地下连续墙液压抓斗工法

地下连续墙液压抓斗工法

中铁十九局集团轨道交通有限公司宁波二公司李洪文

一、前言

日本真砂工业株式会实制造的MHL型液压抓斗已在越来越多的地下工程施工中采用，在我国东部沿海的软土地区应用尤为广泛，并显示其诸多卓越的性能。其由机身内设置的特殊性倾斜感应器，液压纠偏导板等组成的纠偏装置，使操作都可随意控制挖掘机的姿势，在挖掘过程中，可随时发现随时进行前、后、左右的纠偏。地下连续墙作为深基坑工程的挡土围护结构已经广为应用，采用该工法施工的上海市轨道交通7号线场中路站地下连续墙，其槽壁挖掘垂直度达到1/1000以上，该工程无论从质量和进度上都获得了业主的好评。

二、工法特点

（一）分槽段施工，速度快：槽幅平面长度一般在3．8～7.2m，液压抓斗挖土效率高，一幅6m宽，25m深的普通地下连续墙施工可在24h内完成。

（二）成槽垂直精度高：液压抓斗上设有倾斜仪和纠偏液压推板，随时调控成槽垂直度。

（三）适应性强：能适应各种平面多边形的地下连续墙围护结构，能与导墙成90°，60°，45°等多种角度开挖(必要时还能骑导墙开挖)。

（四）对周围环境影响小：作业噪声小、无振动、无污染。能接近构筑物施工，对周围建筑物、道路交通、地下管线的影响小。

三、适用范围

（一）适用于地铁车站、地下厂房、地下车库、地下街、地下变电站、高层建筑地下室等深基坑工程及围护结构，尤其适用于在城市密集建筑群区域中进行深基坑施工。还可用于防渗墙和构筑地下深基础施工。

（二）本抓斗适应于在N<40的粘性土、砂性土及其他土层中挖掘成槽。

（三）目前施工的地下连续墙最大挖掘深度为42m，宽度为60～120cm。

四、工艺原理

该工法的基本原理是在拟建地下连续墙的地面上，先构筑导墙，液压抓斗沿导墙壁挖土，并以倾斜仪测定抓斗的垂直度．然后通过操作纠偏液压推板调整液压抓斗的垂直状况，以控制成槽精度。在挖槽

同时用泥浆护壁，防止壁面土体坍落。在成槽结束后，通过扫孔清孔工序，清除槽底浮土，提高墙体承载力。最后放入钢筋笼，进行水底混凝土浇筑。

五、施工工艺流程及操作要点(见下图)

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（一）泥浆施工

要保证液压抓斗成槽的安全与质量，护壁泥浆生产循环系统的质量控制指标是关键的一个环节。由于各施工地段的地质情况不同。各地区的材料和设备情况不同，方法和要求不能强求统一。实施方案需要经过试验才能确定。

1护壁泥浆生产循环工序流程图

2液压抓斗成槽施工泥浆的性能指标见表1。

表1 施工泥浆性能指标

（二）导墙施工

1地下连续墙成槽开挖前先要构筑导墙，导墙的作用除了在成槽中起一定的导向作用外，其主要作用是为了满足如下几方面的施工要求。

（1）槽段分幅定位，固定接头管（箱）

（2）搁置入槽后的钢筋笼。

（3）承受施工过程中车辆设备的荷载，避免槽口坍塌。

（4）承受顶拔接头管（箱）时产生的集中反力。

2地下墙做深基坑的导墙放样，应向外放一定余量（一般取2cm+成槽精度×最大开挖深度）。

3导墙内净宽一般比设计墙厚大4cm，导墙顶口比地面(路面)高4～5cm，导墙的深度一般1.5m以上，具体深度与表层土质有关，如遇有未固结的杂填土层时，导墙深度必须穿过此填土层，特别是松散透水性强的杂填土必须挖穿，使导墙坐落到稳定性较好的老土层上。

4 导墙形式很多，常用的有预制钢筋混凝土和现浇钢筋混疑土两种主要形式。在表层土软弱的工地，建议采用现浇倒"L"型和现浇"北"字形钢筋混凝土导墙。

I—I

Ⅱ—Ⅱ

Ⅲ—Ⅲ

（I—I）—预制L型导墙；

（Ⅱ—Ⅱ）—现浇倒L型导墙;

（Ⅲ—Ⅲ）—现浇北字型导墙

图1 三种常用导墙断面形式示意图

5现浇导墙构筑可采用单侧立模(外侧为土壁)，在遇到软弱松散的表层土时，可先立模构筑导墙，再在外侧回填好土<夯实)。预制导墙基坑底必须浇10～20cm素混凝土，图l的三种导墙断面供参考。

（三）钢筋笼制作与吊放

1钢筋笼的外形必须平直规则，最厚部位必须小于设计壁厚4～5cm。钢筋笼一般都在非常平直的场地上制作，批量制作都先做台模。

2钢筋笼单节起吊最大长度的确定，与钢筋笼的重量、宽度和吊车的起重能力等多种因素有关，必须综合分析，井进行起吊验算后确定。

3庞大的钢筋笼起吊是一个非常复杂的力学问题，故钢筋笼必须要有足够的刚度。一般是在钢筋笼中布设纵横向桁架来解决。(有些采用刚性接头、止水接头的钢筋笼，本身刚度较大，经验算满足后也可不设纵向桁架)。

4浇注混凝土的导管通道通常设在钢筋笼的四分之一宽度位置，通道内设有导向钢筋．必须特别注意：通道内四壁的钢筋接头处必须平滑，防止在浇注混凝土中出现导管钩住筋头的事故。

5钢筋笼随着长度、宽度的不同，分别可采用6点、9点、12点、15点等多种布点起吊型式。起吊中必须稳慢动作。

（四）液压抓斗成槽的实际槽长一般为3.8m～7.2m(对上海地区而言)，抓挖顺序见图2所示：

图2 槽段长度与抓挖顺序示意图

1为保证成槽质量，液压抓斗在开孔入槽前必须检查仪表是否正常，纠偏推板是否能工作，液压系统是否有渗漏等。

2开始成槽6～7m的偏斜情况，对整孔的总精度影响很大，此时推板还未能工作，还很可能遇到地下障碍，故挖掘速度不宜太快，应拎直抓斗，半悬空开挖，使仪表显示精度保持在1／500左右。

3整个成槽过程中，纠偏工作应随时进行，使显示精度始终保持在良好范围内。 4发生较大偏斜后的纠偏要矫枉过正。即显示精度恢复到零位后，反向还要再纠挖一定深度(具体范围根据经验)，然后再恢复到土1／500的正常工艺继续开挖。(如遇纠不回来的特殊情况，需采用大吊车配合进行强行纠偏)。

5整幅槽段挖到底后，必须进行扫孔，扫孔的目的是铲平抓接部位的壁面及挖除槽底沉渣。施工方法是：有次序地从一端向另一端铲挖，每移动50cm左右，抓深控制在同一设计标高。槽底的沉渣量，对将来墙体的沉降影响很大，故必须认真扫孔。

（五）清孔、浇灌混凝土、顶拔接头管

1扫孔结束后，隔约1小时就可以进行清孔换浆，一般采用空气提升器或反循环泵来完成。

2清孔管的管底离槽底一般控制在10～20cm。并要更换几次位置(间隔1～1.5m)。

3清孔换浆的时间以出口浆指标符合要求为准。