一种微风化火山岩地质地下连续墙成槽施工方法与流程

1.本发明涉及微风化地质超深地下连续墙施工技术领域，特别是涉及一种微风化火山岩地质地下连续墙成槽施工方法。


背景技术：

2.成槽是连续墙施工的前提。由于超深地下连续墙施工地质环境复杂化，在松软土层成槽施工时，一般采用抓土成槽的施工工法，但对于微风化特殊地层，岩石硬度高，抓土成槽机已经不能满足施工要求。
3.双轮铣槽机是为适应于坚硬地层和岩石深部地下连续墙建设的需要而开发的一种最先进的成槽施工设备。在花岗岩地层的成槽施工中，双轮铣槽机具有成槽效率高、施工质量好、设备性能稳定可靠等优点。双轮铣槽机可以分为锥轮铣槽机和滚轮铣槽机，滚轮铣槽机可满足强度50mpa以内地层中成槽，锥轮铣槽机可满足强度50-200mpa地层中成槽。
4.虽然目前也有部分工程针对硬岩采用钻铣结合的施工方法成槽，主要针对80-100mpa的硬岩施工，但对超过100mpa的硬岩鲜有讨论。
5.当遇到微风化火山岩地层时，岩石单轴抗压强度平均值为130mpa，最高达210mpa以上。微风化火山岩层强度太高，采用双轮铣直接铣岩，平均进尺20mm-50mm/天，甚至基本不进尺。因此在微风化火山岩地层的成槽是一些超深重大工程连续墙成槽施工急需解决的难点。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种微风化火山岩地质地下连续墙成槽施工方法，以解决现有火山岩地层地质难以高效成槽的问题。
7.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种微风化火山岩地质地下连续墙成槽施工方法，包括以下步骤：
9.应用于硬度在150mpa-210mpa微风化火山岩层；
10.包括以下步骤：
11.步骤一、根据施工槽的尺寸以及施工设备规格，将一个施工槽划分若干个施工单元，每个施工单元的长度尺寸为一幅，定义所述施工单元的两侧为分幅线；
12.所述施工单元包括首开单元和闭合单元，所述首开单元和闭合单元依次交替设置，所述施工槽的两端均为所述首开单元；
13.步骤二、将相邻的所述首开单元和所述闭合单元咬合设置，所述首开单元一端的分幅线位于相邻的所述闭合单元内，所述闭合单元一端的分幅线位于相邻的所述首开单元内；
14.步骤三、引孔布置，在所述首开单元中根据设计要求布置引孔，在所述闭合单元中根据设计要求布置引孔；
15.步骤四、对施工单元a进行引孔钻削，完成引孔钻削后，对施工单元b进行引孔钻
削，同时，对已经完成引孔钻削的施工单元a的相邻引孔之间进行铣削成槽；多个施工单元的交替施工，直至整个施工槽包含的所有所述首开单元和闭合单元都完成成槽施工，即完成对整个施工槽的成槽施工；
16.施工从位于施工槽首端的所述首开单元开始，然后进行其它所述首开单元或所述闭合单元的施工，但要对某一所述闭合单元施工，必须该所述闭合单元前后相邻的两个首开单元都已完成施工才可。
17.优选地，所述步骤二中，所述首开单元位于相邻的所述闭合单元内的分幅线与所述闭合单元位于相邻的所述首开单元内的分幅线之间距离为咬合尺寸，咬合尺寸l
咬合
为150～300mm；
18.还包括如下步骤：
19.当所述首开单元完成铣削成槽后，立刻进行该所述首开单元的连续墙施工，在该所述首开单元中放入钢筋笼并灌混凝土，钢筋笼的端部焊接有工字钢；
20.当与该所述首开单元相邻的闭合单元完成铣削成槽后，在该所述闭合单元内放入钢筋笼，钢筋笼与相邻的所述首开单元内钢筋笼上的工字钢咬合连接，而后灌混凝土，实现地连墙的一体化。
21.优选地，所述步骤三中，所述首开单元布置6个引孔，相邻引孔之间的间距相同，位于两端的引孔的圆心位于所述分幅线外，且圆心与所述分幅线的距离l1为30～150mm；相邻的引孔之间的最短距离l2为200～300mm。
22.优选地，所述步骤三中，所述闭合单元布置2～5个引孔，引孔相间隔设置，相邻引孔之间的圆心距l3为1100～1250mm，最短距离l4大于150mm。
