超深地下连续墙及超深振冲碎石桩工艺技术.pptx

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1、超深地下连续墙工艺技术超深振冲碎石桩工艺技术二、施工挑战三、施工关键技术目录四、工程案例超深地下连续墙工艺技术一、地下连续墙的发展五、超百米地连墙工程清单地下连续墙的发展一一、地下连续墙的发展l我国混凝土地连墙（防渗墙）的建设开始于五十年代末期。l1958年湖北省明山水库创造了预制连锁管柱桩防渗墙。同年在山东省青岛月子口水库用这种办法在砂砾石地基中首次建成了深20m、有效厚度43cm的桩柱式混凝土防渗墙。l1959年在北京市密云水库砂砾石地基中创造出一套用钻劈法建造深44m、厚80的槽孔型混凝土防渗墙的新方法，取得了巨大成功。l此后，混凝土防渗墙技术在我国水利水电迅速地推广普及，成为覆盖层地基

2、、土石坝（堰）体和堤防的主要防渗工程措施。后来推广普及到市政、交通、港口、煤炭等行业防渗、支护等工程。l六十多年来，我国地渗墙施工技术不断发展，在各项工程中建造的混凝土地连墙已不计其数，许多工程的难度，在世界上都是罕见的。目前，我国的地连墙施工技术在整体上已达到国际先进水平。一、地下连续墙的发展l深度超过100m的地下连续墙称之为超深地下连续墙。现行施工技术规范适用范围是墙深不大于100m，超深墙（深度大于100m）施工、验收参照规范执行，面临众多挑战，不可预见因素多。超深地连墙施工挑战二二、超深地渗墙施工挑战3 大挑战大挑战槽壁稳定钻孔成槽浇筑成墙深度超深地质条件复杂叠加二、超深地渗墙施工挑

3、战3 大挑战大挑战槽壁稳定钻孔成槽浇筑成墙2.槽孔稳定风险急剧增大，传统泥浆性能不能维系超深地渗墙槽壁稳定3.超深地渗墙成墙技术没有先例，传统接缝接头方法极限施工深度小于100m3 大技术难题大技术难题1.传统成槽设备施工能力小于100m；成槽技术单一，不能适应复杂地层特点研究内容研究内容3 大世界挑战大世界挑战槽壁稳定钻孔成槽浇筑成墙施工原理与方法新设备研制新技术研究新材料研发二、超深地渗墙施工挑战超深地连墙施工关键技术三三、超深地连墙施工关键技术1、深墙施工重型设备重型钢丝绳抓斗液压铣槽机重型冲击钻机重型液压抓斗（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术2、覆盖/架空层预灌浓浆加固技术研

4、发了预灌浓浆、槽内灌浆和槽孔堵漏等技术。解决了复杂地层架空、漏浆、塌孔技术难题。1.1.1.1.跟管钻进跟管钻进跟管钻进跟管钻进2.2.2.2.提管灌浆提管灌浆提管灌浆提管灌浆预灌浓浆工艺效果示意图（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术3、槽璧稳定性控制技术 优质泥浆：正电胶泥浆解决超深槽孔孔壁稳定。特点：槽璧外泥皮致密、韧性好，桥塞区填充密实、强度高，浸染区厚度大。（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术4、成槽垂直度控制技术l难 点：垂直度1/1000l技术措施：设备纠偏系统、超声波测壁l管理措施：定深、定时、定人进行测壁（一）深墙造孔技术三、超深地连墙施工关键技术超深槽孔“气举

5、法”清孔换浆技术气举法：气举反循环优于泵吸法清孔，其有效施工深度已超过120m。（二）超深槽清孔换浆技术三、超深地连墙施工关键技术第一次，泵吸或气举反循环法清孔换浆。第二次，钢筋笼、导管下设后气举反循环法清孔换浆。（二）超深槽清孔换浆技术三、超深地连墙施工关键技术l 超深地连墙水下混凝土浇筑过程中，混凝土在大落差、巨大冲击压力的作用下，导管水下混凝土易出现离析问题。l与常规地渗墙相比，深墙混凝土浇筑过程中遇到的突出问题是混凝土在下落过程中的重力分选现象严重，使各级配材料在导管内分离，一方面造成了混凝土的离析，另一方面易堵管形成断墙。l深墙混凝土浇筑必须有防分散措施，通常的做法是在浇筑导管内安设

