气举反循环成槽施工工法

气举反循环成槽施工工法

一、前言

随着地下深、大基础工程兴建的愈来愈多,作为基坑支护种类之一的地下连续墙得到更加广泛的应用。施工地下连续墙的关键在于成槽，如何把成槽工艺加以改进，在保证质量的同时，降低成本、缩短工期成为探索的方向。气举反循环成槽工艺克服了原成槽工艺的一些缺点，不失为一种具有发展前途的施工方法。

二、工法特点：

与以往抓斗成槽、冲击钻成槽、及回转式成槽技术相比，该施工工法有以下特点：

1、该工艺将成槽、制浆、清渣、洗槽四合为一，因而成槽工效高，成本低，效益较为显著；

2、通过找平机身，可很好地保证成槽的垂直度。由于机械对槽壁的扰动少，因而扩孔系数小，完成的槽壁光滑，槽壁稳定，因此可顺利地吊放钢筋笼。浇筑后的墙面平整，混凝土超量少。

3、成槽机械简单，体积小，重量轻，行走、倒运方便，正常施工时，2名工人用撬棍即可使其从一个槽段移至下一个槽段；同时，导墙也可以适当减薄。

4、占地面积小，对于地形比较狭小的地方更为有利。

5、可以一个槽段接着一个槽段地施工，不必跳槽施工。因此可节省机械行走、吊放的时间。

6、噪音小，有利于文明施工。

三、适用范围：

适用于软粘土、粉质粘土、粉砂及小颗粒砂砾层等地质条件。特别在密集的建筑群内，或邻近高层及重要建筑物处皆能安全而高效率地进行施工，或在港口、码头等地形比较险峻的地方更能体现出它的优点。

四、施工工艺

（一） 工艺流程

（二）工艺原理

1、此工艺有两方面的关键内容：一是利用潜水组合钻切削土体，二是利用输送导管排除泥渣。

首先利用潜水组合钻的高速旋转切削土体，使切削的土体融入泥浆中，并依靠自重不断下沉。同时将压缩空气沿固定在喷导管上的气道高压输送到喷导管的下部约距导管底1m 处，并进入喷导管内，与管内泥浆形成气-水混合物。该气-水混合物比重低于未与气体混合的泥浆，自行往上移动；同时由于自由气体上浮，致使喷导管底与气道末端的区域形成负压，将槽内泥浆及切削的土体源源不断地吸入管内，并排出到地面上的容渣斗内。其中的泥渣沉淀到底部，泥浆通过溢流槽返回基槽内，如此循环往复，最

成槽结束

泥浆回收

下

一槽段

废渣处理

检查验收

成槽结束

修槽捣子修槽、洗槽

气举反循环成槽

吊放喷导管钻先导孔

施工准备

终成槽。扩槽洗槽时，用同样的方法将槽内泥渣清至容渣斗内。

2、高速旋转的钻头除了可以切削土体，同时对槽壁具有挤压作用，使凿壁更趋稳定；并将切削下的土体打碎，使粘土渗入水中，不断形成并补充护壁泥浆。

（三）工艺流程示意如下图所示：

气举反循环成槽工艺流程示意图

1----轨道； 2----机架；3----潜水钻机；4----气道兼滑道；

5----喷导管；6----容渣斗；7----卷扬机;8----滑板；9----盲板

（四）操作工艺

1、安装轨道

导墙施工时，应按要求在其顶面埋设固定钢轨的预埋件。导墙混凝土强度满足要求后，安装轨道，轨道与预埋件焊接在一起。其安装允许偏差见“八、质量标准”所附表。

2、组装机具

轨道安装完毕，就可以吊放和组装机具，使其就位于开始施工的槽段上。机具组装时应特别注意以下几点：

○1机身水平度要调整好，以保证喷导管的垂直度；

○

2气管要连接紧密，防止漏气； ○

3卷扬机的工作性能要求良好。 3、钻先导孔、吊放喷导管

机具就位前，先用钻机在要开始施工的第一个槽段内，钻出一个与槽底标高相同的直径略小于槽宽的单孔，然后使机具就位，吊入喷导管，喷导管如下图所示。

剩余槽段的施工利用槽段间的锁口管孔作为先导孔。

喷导管示意图

4、利用潜水组合钻机成槽

组合潜水钻机高速旋转，沿喷导管侧壁的滑道向下滑行切削土体。切削下的渣土与泥浆形成混合浆液被喷导管排出至容渣斗内，钻机下行到槽底标高完成一个工作进程，然后提升钻机，将喷导管沿地下连续墙方向前移一定距离，重复以上操作过程。工艺流程如下图所示。

定位点

2

2

1

1

滑板273的无缝钢管

滑道滑道

成槽工艺流程示意图

成槽过程中应根据地质情况及泥浆的补给情况控制钻进速度。在松软土层中，主要以泥浆补给情况决定钻进速度；在稍硬或坚硬的岩层中，以钻机不发生跳动为准，来决定钻进速度。

（1）泥浆护壁

A、泥浆的形成：

气举反循环工艺所用护壁泥浆有自成泥浆和备用泥浆。

自成泥浆——由钻机切削下的粘土微粒与槽内清水混合而成，一般占槽内泥浆的绝大多数或全部。

备用泥浆——由膨润土、粘土等材料和清水拌合而成，只在槽内自成泥浆比重下降时才补充。

B、泥浆护壁作用：

泥浆具有一定的相对密度,如槽内泥浆液面高出地下水位一定高度,泥浆在槽内就对槽壁产生一定的静水压力,可抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力，相当于一种液体支撑,以防止槽壁坍塌或剥落，并防止地下水渗入。

另外，钻机钻进过程中，对土壁具有研磨挤压作用，同时将原土切削搅拌成浆，钻头高速旋转时携浆甩至槽壁，加速其向外渗透，使泥浆在槽壁上形成一层透水性很底的泥皮（如下图示），两方面共同作用的结果，加

速了泥皮形成，更有效地保护了槽壁的稳定。

（2）排渣

由于泥浆具有一定的粘度，比重较大，因此可使钻头切削下来的小土颗浮于泥浆中，使大土粒下沉速度延缓，既便于土渣随同泥浆一同排出槽外，又可避免土渣沉积在开挖面上影响钻机的挖槽效率。

（3）泥浆的冷却和润滑作用

钻头式挖槽机在泥浆中挖槽时，以泥浆作冲洗液，即可降低钻具因连续冲击或回转而引起温度剧烈升高，又可因泥浆具有润滑作用而减轻钻具的磨损，有利于延长钻具的使用寿命和提高深槽挖掘的效率。 5、修槽捣子修槽：

修槽捣子沿喷导管上的滑道向下滑行，靠自重切削槽壁多余土体，切削下的渣土落入槽底被喷导管排出槽内，修槽捣子下到到槽底完成一个工作进程，即可提起修槽捣子，将喷导管沿连续墙轴线水平移动一个尺寸，继续以上修槽过程。修槽工艺流程示意图如下。

泥浆

泥皮示意图

泥皮

泥皮渗透层

砂土砂质粘土

粘土