23.优选地，所述步骤四中，通过旋挖钻设备对所述施工单元的引孔沿深度方向进行钻削，每完成一个所述施工单元引孔钻削后，通过双轮铣槽机对该所述施工单元的各相邻引孔之间进行铣削。
24.优选地，所述旋挖钻设备的钻孔进度为10-50mm/h；
25.在非岩面钻孔时，岩石硬度在100-130mpa范围时，钻孔进度为50mm/h；岩石硬度在130-160mpa范围时，钻孔进度为30mm/h；岩石硬度在160-200mpa范围时，钻孔进度为20mm/h；岩石硬度超过200mpa时，钻孔进度为10mm/h；当岩面钻孔时，钻孔进度减半。
26.优选地，所述双轮铣槽机的铣削进度为10-50mm/h；
27.岩石硬度100-130mpa时，铣削进度为50mm/h；岩石硬度130-160mpa时，铣削进度为30mm/h；岩石硬度160-200mpa时，铣削进度为20mm/h；岩石硬度超过200mpa时，铣削进度为10mm/h。
28.优选地，施工方法还包括如下步骤，
29.准备步骤：1.测量放线；2.取样，通过勘探钻孔取样，了解槽段内火山岩层基本的硬度、深度分布信息和岩面起伏情况；3.进行导墙施工；4.制备混凝土泥浆，控制混凝土泥浆的粘度在35～45s；5.根据当前施工槽段要求信息，按照成槽厚度选择合适型号的旋挖钻设备和双轮铣成槽机，使旋挖钻设备的钻孔直径、双轮铣成槽机的成槽宽度和槽段要求信息一致。
30.优选地，施工方法还包括还包括入岩抓槽步骤：在具体一幅槽段施工中，参考取样得到的火山岩层基本的深度分布信息和岩面起伏情况，采用液压槽壁机进行抓斗作业，完
成当前施工槽段入岩前的成槽施工。
31.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
32.上述技术方案的施工方法主要是应用于150mpa-210mpa微风化火山岩层，通过将施工槽合理划分为若干个施工单元，一个施工单元为一幅，可实现多个施工单元并行施工，提高施工效率，缩短施工周期，同时，每个施工单元分别进行引孔设计，引孔尺寸和引孔之间间距的合理设计，对引孔钻削，后对引孔之间的岩石铣削，实现成槽，实现钻铣合理结合，加快了微风化火山岩地质地下连续墙成槽的施工进度，提高了整体施工槽的施工效率，降低了施工故障率，节约了成本。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明实施例中提供的施工槽段的分幅施工单元的分布示意图。
35.图2为本发明实施例中提供的首开单元的引孔布置示意图。
36.图3为本发明实施例中提供的闭合单元的引孔布置示意图。
37.附图标记说明：
38.1、首开单元；2、闭合单元；3、分幅线；4、引孔；
具体实施方式
39.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.本发明提供了一种微风化火山岩地质地下连续墙成槽施工方法，应用于硬度在150mpa-210mpa微风化火山岩层，该方法包括准备步骤：
43.1.测量放线，测量确定施工槽的环境尺寸，设置标引线；
44.2.取样，结合地下连续墙放线，先对每幅地下连续墙勘探取样，了解施工槽内火山岩层基本的硬度和深度分布信息，并大致掌握岩面起伏情况，每幅长度与施工单元的幅长
对应，比如均为6米；
45.3.在岩层外进行导墙施工；
46.4.制备混凝土泥浆，由于火山岩成槽周期较长，为防止塌孔，控制泥浆的粘度在35～45s，优选为40s。
47.5.根据当前施工槽段要求信息，按照成槽厚度选择合适型号的旋挖钻设备和双轮铣成槽机，使旋挖钻设备的钻孔直径、双轮铣成槽机的成槽宽度和槽段要求信息一致。比如说，当前施工槽段1000mm的厚度要求，则选择φ1000mm的旋挖钻设备和2800mm*1000mm的双轮铣成槽机。
48.而后开始岩层的施工步骤，具体为：
49.步骤一、根据施工槽的尺寸以及施工设备规格划分若干个施工单元；
50.根据需要施工槽段的长度要求，以6m为幅长，将施工槽划分为若干个施工单元，每个施工单元的长度尺寸为一幅，即6m长，定义施工单元的两侧为幅度线；
