双轮铣槽机地下连续墙成槽综合标准施工标准工法.docx
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双轮铣槽机地下连续墙成槽综合标准施工标准工法
中铁二局股份城通企业
双轮铣槽机地下连续墙成槽施工工法
东莞R2线2303B标项目部
双轮铣槽机地下连续墙成槽施工工法
中铁二局股份城通企业
1.序言
在城市地铁施工中，地下连续墙工艺被广泛应用于基坑支护体系中，传统上使用冲桩机辅助成槽机施工地下连续墙施工工艺适合于于较软地质。
在中风化、微风化等岩石坚硬、岩层厚地质条件下施工地下连续墙，施工中不可避免出现偏孔、冲孔缓慢等问题，造成施工功效低、延误工期且有连续墙鼓包、钢筋笼卡笼等质量问题。
若在岩石坚硬、岩层厚地铁施工过程中采取双轮铣槽机成槽施工地下连续墙，除能缩短施工工期、提升功效、确保连续墙施工质量外且因其施工噪音及震动小，对周围居民、建筑造成影响较小。
本工法含有钻进能力强、功效高、成槽质量好、环境影响小等优点，可广泛应用于石坚硬、岩层厚地铁地下连续墙施工领域。
东莞市城市快速轨道交通R2线2303B标段下桥地下车站围护结构采取地下连续墙施工，依据地质情况，选择了双轮铣槽机成槽施工地下连续墙，取得了很好技术和经济效益。
2.工法特点
2.1工效高：
双轮铣槽机借助UCS阀，可适应强度达50～100MPa多种土层或岩层，钻进能力强，成槽速度快。
2.2成桩质量好：
双轮铣槽机DMS电子系统可时刻监控液压双轮铣工作参数及位置；专业器械装置可对垂直度偏差立即进行修正，确保施工质量。
2.3环境影响小：
成槽过程噪音及产生震动很小，对周围建筑造成影响小；同时切削渣经过反循环系统并经过泥浆处理系统分离可反复利用，环境污染小，能满足城市地下施工高环境保护要求。
2.4垂直度控制好：
双轮铣设备DMS系统可有效监控成槽垂直度，经过X、Y、Z轴调整可立即对垂直度进行调整纠偏。
3.适用范围
本工法适适用于地铁地下连续墙施工中，软硬交互岩层（50~100Mpa）。
4.工艺原理
双轮铣槽机是一个带有液压和电气控制系统钢制框架，底部安装3个液压马达，水平向排列，两边马达分别带动两个装有铣齿滚筒。
铣槽时，两个滚筒低速转动，方向相反，其铣齿将地层围岩铣削破碎，中间液压马达驱动泥浆泵，经过铣轮中间吸砂口将钻掘出岩渣和泥浆排到地面泥浆站进行集中处理后返回槽段内,如此往复循环,直至终孔成槽。
铣槽机垂直度应和槽段轴线一致，并由两个独立测斜仪监测，其数据由驾驶室内电脑处理并显示在液晶屏上，从而驾驶员可随时监控并经过改变铣槽机转速来实现对铣槽机垂直度调整。
。
5.施工工艺步骤及操作关键点
5.1施工工艺步骤
泥浆制备→导墙施工→地基处理→双轮铣槽机成槽→刷壁
图5.1-1双轮铣槽机施工示意图
5.2操作关键点
5.2.1泥浆制备
采取膨润土为主、CMC增粘剂（羧甲基纳纤维素，又称人造糨糊）、纯碱等为辅泥浆制备材料，制造泥浆用水采取PH值靠近中性自来水。
泥浆性能指标要求详见下表：
表5.2-1成槽护壁泥浆性能指标要求。
泥浆
性能
新配置泥浆
循环泥浆
废弃泥浆
检测
方法
粘性土
砂性土
粘性土
砂性土
粘性土
砂性土
比重
（g/cm3）
1.04～1.05
1.05～1.08
＜1.10
＜1.15
＞1.25
＞1.35
泥浆
比重计
粘度
（s）
20～24
25～30
＜25
＜35
＞50
＞60
500ml/700ml