6、防分离装置。l创造了浇筑成墙最大深度201m的世界纪录。（三）超深槽孔泥浆下混凝土浇筑技术三、超深地连墙施工关键技术a.一序墙段浇筑b.打接头孔c.二序墙段成槽d.二序墙段浇筑钻凿法施工程序示意图适用于超深墙。钻凿法墙段连接只适用于有冲击钻机参加施工的情况。墙体材料的设计抗压强度不宜超过15MPa，墙体材料的设计抗压强度一般都在此范围内；设计强度较高时，应采取措施控制墙体材料的早期强度，7d的强度不宜超过5MPa。（四）超深墙段连接技术1、钻凿法常用墙段连接方法：钻凿法、拔管（板、箱）法、铣削法、双反弧法、预设工字钢接头、镶止水带等，比较适合于超深墙的有三种。三、超深地连墙施工关键技术适用于超

7、深墙。这种方法避免了重复钻凿接头孔所造成的工时和材料浪费，并具有接触面光滑、接缝紧密(缝宽可以控制在1mm以下)、孔斜易控制、搭接厚度有保证等优点，但要有专门的设备，施工工艺较为复杂，特别是在地连墙深度较大的情况下。（四）超深墙段连接技术：接头管法2、拔管（板、箱）法拔管（板、箱）法三、超深地连墙施工关键技术拔管施工现场图卡键式拔管机键槽接头管拔管机卡键限压拔管法工作原理限压拔管法工作原理快速起拔慢速起拔蠕动松管（四）超深墙段连接技术：接头管法三、超深地连墙施工关键技术适用于超深墙。此法是在两个一期墙段之间留出比铣槽机长度略小的位置作为二期槽孔，该槽孔铣槽施工时，同时将两端已浇筑混凝土的一期墙

8、段的端部铣去1020cm（考虑到垂直度的原因，为确保有效搭接，国外一般要求30-50cm），并形成锯齿形的端面；二期墙段浇筑后，墙段接缝也为锯齿形。这种接缝的阻水性能和传力性能均优于平面接缝。（四）超深墙段连接技术3、铣削法铣削法墙段连接三、超深地连墙施工关键技术不适用于超深墙。双反弧接头法是一种适用于冲击钻机造孔的墙段连接技术，始用于加拿大马尼克3号坝坝基防渗墙，早期在国内各种用途的地下连续墙中都有应用。其缺点主要是接缝的数量相对较多，接头孔的孔形不易检测。另外，由于双反弧钻头形状限制了其钻进速度，故目前已很少采用此种连接方式。（四）超深墙段连接技术4、双反弧法双反弧钻头双反弧接头施工程序示

9、意图三、超深地连墙施工关键技术在墙段连接处设置止水装置的工艺极为复杂，工程造价也很高，一般只用于墙比较浅的工程。（四）超深墙段连接技术5、预设工字钢接头预设工字钢接头施工程序三、超深地连墙施工关键技术（四）超深墙段连接技术6、镶止水带镶止水带墙段连接施工方法示意图镶止水带的墙段连接在工业、民用建筑及市政建设的地下连续墙中应用较普遍，深度一般不超过30m。三、超深地连墙施工关键技术l整体制作，分节吊装l直螺纹套筒等方式连接（五）深槽钢筋笼吊装技术超深地连墙工程案例四四、超深地连墙工程案例三峡水利枢纽是水利工程中的“巨无霸”，二期上游围堰是三峡工程最重要的临时建筑物，是三峡工程建设中最具挑战性的重