51.如附图1所示，施工单元分为首开单元1和闭合单元2，所述首开单元1和闭合单元2依次交替设置，所述施工槽的两端均为所述首开单元1；
52.步骤二、将相邻的首开单元1和闭合单元2咬合设置，即所述首开单元1一端的分幅线3位于相邻的所述闭合单元2内，所述闭合单元2一端的分幅线3位于相邻的所述首开单元1内，如附图1所示，咬合尺寸l
咬合
为150～300mm，优选为200mm；
53.步骤三、进行引孔4布置设计，根据施工槽段的分幅结构，对每幅的施工单元进行引孔4布置设计，由于微风化火山岩的硬度极高，引孔4间距有具体的要求，具体的设计方法为：
54.如附图2所示，对于首开单元1，布置6个引孔4，且相邻引孔4之间的间距相同，位于首开单元1两端的引孔4的圆心位于所述分幅线3外，且圆心与所述分幅线3的距离l1为30～150mm，优选为l1＝150mm。，分幅线到该引孔的外侧边缘的距离为外放量，即外放量＝l1+引孔半径，设置l1的目的在于首开单元和闭合单元的咬合。相邻的引孔4之间的最短距离l2为200～300mm，优选为l2＝260mm，最短距离为相邻两个引孔4的圆心距离与引孔4直径的差值。
55.如附图3所示，对于闭合单元2，布置2～5个引孔4，引孔4相间隔设置，相邻引孔4之间的圆心距l3为1100～1250mm，最短距离l4大于150mm，相邻引孔4之间的l4可互不相同，比如第一个引孔4与第二个引孔4之间的最短距离l4＝150mm，第二个引孔4与第三个引孔4之间的最短距离l4＝200mm等。由于首开单元1和闭合单元2咬合设置，因此，位于闭合单元2两端的引孔4与首开单元1位于闭合单元2内的分幅线3之间具有间距l5，优选地，l5＝100mm。设置间距l5的意义在于：由于闭合单元需要在两端的首开单元均完成开槽施工后才可以开始施工，而首开单元完成铣削成槽后需要立即进行连续墙施工，因此，当闭合单元钻孔时，相邻的首开单元已经下钢筋笼灌混凝土，预留l5便于闭合单元的引孔间铣削成槽和首开单元和闭合单元之间的咬合。
56.步骤四、根据分幅设计的施工单元分布，对一个或多个施工单元进行施工。
57.包括如下几种情况：
58.1.先完成所有首开单元施工后，再进行闭合单元施工；
59.2.先对施工槽首端的首开单元进行施工，而后对另一首开单元或另一闭合单元进
行施工，不一定是相邻的施工单元，而对闭合单元施工的前提是，闭合单元前后端的首开单元均完成施工。
60.具体的，还包括入岩前抓槽，在具体一幅槽段施工中，参考取样得到的火山岩层基本的深度分布信息和岩面起伏情况，采用液压槽壁机进行抓斗作业，完成当前施工槽段入岩前的成槽施工；然后采用钻铣结合的方式对当前施工槽段进行入岩成槽施工。
61.为了提高施工效率，在旋挖钻设备完成一个施工单元a中的引孔4钻削后，继续对下一施工单元b中的引孔进行钻削，同时，利用双轮洗槽机对已经完成引孔钻削的施工单位a进行铣削，依次循环交替进行，钻铣分幅同时连续施工，提高了整体的施工效率，直至完成整个施工槽的所有施工单元的施工。施工单元a和施工单元b可以为不相邻的，根据工程需要灵活选择。
62.在一实施例中，采用先完成所有首开单元施工后，再进行闭合单元施工的施工方法，则具体施工步骤包括：
63.对施工槽首端的首开单元a进行引孔钻削，完成引孔钻削后，选择任一幅的首开单元b进行引孔钻削，同时，对首开单元a的相邻引孔进行铣削成槽，首开单元a成槽后，立刻对其进行连续墙施工，防止塌方，在槽内放入钢筋笼，灌入混凝土，钢筋笼的端部焊接有工字钢，防止混凝土浇筑时漏浆，且工字钢还可承受土体的侧压力；而后首开单元b完成钻孔，选择任一幅首开单元c进行引孔钻削，同时，对首开单元b的相邻引孔进行铣削成槽，同样的，在首开单元b成槽后，立刻对其进行连续墙施工；如此依次交替施工直至所有首开单元成槽，而后对闭合单元进行施工，即，最后一个首开单元完成引孔钻削后，选择一个前后相邻的首开单元均成槽的闭合单元进行施工，开始引孔钻削，同时，最后一个首开单元的相邻引孔进行铣削成槽；最后一个首开单元成槽后，立刻进行连续墙施工；此时，所有闭合单元均处于前后相邻的首开单元均施工的情况，因此，在闭合单元完成引孔钻削后，择任一个闭合单元进行引孔钻削，同时，完成引孔钻削的闭合单元利用双轮洗槽机进行铣削成槽，在该闭合单元成槽后，在槽内放入钢筋笼，钢筋笼与相邻的首开单元内的钢筋笼上的工字钢彼此咬合连接，而后灌混凝土，实现连续墙的一体化，提高连续墙的防水效果，与此同时，钻削和铣削在两个闭合单元上并行施工，提高施工效率，直至所有的闭合单元全部成槽并施工，整个施工槽完成。