漏斗法
含砂率
（%）
＜3
＜4
＜4
＜7
＞8
＞11
洗砂瓶
PH值
8～9
8～9
＞8
＞8
＞14
＞14
PH试纸
5.2.2导墙施工
（1）导墙结构设计
为确保连续墙正常施工，导墙施工前必需挖深度大于1.8m探沟，以探明地下管线。
对在导墙或可能有穿越导墙障碍物进行破碎清理或局部处理。
对范围小、深度浅障碍物采取深导墙施工，对范围广深度大障碍物采取先将障碍物清理后再用粘土回填，然后再做深导墙。
图5.2-1导墙施工图
（2）导墙施工方法
①导墙是确保连续墙精度首要条件，所以，在施工放线前做好技术交底，严格复核，确保定位放线正确；
②导墙施做时放宽50mm（沿中轴线向两侧，每边各放宽25mm），是为了确保抓斗、钻头、钢筋笼进出较为顺利；
③为确保连续墙既满足成槽精度而又不侵入车站建筑界限，同时确保内衬墙结构厚度，在放线时将连续墙中轴线向外多放150mm；
④导墙内墙面垂直度控制在5‰之内，内墙面平整度在±3mm内，全长范围内高差控制在±5mm内，导墙轴线误差控制在±10mm之内；
⑤导墙上口高出地面200mm，以预防垃圾和雨水冲入导槽内污染或稀释泥浆；
⑥导墙开挖土方时，假如外侧土体能保持垂直自立时，则以土壁替换外模板，避免回填土。
不然外侧设模板。
砼强度达成设计要求后，墙背用粘土夯填密实，预防地表水渗透槽内，引发槽段塌方；
⑦导墙施工完成后，在槽底铺上40mm厚M5水泥砂浆，在槽段未开挖前可作临时储浆或换浆沟用。
⑧拆模后每隔2米，设两道木支撑，支撑采取8cm×8cm方木，抓槽之前，不拆内撑。
同时严禁重型机械在砼未达成设计强度之前靠近导墙行走，预防导墙变形。
5.2.3地基处理
（1）铣槽机施工前地基处理：
铣槽机设备应该应置于稳定地基上，松软场地应进行加固处理。
①处理范围：
铣槽机放置处5*5*0.2m范围。
②钢筋采取双层双向Φ12@200钢筋网片。
③混凝土：
采取C20混凝土。
（2）铣槽机施工过程中空洞处理：
铣槽机作业时，若碰到空洞时槽内泥浆会快速流失，槽壁缺乏护壁泥浆可能造成坍塌，甚至会引发铣槽机下沉和铣槽机被埋陷。
处理方法：
假如空洞范围较小，应立即补充新浆。
若空洞较大而泥浆不够补给，造成槽壁坍塌，立即联络混凝土供给商，快速回填素混凝土，待填满空洞区域后快速补充槽内泥浆，加强槽内泥浆循环，保持泥浆各项指标，维持槽壁稳定，待混凝土达成强度后，铣槽机再继续作业。
5.2.4双轮铣槽机成槽
双轮铣槽机是一个带有液压和电气控制系统钢制框架，底部安装3个液压马达，水平向排列，两边马达分别带动两个装有铣齿滚筒。
铣槽时，两个滚筒低速转动，方向相反，其铣齿将地层围岩铣削破碎，中间液压马达驱动泥浆泵，经过铣轮中间吸砂口将钻掘出岩渣和泥浆排到地面泥浆站进行集中处理后返回槽段内,如此往复循环,直至终孔成槽。
铣槽机垂直度应和槽段轴线一致，并由两个独立测斜仪监测，其数据由驾驶室内电脑处理并显示在液晶屏上，从而驾驶员可随时监控并经过改变铣槽机转速来实现对铣槽机垂直度调整。
图5.2-2铣槽机成槽施工图
操作手能够结合以下多个方法进行调整铣架回复垂直状态，纠偏动作幅度逐步减小到纠偏完成，然后继续铣槽作业。
纠偏过程中多种方法均经过DMS系统进行监控。
被统计参数及图示可作为文件显示出开挖点、段垂直度值。
①X-X轴纠偏
可经过以下两个路径：
⑴调整切铣鼓转速：
依据需要，两个轮其中一个能够转换旋转方向，形成双鼓同向旋转，实现快速转位。
