一般地说,用抓斗法建造的地下连续墙,特别是兼具承重作用的地下连续墙都采用钢筋混凝土结构,而对于堤防工程用抓斗法建造的防渗墙的墙体材料一般是塑性混凝土。在地下连续墙或防渗墙的槽段开挖施工中,抓斗只是挖槽工具之一。在槽段挖好并清孔之后,其后续工序就是浇筑混凝土。对堤防工程防渗墙而言,就是下导管浇筑混凝土;而如果要浇筑钢筋混凝土,则要制作与下设钢筋笼。
为完整起见,下面将按照建造钢筋混凝土墙的过程叙述施工工序。如果不是建造钢筋混凝土墙,则省去制作并吊放钢筋笼的工艺过程。
抓斗法地下连续墙的施工过程是:先构筑导墙,抓斗沿导墙壁挖土,在挖槽的同时用泥浆护壁,成槽结束后清孔,最后放入钢筋笼进行水下混凝土浇筑。图4.1是抓斗法工艺流程图。
抓斗法成槽一般可采用纯抓法和钻抓法。纯抓法适用于松软或松散地层,多采用两主孔一副孔的三抓成槽。如地层较密实的,为提高成槽效率,常采用钻抓法,即先用回转钻或冲击钻钻导孔(主孔),然后用抓斗抓取导孔之间的土体(副孔),多采用三钻两抓或四钻三抓成槽。
在抓斗法建造防渗墙施工中所采用的液压抓斗一般可分三类:
(1)悬挂式液压抓斗。利用液压动力驱动抓斗的开启与闭合,并靠抓斗本身的自重对土层进行切削。然后用悬挂抓斗的履带起重机将挖掘料吊起排出。
图4.1 抓斗法工艺流程图
图4.2 导板抓斗的结构示意图(单位:mm)
(2)导杆式液压抓斗。如BH—8、BH—12、BH—15型(意大利),BM型(日本)。用液压动力驱动抓斗上部的多节伸缩钻杆在履带起重机上安装的导向架中进行升降,切削土层的反力由导向架承受。(www.xing528.com)
(3)导板式液压抓斗。如BH型(意大利)、DHG型(德国)、HSWG型(奥地利)、MHI型(日本)、YZD型(中国)等各国厂家生产的液压抓斗。导板式液压抓斗机一般配有履带运移行走机构、自动纠偏机构、导向机构、套齿可更换机构等,抓斗购置成本及使用维护费用较高,图4.2是导板抓斗的结构示意图。
抓斗法的施工工艺有如下特征:
(1)适用于所有粘性和非粘性土层,对含有卵石、砂砾石的土层,更能显示其快速挖掘成糟的工效。
(2)斗头的张合度可以自由调节,斗厚可以根据需要选择尺寸,因而适用于任何形式的套接墙和平接墙。
(3)既可独立成墙,又可以与重锤、冲击钻、回转工程钻机等机械配合使用成墙。
(4)属于直上直下、强制切土类型,因而槽孔的扩孔系数小,孔斜精度有保障,从而确保成槽质量。尤其是厚壁抓斗,在斗体上安装有测斜装置,能自动跟踪反应槽孔的偏斜情况,可以提示操作人员及时使用纠偏装置,槽孔精确率可达到0.1%。
(5)抓斗的高效性导致了成本的低廉性。相对于高喷工艺而言,成本比较接近,但工艺的可靠性更高。
(6)设备自重大、体积大,对路面和空间要求高。抓斗成套设备自重一般在50~60t以上,一般要求稳定的路面宽度不小于7~10m(悬壁结构有一个最小回转半径要求),路面抗压强度在1.5kg/m2以上。在空间上,顶部25~27m范围内不能有电网、高架等障碍物。
抓斗的工效在内因上主要取决于斗体重量和闭合力,液压抓斗因斗体重量大,闭合力大,工效比钢丝绳抓斗高的多,液压抓斗工效在4000~5400m2/(台·月),而钢丝绳抓斗工效只有1500~1700m2/(台·月)。钢丝绳抓斗仅适用于深度不超过20m的地下连续墙。
抓斗在粉细砂层中造孔困难,造孔精度难以保证,扩槽系数大。当粉细砂层较厚时,最好采用两钻一抓工艺,方能取得较好的效果。尤其要注意的是,当粉细砂层厚度接近或大于斗体高度时,要防止埋抓斗的事故发生。
在孔深不超过20m时,槽段连接采用接头管法效果较好,孔深在20~30m时,采用接头管有可能出现拔管不成功的事故。孔深20m以下,拔管可以采用吊车直接拔管,孔深20m以上最好采用大吨位的液压拔管机。孔深30m以上,槽段连接最好采用双反弧接头法或钻凿法。
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