凯式方管接杆
10m
5m
悬索
悬挂动力头
铣削箍
500-1000
搅拌用
支撑机
液压履带式移动车
100T级
台
117.6
装载主机
辅助设备
螺旋式水泥输送机
φ200mm
制、供浆
制浆机桶
φ1300mm
储浆桶
注浆泵
HBW320/3
1×
送浆泵
φ65mm
11.0
水箱
1.5m3
送水泵
φ80mm
7.5
空气压缩机
3m3/min
22
供气辅助挖掘
其它
电源
200KW
驱动装置、制浆、供气系统、照明、维修动力
高压清洗机
1/2英寸喷嘴
2.2
清洗钻杆
挖掘机
0.5m3
挖储留沟、挖弃土
自卸卡车
5T
辆
运输泥土
垫板
120×
18×
650cm3
块
液压履带式移动车行走
拔取芯材液压设备
40MPa、2×
100T
拔取芯材
吊车
16T
吊装芯材
8.2.2主要检测设备和配置（见表8.2.2）
表8.2.2主要检测设备和配置
序号
用途
应遵循标准
导杆立柱倾斜仪
Angelstar电子角度仪、MZQ-1型载荷倾角监测仪
只
指示导杆立柱垂直度
相关技术标准
流量计
MLF-1型深层搅拌桩监测仪、IFM4080F
测量输浆量
经纬仪
DJ2
校核导杆立柱垂直度
4
水准仪
钟光DS3
量测水平度
5
压力表
1.5MPa
量测供气、供浆压力
钢卷尺
把
测距
7
比重计
支
按需
测量浆液比重
9.质量控制
9.1为确保该工程的质量优良，对工程施工进入全面质量管理，从组织上建立施工织管理网络，成立分项工程经理部，配备专职质检工程师，各班组配备质检员。
9.2按设计和规范要求制定科学合理的施工方案和安全操作规程、安全文明管理措施及岗位职责。
9.3严格控制主要大宗材料水泥的质量，坚持材料验收合格证制。
9.4单元工程的质量评定执行初检、复检、终检的三级质量检查制。
9.5施工质量检查内容：
9.5.1墙顶、墙底高程，墙体垂直度，墙体水泥掺入比，浆液水灰比等墙体施工作业全过程进行检测。
9.5.2采用标准试模采集试样、钻孔取芯、开挖检查、围井、注、抽水试验及无损伤探测检验进行墙体质量检查；
作为防渗墙时其检测28d试样其无侧限抗压强度是否大于0.5Mpa、渗透系数小于10-6量级或达到设计要求。
9.5.3施工质量控制点和控制标准见前面操作要点中所述。
10.安全生产与文明施工
1、建立健全组织，制定规章制度。
2、加强安全防护，遵章守纪作业。
3、讲究环境卫生，文明规范施工。
11.工程实例
南水北调中线一期工程汉江兴隆水利枢纽位于湖北省潜江汉江内，闸基范围内基土为全新统粉细砂为主，承载特征值110-120Kpa。
设计墙（桩）长5.0-15.9m，单排连体桩（三根）径60cm，总工程量5万余m。
水泥掺入量18%，水灰比1.1。
实际施工：
成墙单幅宽280cm,墙厚60cm，控制掘进速度0.2-0.8m/min，提升速度0.5-1.0m/min。
检测结果：
28d抗压强度大于1.9Mpa；
渗透系数小于1×
10-6cm/s；
渗透破坏比降大于50。
针对不同地层匹配各种不同形式的铣刀盘以达到最理想的工作状态，目前有以下几种针对性较强的铣刀盘：
A）
硬地层深层搅拌
B）
软土层深层搅拌
C）
砂土层深层搅拌
汉江兴隆水利枢纽闸基范围内基土为全新统粉细砂为主，此次采用了C类刀盘，施工效果显著，主要体现在铣头进尺速度较理想，工作状态稳定，实际施工桩记录见表
桩1：
时间（min）
泵压（Mpa）
泵流量（L/min）
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