通常情况下，切削轮旋转方向保持不变，而是经过提升一个轮转速进行调整。
⑵经过侧板运动调整
图5.2.4-1X-X轴纠偏
②Y-Y轴纠偏
Y-Y轴纠偏可经过以下两个路径：
⑴移动侧板
⑵改变切削轮相对铣架倾斜度
图5.2.4-2Y-Y轴纠偏
③Z轴摆转纠偏
⑴移动侧板
⑵分别改变切削轮和铣架角度
图5.2.4-3Z轴摆转纠偏
5.2.5刷壁
刷壁工具使用特制刷壁器，刷壁必需在清孔之前进行。
为提升接头处抗渗及抗剪性能，在连续墙接头处对先行幅墙体接缝进行刷壁清洗；反复刷动五至十次，直到刷壁器上无泥为止。
依据不一样位置及类型桩制订桩信息表格，计算出每根桩类型、深度及位置等信息，方便施工现场查阅。
5.3劳动力组织（见表5.3）。
表5.3劳动力组织情况表
工种或岗位
人数
备注
生产责任人
1
经理部
技术员
2
安全员
1
材料员
1
施工员
2
起重指挥
2
施工班组
电工
1
机修工
1
钢筋工
12
铣槽机操作手
2
吊车司机
2
挖掘机司机
2
安全员
2
砼工
8
泥浆工
8
普工
8
累计
55
6.材料和设备
表6.1机械设备表
序号
设备名称
数量
规格型号
单位
1
双轮铣槽机
1
BC30双轮铣槽机
台
2
吊车（主机）
1
80T
台
3
吊车（副机）
1
70T
台
4
泥浆泵
4
3PN
台
5
泥浆泵
5
7.5PN
台
6
钢筋弯曲机
6
GW40
台
7
钢筋对焊机
4
UN1-125
台
8
钢筋切断机
4
GJ40A
台
9
发电机
3
YZ4102ZLQ
台
10
电焊机
12
BX-300
台
11
挖土机
3
0.4m3
台
12
泥浆生产系统
2
套
表6.2双轮铣槽机性能参数表
机械名称
最大铣削深度（m）
铣削宽度（mm）
回转扭矩（kN.m）
泥浆泵排量（m3/h）
软土钻进度
（m/min）
硬岩钻进度
（m/min）
BC30双轮铣槽机
80
800~1200
81
2800
0.25~0.35
0.1~0.15
7.质量控制
7.1工程质量控制标准
表7.1-1导墙质量控制标准
项目
许可偏差
检验频率
检验方法
范围
点数
内
墙
面
和地下连续墙中轴线
对轴线距离许可偏差＜±10mm
每幅
2
尺量
垂直度
7.5mm
每幅
2
测锤
平整度
3mm
每幅
1
直尺
导墙顶面
平整度
5mm
每幅
1
直尺
内外导墙间距
±10mm
每幅
2
钢尺
表7.1-2地下连续墙质量控制标准
序号
项目
许可偏差
检验方法
1
平面位置
30mm
水平仪、塔尺
2
平整度
30mm
2m靠尺
3
垂直度
3‰
提起冲锤至地面和导墙对中，然后渐渐放下至孔底，用钢尺在导墙面量测钢丝中心和连续墙中心距离即为偏差
4
预留孔洞
30mm
水平仪、塔尺、钢尺
5
预埋件
30mm
水平仪、塔尺、钢尺
6
预埋腰梁钢筋
30mm
水平仪、塔尺、钢尺
7.2质量确保方法
7.2.1接头渗漏水预防及控制方法
⑴严格泥浆管理，对比重、粘度、含砂率超标泥浆应果断废弃，预防因泥浆引发砼浇注时砼面高差过大而造成夹层现象。
⑵钢筋笼露筋会成为渗、漏水通道。
控制钢筋笼露筋，钢筋笼保护块有足够刚度、厚度、数量，钢筋笼在吊放入槽时先对中槽壁中心，以免挤压保护块。
同时钢筋笼下放不顺时，不得强行冲放，以预防露筋。
⑶预防砼浇注时槽壁坍方。
钢筋笼下放到位后，周围不得有大型机械行走，以引发槽壁土体震动。
7.2.2预防成槽漏浆方法