10、大关键技术难题之一，而防渗墙是围堰工程成败的关键，它的施工难度为国内外所罕见。防渗墙工程量大，成墙面积3万余，工期短，强度高，最大墙体深度达83m。（一）三峡大坝围堰防渗墙工程四、超深地连墙工程案例（一）三峡大坝围堰防渗墙工程四、超深地连墙工程案例 牛栏江红石岩因地震形成堰塞湖，为兴利除害，加固堰塞体形成挡水坝，修建红石岩水电站，为国内外首次利用堰塞湖改造为水力发电工程。堰塞体及基础采用防渗墙防渗，设计最大墙深136m，防渗墙厚1.2m。（二）红石岩水电站防渗墙工程四、超深地连墙工程案例 该工程防渗墙是目前我国已建防渗墙施工中墙体最深、难度最大的地下防渗墙工程，具有世界级难度，以201m防渗墙

11、成墙、158m防渗墙接头管拔管、201m防渗墙水下混凝土浇筑创造防渗墙建造3项世界纪录；防渗墙墙体厚度1.0m，实际完成防渗墙12.1万m2；克服了高寒缺氧、地层深厚复杂、施工干扰多等困难。（三）西藏旁多水利枢纽大坝基础防渗墙工程四、超深地连墙工程案例大坝基础处理采用混凝土防渗墙结合墙下帷幕灌浆防渗，最大墙深达到186.15m，墙体厚度1.0m，并嵌入基岩至少1.0m，混凝土防渗墙总成墙面积24500m。工程具有墙体深度大，孔斜难以控制，遇有强漏失地层、砂层等诸多世界性技术难题。岸坡及防渗墙下部采用帷幕灌浆防渗，墙体内下设灌浆预埋管。墙厚墙深成墙面积成墙方法1.0m1.0m186.15m186

12、.15m24500m24500m2 2钻抓法钻抓法（四）新疆大河沿水库大坝基础防渗墙工程超百米地连墙工程清单五五、超百米地连墙工程清单五2001.72005.12007.92014.062012.122015.012008.32012.12016.32015.112009.7200180160140120100806040200101101.8102119121.5124.05125129131.52186.15冶勒水电站狮子坪水电站下坂地水电站黄金坪水电站雅砻水库大河沿水库红石岩工程泸定水电站小石门水库甲玛沟尾矿库旁多水利枢纽201墙深（m）五、超百米地连墙工程清单五序号工程名称最大墙深(m

13、)墙厚(m)1华山沟电站大坝病害治理工程161.75 1.0 2青海省海西州那棱格勒河水利枢纽工程大坝基础处理工程139.00 1.0 3山南市扎囊县卓于水库工程108.50 0.8 4赤峰市林西东台子水库工程基础防渗施工120.00 1.0 5牛栏江红石岩堰塞湖整治工程堰塞体整治工程土建标137.34 1.2 6新疆吐鲁番市大河沿引水工程水库大坝基础处理工程186.15 1.0 7山南地区乃东县雅砻水库工程128.00 1.0 8西藏巨龙铜业公司甲玛沟尾矿坝库基础坝基础防渗工程110.00 1.0 9新疆兵团苏塘灌区水利工程石门水库基础防渗工程166.50 1.0 10四川省大渡河泸定水电站

14、大坝基础防渗工程154.80 1.0 11四川省大渡河黄金坪水电站大坝及溢洪道防渗墙工程129.00 1.2 12西藏旁多水利枢纽大坝基础处理工程201.30 1.0 13新疆下坂地右岸坝基防渗工程102.00 14四川杂谷脑河狮子坪水电站大坝基础处理工程101.80 1.2 15四川省南桠河冶勒水电站右岸基础处理工程101.00 1.0 二、超深振冲碎石桩技术三、超深振冲碎石桩机目录四、工程应用超深振冲碎石桩工艺技术一、振冲法发展及其在国内外应用情况一、振冲法发展及其在国内外应用情况振冲法1937年始创于德国，50年代引入美国，在美国和西欧推广应用。1957 年日本引进了该技术。1964年和

