双轮铣施工工艺在陈集水库防渗墙施工的运用

王岚

【摘要】双轮铣削作为用于地下防渗墙施工的先进施工工艺，具有地层适应性强、钻进效率、精度高、操作灵活方便、安全环保等特点，施工效率和成墙质量效果远远大于传统施工设备与工艺，双轮铣这一施工工艺值得在地下防渗墙施工中推广应用。

【关键词】双轮铣；防渗墙

一、工程概况

陈集水库位于阳谷县南外环路以南，明堤东干渠（陈集村）以西，朱施董村以北，曹集村以东，总库容1031万m3。水库坝基各层均具有中等透水性，30M深度内无相对隔水层分布，存在渗漏问题，30M以下⑩层粘土渗透系数较小、分布连续、厚度较大，可视为相对隔水层。为有效减少水库渗漏量，确保渗透稳定以及坝外农田不发生浸没，确保水库发挥效益，采用塑性混凝土防渗墙截渗，防渗墙轴线位于围坝轴线上游8米，墙厚0.6米，墙底入⑩层粘土不少于1.0米，最大深度约36米，平均深度约32米，渗透系数不大于5*10-7cm/s，孔位偏差±30mm，垂直偏斜率≤3‰。

二、施工原理

双轮铣即液压铣槽机，这一挖掘设备专用于建造地下连续墙施工，该设备主要由履带式起重机、铣槽机、泥浆制备及筛分系统三部分组成。施工工艺是由液压双轮铣槽机和传统深层搅拌的技术特点相结合。在下搅过程中，通过两个铣轮相对相向旋转，铣削地层；同时通过凯利方形导杆施加向下的推进力，向下掘进切削。在此过程中，通过供气、注浆系统同时向槽内分别注入高压气体、固化剂（一般为水泥和膨润土），其注浆量为总注浆量的70%-80%，直至要求的设计深度。此后，两个铣轮作相反方向相向旋转，通过凯利方形导杆向上慢慢提起铣轮，并通过供气、注浆管路系统再向槽内分别注入气体和固化液，其注浆量为总注浆量的20%-30%，并与槽内的基土相混合，从而形成由基土、固化剂、水等形成的混合物，达到截渗效果。

三、性能和优点

1、液压双轮铣施工对地层适应性强。在淤泥、砂、砾石、卵石及中硬强度的岩石、混凝土中均可开挖。

2、在钻进过程中，效率高，精度高。在松散地层中钻进效率 20～40m3/h，在中硬岩石中钻进效率1～2m3/h，钻进效率明显高于传统的抓斗工法；钻孔偏斜率可控制在2‰以内，从而保证了墙段之间的可靠连接。

3、操作过程中，运转灵活、方便。双轮铣的履带式起重机不需要设置轨道，即可自由行走，在控制室方便安全操作；施工过程中自动记录仪即监控操作过程，又可出具施工记录。

4、安全环保。发动机符合绿色排放标准，施工时噪音低、震动小，对周围环境无不利影响。

四、施工方法

1、清场备料

平整压实施工场地，清除地面地下障碍，作业面不小于15m（从截渗墙轴线至边缘），当地表过软时，采取铺设过路板，防止机械失稳的措施；采用散装水泥，每个施工机械配备2台水泥罐，保证水泥储备量。

2、测量放线

施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出截渗墙轴线角点坐标（或转角点坐标），利用测量仪器精确放样出截渗墙轴线，每50M布设一高程控制桩，并作出明显标志，然后进行坐标数据校核。

3、安装调试

支撑移动机和主机就位：架设钻杆安装铣头；安装制浆、注浆和制气设备；接通水路、浆路和气路；运转试车。

4、开沟铺板

开挖横断面为深0.5米、宽1米的储留沟以解决钻进过程中的余浆储放和回浆补给，长度超前主机作业10米，铺设过路板，以均衡主机对地基的压力，保证设备的垂直度。搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救依靠重复套钻来保证。

5、孔位放样及桩机就位

在开挖的工作沟槽两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置。根据确定的位置严格钻机桩架的移动就位，就位误差不大于3厘米。开钻前用液压系统将平台调平，并调直机架，确保机架垂直偏斜率≤3‰。由专人统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机保持平稳、平正。

6、定位线

挖沟槽前划定双轮铣铣头中心线到机前定位线的距离，并在线上做好每一幅桩位的标记（用短钢筋打入土中定位）。

7、喷浆、搅拌成桩

水泥采用山水集团生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比不大于1.2，水泥掺入量为22%（重量比），注浆压力一般为2.0-3.0Mpa。施工的关键在于如何保证桩身的强度和均匀性。在施工中加强对水泥用量和水灰比的控制，确保泵送压力。根据鉆头下沉和提升两种不同的速度，注入土体搅拌均匀的水泥浆液，确保水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，水泥与被加固土体充分拌和，保证搅拌桩的加固质量。

水泥浆液制备系统每一个时间段，人工抽查灰浆比重。半自动拌浆系统配制好的水泥浆液输送至储浆罐为液压铣削搅拌设备连续供浆。

开动主机掘进搅拌，并徐徐下降铣头与基土接触，按规定要求注浆、供气。控制铣轮的旋转速度为36转/分钟左右，一般铣进控速为不大于0.6m/min.掘进达到设计深度时，延续10s左右，对墙底深度以上1-2M范围，适当重复提升1-2次.提升速度严格控制，一般不大于0.8m/min；以避免形成真空负压，孔壁坍陷，造成墙体空隙。

经常进行现场实测压浆泵的流量、浆液配合比与设计水泥掺量一致，确保桩体的成桩质量。

液压铣削水泥土搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，确保每幅桩的水泥用量。

五、结语

双轮铣槽机应用于地下防渗墙施工，即有优点也有诸如设备维护保养成本高、施工成本高等缺点与不足，但它的施工效率和成墙质量效果远远大于传统施工设备与工艺，双轮铣这一施工工艺值得在地下防渗墙施工中推广应用。

参考文献：

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[2]毕元顺；双轮铣深搅（CSM）工艺在基础工程中的应用[C]；中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集；2011年

[3]孙兰坚；蔡琰；南水北调中线穿黄工程地下连续墙施工工艺[A]；第四届中国岩石锚固与注浆学术会议论文集[C]；2007年

[4]周俊；地下连续墙设计及施工发展研究与展望[D]；《施工技术》；2015年S2期