套铣接头在超深地下连续墙施工中的应用

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摘要：南水北调中线一期穿黄工程北岸竖井，采用双轮铣进行成槽施工，根据双轮铣的特点，我们改进了普通的地下连续墙的接头，使用套铣接头的形式，较好的改进了地下连续墙接头处夹泥夹砂的问题。在成槽过程中，采用优质泥浆进行护壁。

【关键词】 南水北调地下连续墙双轮铣套铣接头

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

1.1概述

南水北调工程为举世瞩目的国家重点工程，黄河盾构穿越工程是其中具有标志性的关键工程和“咽喉工程”，直接控制着南水北调项目能否顺利实施和按期完成。

穿黄工程分为北岸竖井、穿黄隧洞、南岸竖井、邙山隧洞四个主体结构。其中，北岸竖井地下连续墙是工程能否顺利进行的关键。

北岸竖井地下连续墙外径21.00m，内径18.00m，墙厚1.5 m，墙顶高程为105.60m，墙底高程29.00m。划分为14个槽段进行施工。其中I期槽、II期槽各7幅槽段。

1.2工程地质条件及水文地质条件

北岸竖井地下连续墙上部为Q42砂壤土、粉砂、细砂，松散～稍密状，强度较低，工程地质性质较差；竖井中部、底部为Q42中砂和Q41细砂、中砂，中密～密实，强度较高。由于砂层厚度大，砂性土孔壁(或墙壁)稳定性较差。

地下连续墙下部位于Q3粉质壤土层中，含有较多的钙质结核和钙质结核富集层。

2 地下连续墙成槽设备以及接头形式的选择

常用的接头箱（管）接头，一般适用于较浅深度的连续墙。本工程连续墙深度76.6m，不适合使用这种普通接头形式。

根据本地质情况，选用德国宝峨公司的BC32型双轮铣作为地下连续墙成槽施工机械。根据此施工机械的特点：可以切削混凝土。所以，我们采用套铣接头作为连续墙接头的形式。

套铣接头有如下优点：

①应力传递效果好。连续墙是环形布置，环向受压力，套铣接头施工，使得I期槽和II期槽能够紧密接触，所以应力传递效果好。

②对于附着在I期槽接头上的泥浆或粘土能够清除至最少。因为双轮铣将I期槽一部分混凝土削除，同时将附着在I期槽接头上的泥浆和粘土清除，露出新鲜的混凝土面。所以，套铣接头能够有效减少连续墙接缝夹泥。

③套铣接头不需要接头装置，所以能够有效控制新鲜混凝土漏出接头端点以外（即所谓漏浆）的现象。

④因为没有接头装置，所以接头施工不受连续墙深度的影响。在超深连续墙施工中，在顶拔接头装置时，经常出现接头装置难以拔出或拔断等情况。而使用套铣接头则不会出现这样的问题。

3 地下连续墙成槽施工

3.1地下连续墙施工流程

3.2地下连续墙槽段划分

北岸竖井圆形地下连续墙轴线周长60.916m，用液压铣施工，I期槽长6.5m，共分三铣成槽，槽边铣长2.8m，中间一铣在地下连续墙轴线上的有效长度为0.9m；II期槽长2.8m，一铣成槽。I、II期槽在地下连续墙轴线上搭接长度为0.4m，采用套铣接头进行槽段连接，即套铣接头长度为0.4m。

3.3槽段开挖方案

①主要成槽设备：液压铣槽机技术参数见表1。

BC32液压铣槽机技术参数表 表1

②成槽工艺流程：流程详细见图1。

③成槽方法

对于本工程所处的地层采用液压铣直接铣削的纯铣法钻进。

成槽过程中，双轮铣槽机垂直于槽段，将双轮铣切割轮对准标记入槽切削。双轮铣切割轮的切齿将土体或岩体切割成70～80mm或更小的碎块，并使之与泥浆相混合，然后由双轮铣成槽机内的离心泵将碎块和泥浆溶液一同抽出开挖槽。