（1）产生漏浆现象最关键地方是地下管道部位。
对于施工区内地下管道，在导墙施工时，先将地下管道在导墙范围内部分破除洁净，导墙做成深导墙，导墙底部必需超出地下人防和地下管道底板，进入原状土层，导墙后部用粘土回填密实，预防漏浆。
（2）对于少许漏浆现象，是因为地质原因，可在泥浆中加入0.5－2%锯末作为防漏剂，继续成槽。
（3）对于忽然出现大量漏浆现象，则是因为开挖槽壁中有孔洞出现，这时要立即停止成槽，并不停向槽内送浆，保持槽内泥浆面高度，预防槽壁坍方。
然后挖出导墙外边土体，查找漏浆源头进行封堵。
待处理结束后才能继续进行成槽。
8.安全方法
（1）加强现场对铣槽机施工区域地面进行监测，若发觉地面沉降或监测数据异常，必需立即钻孔探测是否出现孔洞，若出现孔洞必需立即停止施工，对孔洞进行处理。
（2）吊装作业安全方法
①吊车作业时,必需在专员指挥下进行,做到定机、定人、定指挥。
严格控制吊车回转半径，避免触及周围建筑物和高压线。
严禁高空抛物，以免伤人。
②钢筋笼吊放过程中，在高空拆换吊点钢丝绳时，必需佩带好安全带。
（3）预防钢筋笼散架安全技术方法：
①焊缝检验，避免咬肉，转角幅必需设置角撑。
②吊放钢筋笼专职安全员，钢筋笼制作督查员必需到场，分别配合检验吊放环境及钢筋笼各吊点及料索情况，符合安全吊放要求后才可正式吊放。
（4）在安装起拔灌注导管时，机械和操作工人要配合好，不要将人砸伤或挤伤
9.环境保护方法
9.1废浆废水处理：
在施工场地内设置泥浆处理系统。
在现场修建存土坑和泥浆沉淀池及污水池等，确保泥浆不落地，以降低对环境污染。
经检验不能再生泥浆和砼浇筑置换出劣质泥浆经处理后，用罐车将固化物运至指定地点废弃，施工污水经沉淀并达成排放标准后，排入城市下水管道。
9.2预防噪音污染方法：
（1）、施工现场提倡文明施工，建立健全控制人为噪声管理制度。
尽可能降低人为大声喧哗，增强全体施工人员防噪声扰民自觉意识。
（2）、车辆进出现场，专员指挥，降低或不鸣笛。
（3）、尽可能选择白天浇筑砼，避免夜间泵车施工噪音扰民。
（4）、加强施工现场环境噪声监测，采专员管理标准，依据测量结果凡超出《施工场界噪声限值》标准（昼间70分贝，夜间55分贝），要立即对施工现场噪声超标相关原因进行调整，达成施工噪声不扰民目标。
9.3预防尘土污染方法：
（1）、施工地段设围连续、密闭、符合相关要求围栏进行完全封闭，在出土位置，设置环境保护缓解屏障。
（2）、定时进行场地清洁和洒水降尘，场地出口设洗车槽。
运输建筑材料、垃圾和泥土车辆，在驶出施工现场前，必需做好冲洗、遮蔽、清洁等工作，预防建筑垃圾、泥土散落，污染周围环境。
10.效益分析
采取本工法施工岩石坚硬、岩层厚地下连续墙和冲桩机+成槽机施工传统工法相比，节省大量工期，形成了很好经济效益。
比如施工一幅0.8m厚*6m宽*20m深，岩层强度80MPa，岩层厚度8m地下连续墙，工期、成本对比详见下表：
表10项目效益分析表
效益项目
工法
上层（12m土层）
下层（8m岩层）
单孔宽度（m）
单幅连续墙孔数（个）
总工期（d）
冲孔效率（m/h）
单孔完成时间（h）
冲孔效率（m/h）
单孔完成时间（h）
工期对比
冲桩机+成槽机施工工法
0.8
15
0.15
54
0.8
9（5主孔4附孔）
52
双轮铣槽机施工工法
15
0.8
5
1.6
2.8
3
0.3
成本对比
冲桩机+成槽机施工工法
计算式
（0.6+0.35*2）/30*52
