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锯槽机地下成墙的施工工艺
作者:张信 王俊平     来源:     类别:     日期: 2012-05-22 15:21:02     浏览次数:2216

摘要 锯槽机地下成墙作为堤防防渗加固处理的一种施工方法,在长江干堤整险加固工程建设中得到推广应用。笔者曾在湖北省河道堤防管理局的支持下,亲自研制PW-15型往复式开槽机,并在洪湖和岳阳等长江干堤进行垂直铺塑、塑性砼墙施工推广实验。经过成墙数据检测和多年的洪水检验,证明该方法建成防渗墙防渗效果好。但该往复式开槽机在施工过程中也存在一些问题,经反复改造,和山东水科院共同开发出新一代开槽机,并被逐步推广应用在江河、水库、湖泊等堤坝的防渗加固中。现对该新型设备的施工方法和工艺、优点进行介绍。
        关键词 锯槽机 开槽 护壁 混凝土浇筑 地下连续墙

1 概述
  垂直防渗墙施工技术在长江堤防中应用较为成熟,按照其所使用的成槽机械挖槽机理的不同可大致分为:抓斗式、冲击式及回转式等三种方式。锯槽机锯槽是一种全新的挖槽理念,它是利用两个对称布置锯刀,往复运动来切割地层成槽。因此,它与其它形式的挖槽机械相比较,具有自己独特的优点。
  

2 成槽施工工艺
  2.1成槽原理
锯槽机由动力机头、机架和底座三部分组成。所有配套的行走、起重机械及启动电器、油泵、仪表以及自动测深、测斜、测钻压、测速、功率等装置均安装在底座上。动力机头由潜水电机、砂石泵、纠偏板、锯刀及其它附属件组成。动力头完全潜于水下,由慢速卷场机通过滑轮组牵引提升,采用钢丝绳自由悬挂,无动力下放。掘削的泥土混在泥浆中以反循环方式排出槽外。
  开槽之前,要调整开槽机的四个油压支腿,使开槽机处于垂直状态。锯槽机开槽时应使吊索保持一定张力,使锯刀对地层保持适当压力,引导动力机头垂直成槽。开槽初始,由于动力机头部分在地上,其垂直导向是靠机架上的两个导向槽完成的。当开槽机动力头完全置于地下时,开槽机开槽的垂直度,是由纠编板、导向板及其它导向组合来完成的。
  锯槽机一次开槽长度为3.0m,开槽深度为100m,开槽宽度15cm~100cm。开槽机开槽宽度的调整,是通过改变锯刀上刀板的宽度来实现的
  当开槽宽度小于30cm时,除改变锯刀的宽度,还应在潜水电机输出轴的偏心轮上加装削刀,使开挖出槽段中间部位的槽孔直径为30cm,以便动力头中间部位的潜水电机、潜水砂石泵顺利入槽。
  开槽机开槽下钻速度要均匀,开槽速度取决于泥渣排出能力及土质的软硬程度。在软土层,下钻速度应考虑到沙石泵泥浆排出的能力,以不堵泵为宜,通常为15m/h。在硬土层或强风化岩层,要适当加大钻压,减缓下钻速度,以潜水电机的电流不超过额定电流,动力机头不产生强烈跳动为宜。
  2.2、间隔成槽
锯槽机以3m为一个单元槽段,按单双号槽段间隔开槽,即先施工I、Ⅲ、V……槽段,等到I、Ⅲ、V槽段混凝土强度达到设计强度的15%以上时,再施工II、Ⅳ、Ⅵ槽段。在施工I、Ⅲ、V槽段时,开槽机锯刀两端设有凹半圆形接头刀板,但在开挖II、Ⅳ、Ⅵ槽段时,由于开槽机锯刀两端安放了弹簧凸半圆形接头刀板,所以开槽长度为3.2m,这样,两槽段浇筑砼后就能形成半圆形接头,槽段结合处就无需接头管。
 

3、槽段护壁工艺
  3.1、泥浆的配置和使用
  泥浆在成槽过程中,有携渣和固壁的作用,在地下连续墙成槽过程中,要不间断地向槽中供给优质的稳定液——泥浆。一般应首选膨润土造浆,配制泥浆前,应根据地质条件进行泥浆配合比设计,试验合格后方可使用。
锯槽机自身具有造浆功能,当地质条件允许的情况下,可选用其自造泥浆。
  在粘性土或粉质粘土为主的地质条件下,如土质中粘土含量大于50%,塑性指数大于20,含砂量小于5%,二氧化硅与三氧化铝含量的比值为3—4,亦可采用自成泥浆或半自成泥浆护壁,即用开挖深槽中的粘土为造浆原料,利用开槽机往复运动的锯刀切割破碎使之成很细的颗料自造泥浆护壁,或再加入少量化学稳定剂进行半自成泥浆护壁。成槽过程中,泥浆的密度通过调节进水量和钻进速度来控制。进水应输入到泥浆池中或经高压泵通过管道由锯刀板之间的喷嘴射出,不得将水直接注入槽内。本法应经成槽试验,能确保槽壁稳定时方可使用,并要求成槽必须连续依顺序作业。
  成槽过程中,应经常测定和调节泥浆性能,使其适应不同地层的钻进要求,并不断向槽内补充新泥浆,使其充满整个槽段,槽内的泥浆面必须高于地下水位1.0m以上,亦不应低于导墙顶面0.3m。