15、1968年，日本新泻与十胜冲地区曾先后发生7.7级和7.8级强烈地震，凡采用振冲法处理过的砂基,建筑物基本上保持完好，而未经处理的砂基上的建筑物则受到严重的破坏。1978年振冲法引进我国后，首先成功地处理了北京官厅水库主坝坝基的中细砂层。目前已广泛应用于各类建筑工程的地基处理。近些年来，国内振冲技术迅猛发展，在施工深度、应用规模、综合技术能力等居于国际领先水平。金沙江上游拉哇电站围堰工程，打破世界纪录，施工最大深度达到71.63m，该工程是目前国内首例大规模施工的超深振冲碎石桩。西南地区ML试验项目，振冲碎石桩最大深度达到92m，表明我国已经具备百米级超深振冲碎石桩的施工技术能力。国外情况德国

16、550T吊车68m振冲挤密英国550T吊车60m振冲挤密该超深振冲为振冲挤密工艺。缺点：工艺单一、成本高、安全风险巨大、质量无法保证。属于常规振冲工艺。吉牛水电站34m（振冲置换）海上（港珠澳大桥）施工近40m（振冲置换）国内情况一、振冲法发展及其在国内外应用情况受起吊设备能力、振冲器功率等设备机具限制，几十年来施工深度没有突破受起吊设备能力、振冲器功率等设备机具限制，几十年来施工深度没有突破40m40m。在在2020米以内浅层振冲条件下，使用单根导杆米以内浅层振冲条件下，使用单根导杆(吊管吊管)即可达到工程目的；即可达到工程目的；对于对于30-4030-40米级较深振冲而言，使用大型设备，单

17、根加长导杆也可以米级较深振冲而言，使用大型设备，单根加长导杆也可以达到工程目的，只是工程成本大为增加；当孔深达到工程目的，只是工程成本大为增加；当孔深5050米以上时，如果继米以上时，如果继续使用单根导杆，不仅工程成本难以承受，而且安全隐患急剧增加、续使用单根导杆，不仅工程成本难以承受，而且安全隐患急剧增加、质量无法保证，振冲技术已经无法继续下去，因此，如果在深度超过质量无法保证，振冲技术已经无法继续下去，因此，如果在深度超过5 50 0米地层进行振冲碎石桩施工，必须研发新的米地层进行振冲碎石桩施工，必须研发新的设备、工艺设备、工艺一、振冲法发展及其在国内外应用情况随着我国工程建设邻域发展，一

18、大部分工程随着我国工程建设邻域发展，一大部分工程需要进行振冲处理的地层埋深大于需要进行振冲处理的地层埋深大于40m40m，部，部分已达到分已达到70m70m级级 甚至到甚至到90m90m级。研发超深振级。研发超深振冲碎石桩装备、工艺当务之急。冲碎石桩装备、工艺当务之急。我国工程技术人员通过多年的科研攻关，突我国工程技术人员通过多年的科研攻关，突破国外技术壁垒，发明了振冲碎石桩机成套破国外技术壁垒，发明了振冲碎石桩机成套装备及工艺技术，利用伸缩导杆连接大功率装备及工艺技术，利用伸缩导杆连接大功率振冲器进行碎石桩施工，可以加固深度更深振冲器进行碎石桩施工，可以加固深度更深的地基，解决了本领域对深厚

19、软土地基基础的地基，解决了本领域对深厚软土地基基础进行加固的难题，创造了振冲碎石桩试验桩进行加固的难题，创造了振冲碎石桩试验桩92m92m、大规模施工、大规模施工71.63m71.63m的世界最深记录。的世界最深记录。二、超深振冲碎石桩技术SV系列振冲碎石桩机利用伸缩导杆起吊大功率振冲器，可以加固深度达50m110m。二、超深振冲碎石桩技术二、超深振冲碎石桩技术l l安全风险小安全风险小：避免了常规振冲施工宜折杆等机械事故风险；：避免了常规振冲施工宜折杆等机械事故风险；l l质量可靠质量可靠：孔斜更易保证，便于保证施工质量；孔斜更易保证，便于保证施工质量；l l深度大深度大：施工深度可达百米级

