南水北调中线穿黄工程地下连续墙综合施工工艺

南水北调中线穿黄工程地下连续墙综合施工工艺

南水北调中线穿黄工程地下连续墙综合施工工艺

摘要：南水北调工程为举世瞩目的国家重点战略工程，直接影响到整个国家自然环境的保护和生态环境的建设，关系到人民生活和生产水平的提高。本文结合南水北调中线穿黄工程情况，对北岸竖井地下连续墙综合施工工艺进行阐述。

关键词：南水北调；地下连续墙；双轮铣成槽机；套铣接头

1 工程概况概述

南水北调穿黄工程分为北岸竖井、穿黄隧洞、南岸竖井、邙山隧洞，四个主要结构。其中，北岸竖井地下连续墙是工程能否顺利进行的关键，对整个穿黄工程具有极其重要的意义。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，砂性土槽壁稳定性差，施工中需采取相应的固壁措施。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。

穿黄工程设计洪水，黄河1000年一遇洪峰流量为17530m3/s，300年一遇洪峰流量为14970m3/s。穿黄工程施工期较长，20年一遇洪峰流量为11210m3/s，非汛期11~4月20年一遇洪峰流量为3860m3/s，11~5月20年一遇洪峰流量为3900m3/s。

2 地下连续墙成槽设备以及接头形式的选择

本工程地质条件以砂层为主，地层中地下水丰富，而且成槽深度达到76.6米。

根据本工程的实际情况，选用德国宝峨公司的BC32型双轮铣成槽机作为地下连续墙成槽施工机械。考虑到地下连续墙接头都不同程度的存在着接头夹泥夹砂的情况，结合我们所选用的施工机械能够切削混凝土的特点，所以，I期槽和II期槽的接头采用套铣接头，将I期槽和II期槽的接缝部分的泥沙以及一部分I期槽的混凝土铣削掉，从而将接缝处泥沙含量减少到最低。保证连续墙接头的处理效果和质量。

3 导墙的施工

地下连续墙导墙采用C20钢筋砼，导墙断面为“L”型，整个导墙的成环形布置。

4 地下连续墙成槽施工

4.1地下连续墙施工流程

4.2地下连续墙槽段划分

北岸竖井圆形地下连续墙内圈直径为18m，墙厚1.5m，外圈直径为20.8m，地下连续墙施工轴线周长60.92m。北岸竖井地下连续墙槽孔划分情况，完全采用双轮铣成槽机施工，拟划分14个槽段，Ⅰ、Ⅱ期槽段各7个。其中Ⅰ期槽长

6.5m，共分三铣成槽Ⅰ期槽边孔长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，采用套铣接头处理Ⅰ、Ⅱ期槽接头。

4.3槽段开挖方案

4.3.1成槽工艺流程 流程详细见图1.

4.3.2成槽方法 对于本工程所处的地层采用双轮铣成槽机直接铣削的纯铣法钻进。成槽过程中，双轮铣成槽机垂直槽段，将双轮铣成槽机切割轮按照槽段划分情况以及成槽顺序，入槽切削。双轮铣成槽机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。见图2。

图2双轮铣成槽机反循环示意图

4.4 槽孔开挖质量控制及检测

槽段的成槽深度为76.6米，孔斜率要求不得大于2.5‰。

4.4.1成槽过程中控制 双轮铣成槽机上配备随钻测斜仪，随时可以对孔斜和孔深进行测量。通过连续检查和观测，可以及时发现成槽中的槽孔偏斜情况并采取针对措施予以解决，以避免孔斜扩大。

4.4.2成槽结束后的质量检验与控制

终孔后，应进行槽孔验收。终孔验收的项目有深度、宽度和孔形，采用日本KODEN公司的DM-684型超声波测井仪或双轮铣成槽机进行测量。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。

4.5 固壁泥浆的控制

贮存于循环池中的泥浆，一部分来自旧泥浆的再生处理，一部分重新配制。

新泥浆配制采用自制的螺旋桨式搅拌机按试验的配合比进行调配。浆液配比及性能（见表1及表2）

新制泥浆配合比(1m3浆液)表1

4.6清孔换浆

4.6.1清孔换浆 采用双轮铣成槽机进行泵吸法清孔换浆，其方法是：将铣削头置入孔底并保持铣轮旋转，铣削头中的泥浆泵将孔底的泥浆泵送至地面上的BE500型泥浆净化机。经净化后的泥浆流回到槽孔内，如此循环往复，直至槽段内泥浆指标达到标准。在清孔过程中，需补加适当数量的新制泥浆。并保持槽段内泥浆液面的高度。