3.2、泥浆循环方式
  锯槽机泥浆循环方式为泵吸反循环方式。由潜水砂石泵、排沙管道、高压泥浆泵、输浆管道及两个串联的沉淀池等组成。高压泥浆泵为槽内输浆之用,浆液由两锯刀上的水嘴喷出和刀板一起共同切割地层成槽。开槽起始,由于潜水砂石泵还在水面以上,此时,应采用正循环方式开挖,直到潜水砂石泵潜入水中后,方换为反循环。亦可在潜水砂石泵出口处。

 

4 混凝土成墙工艺
  4.l 混凝土配合比的选择
  地下连续墙的混凝土是在护壁泥浆下灌注,需按水下混凝土的方法配制。混凝土配合比的设计除满足设计强度要求外,还应考虑导管法在泥浆中浇筑砼的施工特点和对浊凝土强度的影响。一般配合比应通过试验确定。
  用导管法灌注的水下混凝土应具有良好的和易性,施工坍落度宜为180~220mm,并有一定的流动度保持率,坍落度降至150mm的时间不宜小于1h,
  扩散度宜为340-380mm。混凝土初凝时间应满足浇筑要求,一般宜低于3~4h。如运输距离过远,一般宜在混凝土中掺加木钙减水剂,可减少水灰化,增大流动度,减少离折,防止导管堵塞。
  4.2 浇筑方法
  地下连续墙水下混凝土的浇筑一般采用导管法。通常的做法是:吊车起吊混凝土料斗,通过料斗提升下料漏斗及导管在稀泥中浇筑。人工控制料斗下端的阀门,通过观察漏斗中混凝土的多少,来决定是否开启料斗阀门。灌注前下料漏斗内初存的首批混凝土量要经计算确定,以保证安全排出导管内泥浆,并使导管出口埋入混凝土中的深度不小于0.8m。导管法灌注水下混凝土所使用的隔不塞一般采用球胆或预制圆柱型混凝土隔水塞。球胆预先塞在混凝土漏斗下口,当首批混凝土浇筑后,从导管下口压出漂浮在泥浆表面,混凝土塞则用8号铁丝吊在导管上口,上盖一层砂浆,随着漏斗中混凝土的增加,混凝土塞在导管中下移,待混凝上达到一定量后,剪断铁丝,混凝土塞下落埋入底部混凝土中。 在整个浇筑过程中,混凝土导管应埋入混凝中2—4m,最小埋深不得小于1.5m,否则会把混凝土上升面附近的浮浆卷入混凝内;亦不宜大于6m埋入过深,会影响混凝土充分的流动。导管随浇筑随提升,避免提升过快造成混凝土脱空现象,或提升过晚造成埋管事故。

 

5 锯槽机的优点
  5.l 造价低
  锯槽机传动原理简单,靠两锯刀往复运动来切割地层成槽;行走简便,四油压支腿滚管式行走;油压系统调平、调直纠偏直观;机架采用双桅杆结构安全实用。因此,开槽机造价低廉。
  5.2 效率高
  锯槽机具有独特的开槽理念,它靠往复运动的双倍刀板和高压射水双重切削土体,因此,开槽效率极高。动力机头重8T,可对地层施加8T的当压力。开槽机锯刀合金钢刀板,往复运动,切取成块的泥土,无需完全破碎,即由砂石泵排出。两刀板间的高压射水除了冲刷刀板,还和刀板一起切割土体。
  5.3 成槽垂直度高,槽壁光滑平整
开槽机的垂直度通过动力头上有纠偏板、导向板以及长导板调节,简单易行,控制方便,使动力机头沿着机架上的两个垂直轨道下移开挖,所成的槽沟有较高的垂直度。
  锯槽机的两个锯刀对称布置,同时反向切削运动,抵消了地层对开槽的反向力矩及扭力,同时导向板与槽壁紧密接触,因此,开槽机运转平稳,成槽槽壁光滑平整。
  5.4 接头简便,抗渗性好
  地下连续墙的难点在接头部位的处理,通常采用隔离体法,但该法存在很大缺陷。锯槽机通过改变接头刀板的形式,就能轻易改变槽段混凝土接头形式。可以施工楔形接头、V型接头、半圆型接头等接头形式。一般采用半圆形接头形式。本开槽机通过特制的凹、凸半圆形刀板,就能使槽段砼形成半圆形接头。施工中无需隔离体,但质量优于其他接头施工质量。 ’

  

6 结语
  和其他防渗墙施工设备相比,锯槽机具有其自身的优越性,在江河、水库、湖泊等堤坝的截渗墙处理中将被广泛地应用。
 


 



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