随着开挖深度增加，连续不断向槽内供给新鲜泥浆，保证泥浆高度，各项泥浆指标要符合技术要求，使泥浆起到良好的护壁作用，防止槽壁坍塌，在遇到含砂量较大的土层，槽壁易塌时，注意加大泥浆比重[3]，当接近槽底时，放慢开挖速度，仔细测量槽深，防止超挖和欠挖。

3.4 槽孔开挖质量控制及检测

槽段的成槽深度为76.6m，孔斜率不大于0.25%。

3.4.1成槽过程中控制措施

铣槽机上配备随钻测斜仪随时对孔斜和孔深进行测量。通过连贯检查和观察，可以及时发现钻孔中的异常情况并采取相应措施予以解决，避免孔斜扩大。

3.4.2成槽结束后的质量检验与控制

终孔后，进行槽孔验收。终孔验收的项目有深度、宽度和孔形，用日本KODEN公司的DM-684型超声波测井仪或铣槽机进行测量。超声波测井仪可同时测绘X轴和Y轴两个方向的孔形，快捷方便、精度高。

实际施工中，14个连续墙的垂直度都控制在0.2%以内，最小0.13%，最大0.19%。均达到设计要求。

3.5清孔换浆

3.5.1清孔换浆

槽孔终孔并验收合格后，即采用液压铣槽机进行反循环泵吸法清孔换浆。

3.5.2墙段接缝处理

II期槽清孔换浆结束前，采用专用钢丝刷子钻头自上而下分段刷洗Ⅰ期槽端头。直至刷子钻头上基本看不到泥屑，孔底淤积不再增加。在后续的开挖过程中，检查到连续墙接缝处夹泥很少。见图2

4 水下混凝土浇筑

采用泥浆下直升导管法水下浇筑。导管选用厚6mm无缝钢管，内径250mm，底节长7m，标准节长2.6m，另有长0.5-1.0m的辅助导管。导管按规定进行孔底水压为1.5倍的气密性试验，防止导管在混凝土浇筑过程中出现爆裂和漏水。

在整个浇筑过程中，导管下端始终保持埋入混凝土中1.5～5m。I期槽设计方量为750 m3，最多浇注方量为774 m3，II期槽的设计方量为315m3，实际浇注最多为336m3，超灌量很少。

5防止套铣接头偏斜的处理措施

由于II期槽两侧的I期槽不是同时施工，混凝土的强度不一，在铣削混凝土时，可能向强度较低的I期槽偏斜。为防止偏斜，我们采取了以下两个措施。

①地下连续墙成槽采用宝峨双轮铣成槽机，该机采用两个独立的测斜器沿墙板轴线和垂直于墙板的两个方向进行测量。这些设备提供的数据由操作室内的计算机处理并显示出来，操作人员通过连续不断的监测，在必要的时候对开挖的垂直度加以纠偏，沿墙板轴线方向垂直度的调整可以通过调整切割轮速度的方法得以实现。

②宝峨双轮铣成槽机在成槽过程中，如已发生偏斜，成槽机可根据槽段偏斜方向，自动纠偏。

6双轮铣施工套铣接头的工效

套铣接头施工即II期槽施工最长成槽时间97小时，最短为26小时，平均2.5天成一个II期槽。II期槽总土石方开挖量为2252m3，其中，套铣接头切削混凝土量为644m3。成槽的效率相当高。满足现场施工的需求。

7 结语

北岸竖井开挖深度达到50.1m，开挖深度超深。在开挖过程没有漏水情况出现。从开挖的情况看，连续墙的接缝夹泥很少，连续墙的上部较下部多，最大夹泥2cm左右，越到连续墙的下部，连续墙的接缝越紧密。几乎看不到夹泥现象。

本工程采用双轮铣施工地下连续墙，连续墙接头采用套铣接头。经过施工过程的各项检验以及现场实际开挖的情况来看，这种施工方法成功解决了富水砂层超深连续墙夹泥和漏水的问题。为今后超深连续墙施工积累了经验。

参考文献：

[1] 刘建航，候学渊.基坑施工手册[M]．北京：中国建筑出版社，1997.

[2] 夏明耀，曾进伦.地下工程设计施工手册[M]．北京：中国建筑出版社，2001

[3]《软土地下工程施工技术》编写组. 软土地下工程施工技术[M]．上海：华东理工大学出版社，2001