20、。：施工深度可达百米级。l l体积小体积小：起吊主机体积小、作业半径仅十多米，占用空间小；：起吊主机体积小、作业半径仅十多米，占用空间小；l l机动灵活机动灵活：更加适用水电工程场地狭窄特点；：更加适用水电工程场地狭窄特点；l l成本低成本低：低于国外同一深度超深碎石桩成本多倍；：低于国外同一深度超深碎石桩成本多倍；l l便于实现智能化施工便于实现智能化施工。超深振冲工艺技术优势（与常规振冲工艺技术相比）：三、超深振冲碎石桩机改装前的旋挖钻机改装后的振冲碎石桩机三、超深振冲碎石桩机SV90振冲碎石桩机参数编 号项 目技术参数说 明1额定功率（kW）2982成桩最大深度（m）923导杆最大直径（

21、mm）5304胶管绞盘直径（mm）30005胶管绞盘直径（mm）1660三、超深振冲碎石桩机伸缩导杆多卷盘同步自动进给系统高效减震器智能振冲质量监控系统四、工程应用1、ML水库超深基础振冲碎石桩试验工程本项目振冲碎石桩设计试验桩最大处理深度90m，实际施工最大深度92m。本项目成功将我国振冲碎石桩施工深度从40m以内提高到90m以上，填补了国内空白，施工设备采用为本工程专门研制的SV90振冲碎石桩机，配以专门设计的伸缩导杆和当时国内功率最大的220kw大功率电动振冲器。本工程顺利完成振冲现场试验施工、桩体、桩间土及复合地基质量检测。通过全面检测，达到了设计预期效果。是目前世界上已施工完成最深的

22、振冲碎石桩。四、工程应用2、金沙江上游拉哇水电站工程金沙江上游拉哇水电站工程，是金沙江上游13级开发方案中的第8级，属一等大（1）型工程。该工程上游围堰高60m，基础覆盖层深70余米，上游围堰堰基基本加固方案采用振冲碎石桩方案，加固范围为防渗墙至下游堰脚，主要对Ql-3、Ql-2-、Ql-2-、Ql-2-四层进行加固，Ql-5、Ql-1和振冲碎石桩一起构成堰塞湖沉积覆盖层的排水通道。围堰结构安全及地基处理技术在国内外水电建设史上罕见，该工程利用SV70振冲碎石桩机进行施工，是超深振冲碎石桩施工技术的一次大规模应用，创造了大规模施工最深71.63的世界纪录。处理后明显改善了地基抗液化性能，提高了

23、地基的承载力和抗变形能力，增强了原始地基的渗透性。一期工程全貌二期工程全貌四、工程应用拉哇水电站坝址全貌四、工程应用拉哇水电站坝址河床工程地质典型剖面：河流冲积层堰塞湖沉积层河流冲积层河床覆盖层最大厚度约71m，上下为砂卵砾石冲积层，中部为堰塞湖相沉积层。四、工程应用振冲碎石桩直径1.2m，碎石桩间排距3m*3m、2.5m*2.5m，呈梅花型布置。桩体底部伸入砂卵石层0.5m。振冲碎石桩设计参数：3*3布桩2.5*2.5布桩四、工程应用振冲碎石桩施工：l施工时间：工程主要分为两个施工阶段，一期工程于2020年1月2日开工，2020年5月31日完工，二期于2020年10月7日开工，2021年4月

24、30日全部完成。l设计参数：振冲碎石桩分两区布置：梅花型布孔，桩间、排距分别为3m、2.5m，桩径1.2m。l完成工程量：采用常规振冲与超深振冲两种工艺技术施工，深度超过60m及部分小于60 m碎石桩由超深振冲工艺施工。l施工程序：右岸一期施工平台填筑一期振冲碎石桩施工右岸一期施工平台拆除2020年汛期度汛左岸二期施工平台填筑二期振冲碎石桩施工左岸二期施工平台拆除2021年汛期度汛。l振冲器功率：使用220KW大功率振冲器。l破解难题：振冲碎石桩施工是在填筑的施工平台上进行，施工平台由碎石土及石渣料填筑，大颗粒多，振冲器难以穿透且极易塌孔，上部1218m下设钢护筒、旋挖钻机钻孔，下部由振冲器造孔、制桩。超深地下连续墙施工及质量控制拉哇水电站智能振冲施工试验视频超深地下连续墙施工及质量控制感 谢 聆 听！THANK YOU!