总成本（万元）
2.25
双轮铣槽机施工工法
200/30*0.3
2
说明：
1：
因为冲桩机施工噪音较大，不能进行夜间施工，故其单日施工时间为12小时，双轮铣槽机施工噪音、震动小，可进行二十四小时施工。
2：
双轮铣槽机月租为200万元（含随机配置人工费及机械加油费用），冲桩机月租6000元，配置两名工人，工人工资3500元/每个月。
10.1工期效益：
单幅地下连续墙施工，双轮铣槽机施工工法施工需0.3天，冲桩机+成槽机施工工法施工需52天，采取双轮铣槽机工法施工节省工期51.7天，在确保业关键求节点工期和工程总工期上，较冲桩机+成槽机施工工法，有显著优势。
10.2成本效益：
单幅地下连续墙施工，双轮铣槽机施工工法施工成本2万元，冲桩机+成槽机施工工法施工成本2.25万，采取双轮铣槽机工法施工节省成本0.25万元，在经济效益上，较冲桩机+成槽机施工工法，有显著优势。
11.应用实例
东莞市城市快速轨道交通R2线2303B标下桥站A46~A69、B46~B69主体围护结构地下连续墙
11.1工程概况
下桥站主体结构基坑长497.278m，车站基坑标准段宽为19.1m，标准段基坑深约17.66m，盾构始发（接收）段基坑深为17.375～19.8m，共设185幅地下连续墙。
主体围护结构采取800mm厚地下连续墙，均采取工字钢接头，标准槽段长6m，并设置抗浮压顶梁。
地下连续墙嵌固微风化深度大于1.5m，中风化大于2.5m。
A46~A69、B46~B69基底为<10-4>微风化混合片麻岩，岩层厚度超出10m。
其中<10-3>中等风化混合片麻岩（Zd）依据室内试验：
天然密度ρ=2.32～2.68g/cm3，天然极限抗压强度通常为fc=15.0～50.1MPa，极大值为102MPa，饱和极限抗压强度通常为fr=14.6～44.9MPa，极大值为84.3MPa。
<10-4>微风化混合片麻岩（Zd）依据室内试验：
天然密度ρ=2.51～2.72g/cm3，天然极限抗压强度通常为fc=31.3～115MPa，极大值为144MPa，饱和极限抗压强度通常为fr=22.7～96.8MPa，极大值为132MPa。
图11.1下桥站A46~A69、B46~B69地质剖面图
11.2施工情况
下桥站A46~A69、B46~B69主体围护结构地下连续墙施工过程中采取双轮铣槽机跳槽施工。
工程于7月3日开工，7月21日完工，包含铣槽机进出场、施工准备、场地周转等原因在内，平均2日施工5幅地下连续墙，共投入成本120万元；而前期施工基底持力层为<10-4>地下连续墙采取冲桩机+成槽机施工进度为平均60日施工1幅。
若采取传统冲桩机+成槽机施工施工地下连续墙，场地内可满足12幅地下连续墙同时施工，施工该段48幅地下连续墙需240天，需投入成本125万元。
采取本工法施工地下连续墙较冲桩机+成槽机施工工法工节省工期222天，节省成本5万元。
11.3实际结果及评价
下桥站A46~A69、B46~B69主体围护结构地下连续墙施工完成砼灌注28天后，根据20%百分比对连续墙桩身质量进行检测，检测结果全部合格。
该段基坑开挖后显露出地下连续墙墙身外观平整、无墙身渗水、鼓包、露筋等现象。
施工质量满足设计及相关质量验收规范要求。
由此成为符合该地质条件且经济使用地下连续墙施工方法。
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