4.6.2墙段接缝处理 由于采用套铣接头处理Ⅰ、Ⅱ期槽段的接头，地下连续墙接缝处夹泥已经降低到很低。同时，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经铣削的Ⅰ期槽端头混凝土。

4.6.3清孔合格标准清孔换浆工作结束后1h，进行检查，标准为：(1)孔底淤积厚度≤15cm；(2)从距孔底0.2～0.5m处取浆试验，应达到“泥浆性能指标控制标准”表中砼浇筑前槽内泥浆标准，且不含粒径大于5mm的钻渣。

5 钢筋笼的制作、吊装及下设

5.1钢筋笼制作

根据钢筋笼设计图纸，按照槽段的具体情况确定钢筋笼的制作图。为保证钢筋笼制作精度，钢筋笼必须在制作平台上进行，平台用8#槽钢架设，焊接固定，要求平整。北岸竖井地下连续墙各槽段钢筋笼重量极大，不易整体制作下设，将钢筋笼在垂直向分为三段分别制作下设。每部分钢筋笼均在同一平台上一次成型。钢筋笼长度根据槽孔验收后的最终深度确定。

5.2钢筋笼的吊装及下设

本工程钢筋笼重量较大，钢筋笼超长，起吊时极易变形散架发生安全事故，为此采取以下加强技术措施：

5.2.1钢筋笼设置两道纵向起吊桁架和两道纵向加强桁架，并设置横向起吊桁架和吊点，使钢筋笼起吊时有足够的刚度防止钢筋笼产生不可复原的变形。

5.2.2对于拐角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设“人字”桁架和斜拉杆进行加强，以防钢筋笼在空中翻转时以生变形。

5.2.3为保证吊点的受力安全，钢筋笼主吊吊点和副吊吊点均使用厚30mm钢板，与起吊桁架钢筋单面满焊。

6 水下混凝土浇筑

采用泥浆下直升导管法水下浇筑水下混凝土。浇筑前，拟定浇筑计划，根据导管的布置和混凝土浇灌量，研究导管底端与混凝土上升高度的关系，预先拟定泵送混凝土及拔出导管的计划，作到周密，施工有序。

7施工中问题的处理

7.1槽段偏斜的处理措施

①地下连续墙成槽采用的双轮铣成槽机，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。

②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。

7.2 槽段坍塌的预防及处理措施

①成槽时，选用粘度大，失水量小，使形成护壁泥皮薄而韧性强的优质泥浆，并根据成槽过程中土壁的情况变化选用外加剂，调整泥浆指标，以适应其变化，确保槽段在铣槽过程中土壁稳定。

②地下连续墙施工前，要储备一定数量（1200m3）的泥浆，在施工遇到有异常地质段，突然出现槽段坍塌现象时，可以配制掺加重晶石粉的膨润土泥浆，灌入槽内提高混浆比重，堵塞地基空隙，防止槽段继续坍塌。

③严重塌孔时，要提出铣削头，并填入粘土重新成槽。局部坍塌可加大泥浆密度，已塌土体可用双轮铣成槽机的离心泵吸出。如发现大面积坍塌，将铣削头提出槽孔，用优质粘土（掺入20%水泥）回填至坍塌处以上1～2m，待沉积密实后再进行铣槽。

7.3 水下砼灌注导管发生意外的处理措施

①加工三套78m长全新的导管，壁厚加强至10mm，另外每节导管连接的法兰也进行加强，以确保导管自身的刚度，防止起拔时发生导管断裂的情况。

②在Ⅰ期槽段钢筋笼制作时，设置备用导管仓，同正常的导管仓制作一样设置导向钢筋，以便在紧急情况下可投入使用。

8 结语

由于施工管理恰当，在施工过程中从未出现过任何的质量问题，I期槽平均

4.5天完成一幅，II期槽平均3天完成一幅。比原计划工期提前一个月完成全部14幅地下连续墙的施工。南水北调中线一期穿黄工程北岸竖井地下连续墙，为国内超深地下连续墙施工树立了一个新的里程碑。

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