64.在另一实施例中，采用先对施工槽首端的首开单元进行施工，而后对另一首开单元或另一闭合单元进行施工的施工方法，则具体施工步骤包括：
65.如附图1所示，对施工槽首端的首开单元a进行引孔钻削，完成引孔钻削后，下一幅的首开单元b进行引孔钻削，同时，对首开单元a的相邻引孔进行铣削成槽，首开单元a成槽后，立刻对其进行连续墙施工，防止塌方，在槽内放入钢筋笼，灌入混凝土，钢筋笼的端部焊接有工字钢，防止混凝土浇筑时漏浆，且工字钢还可承受土体的侧压力；而后首开单元b完成钻孔，选择下一幅首开单元c进行引孔钻削，同时，对首开单元b的相邻引孔进行铣削成槽，同样的，在首开单元b成槽后，立刻对其进行连续墙施工；在首开单元c完成引孔钻削后，选择位于首开单元a和首开单元b之间的闭合单元a进行引孔钻削，同时，对首开单元c的相邻引孔进行铣削成槽；同样的，在首开单元c成槽后，立刻对其进行连续墙施工；在闭合单元a完成引孔钻削后，选择位于首开单元b和首开单元c之间的闭合单元b进行引孔钻削，同时，对闭合单元a利用双轮洗槽机进行铣削成槽，在闭合单元a成槽后，在槽内放入钢筋笼，钢筋
笼与相邻的首开单元a和首开单元b内的钢筋笼上的工字钢彼此咬合连接，而后灌混凝土，实现连续墙的一体化，提高连续墙的防水效果，与此同时，钻削和铣削在两个闭合单元上并行施工，提高施工效率，直至所有首开单元和闭合单元全部成槽并施工，整个施工槽完成。
66.不论是在首开单元1还是闭合单元2中采用旋挖钻设备进行引孔4钻削时，并结合采样的火山岩硬度，控制钻孔进度，以保护旋挖钻设备，旋挖钻设备的钻孔进度为10-50mm/h，防止旋挖钻设备的钻头过度磨损，当非岩面钻孔时，岩石硬度在100-130mpa范围时，钻孔进度为50mm/h；岩石硬度在130-160mpa范围时，钻孔进度为30mm/h；岩石硬度在160-200mpa范围时，钻孔进度为20mm/h；岩石硬度超过200mpa时，钻孔进度为10mm/h；当岩面钻孔时，钻孔进度减半，以保证孔的垂直度。由于岩石在地下不是平整的，可能有起伏，岩面容易是斜面的，钻头垂直下钻，钻到岩面上，相当在斜坡上钻孔，容易出现钻头360度范围，一边受力，一边没切削岩石不受力，周圈受力不平衡，容易导致引孔钻斜，尤其是对于高硬度的微风化火山岩地址，因此，在对岩面钻孔时，需降低钻孔进度，以保证孔的垂直度，具体根据岩面的岩石硬度，相对同样岩石硬度的非岩面钻孔进度减半，即岩石硬度在100-130mpa范围时，钻孔进度为25mm/h；岩石硬度在130-160mpa范围时，钻孔进度为15mm/h；岩石硬度在160-200mpa范围时，钻孔进度为10mm/h；岩石硬度超过200mpa时，钻孔进度为5mm/h。
67.不论是在首开单元1还是闭合单元2中对相邻的引孔4之间采用双轮铣槽机进行铣槽时，也需结合火山岩的硬度，合理控制铣削进度，岩石硬度100-130mpa时，铣槽进度为50mm/h；岩石硬度130-160mpa时，铣槽进度为30mm/h；岩石硬度160-200mpa时，铣槽进度为20mm/h；岩石硬度超过200mpa时，铣槽进度为10mm/h。
68.上述技术方案通过将施工槽合理划分为若干个施工单元，分段施工，再对各施工单元引孔4排布，对引孔4钻削，后对引孔4之间的岩石铣削，实现成槽，提高了微风化火山岩地层地连墙的成槽施工进度和工效，降低了施工故障率，节约了成本。
69.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。