深基坑围护和泥浆处理设备及关键技术(黄文龙)

深基坑围护和泥浆处理设备及关键技术黄文龙上海远方基础工程有限公司2015.3.25目录搅拌设备日本海上多轴搅拌船MJS工法N-JET工法TRD工法机超低双轮铣162345日本工地实际应用泥浆处理设备87搅拌钻机机构分析护套钻杆钻头目前施工中使用的深层搅拌机，由主机、钻杆、钻头、护套等主要部件组成。海上CDM工法工程应用隧道加固水库防渗墙地下连续墙的槽壁加固基坑工程的止水帷幕04030201目前，在基坑围护结构、止水帷幕及地基加固施工中使用较多的水泥土搅拌技术主要为双轴水泥搅拌桩、三轴水泥搅拌桩和最新的五轴水泥搅拌桩。05单轴搅拌桩的应用范围较小，主要用在地基加固处理。长螺旋钻机在更换钻具也可用在深层搅拌。单轴搅拌桩机单轴搅拌桩机长螺旋钻机双轴搅拌是20世纪80年代沿用至今的传统工法，用在软土地基中，起到止水作用。具有以下优缺点:1)优点:a.搅拌桩布置形式灵活。b.造价较低2)缺点:a.动力不足，一般施工深度不宜超过18米，再深质量难以保证。b.搅拌钻头部分只有2道叶片，搅拌均匀性差双轴深层搅拌桩机日本双轴搅拌头日本双轴搅拌机三轴深层搅拌桩机三轴搅拌桩机是1997年从日本引进，主要配合止水挡土基坑围护搅拌桩的施工工法，它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、直径Φ100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用。在沿海地区工程应用尤为广泛。三轴搅拌三轴插型钢三轴深层搅拌桩机三轴搅拌机的优缺点：1)优点:a.桩体整体搅拌均匀；b.水泥土浆液流动性好，便于插入H型钢等芯材;c.机架采用步履式或履带式，行走效率高，稳定性较好2)缺点:a.为了获得良好的水泥土浆液流动性及桩体均匀性，三轴搅拌桩是以桩体的强度及单方造价为代价；b.三轴搅拌桩如遇砂性地层，浆液容易离析，造成漏水现象；c.三轴搅拌桩施工过程中产生大量置换土。日本超低三轴搅拌桩机四轴深层搅拌桩机该四轴机搅拌头上有四层搅拌叶,使水泥土搅拌充分、均匀、水泥土强度较高;该四轴机可采用贯入输浆法的成桩工艺,与双轴机采用提升送浆法的二喷三搅成桩工艺相比,成桩时间较短,在配套设备正常齐全情况下,其施工效率可达双轴机的3倍;五轴深层搅拌桩机a.桩体搅拌质量好，施工质量可视可控;b.施工速度快，整机功效高;施工机械自动化、智能化高;c.掘进搅拌能力强，有效桩长达55m;环保绿色，置换土很少。搅拌桩机施工效果比较在同等工作环境下，五轴水泥土搅拌墙每天完成方量是二轴搅拌桩可完成工作量的7倍～10倍，是三轴搅拌桩可完成工作量的2倍～3倍;五轴水泥搅拌桩的桩芯强度也大大高于双轴和三轴水泥搅拌桩。由此可见，五轴水泥搅拌桩技术无论在施工的准确性、操作的便捷性、施工质量保证性、时间的高效性等方面都优越于双轴和三轴水泥搅拌桩，未来五轴水泥搅拌桩将具有广阔的市场发展空间。MJS工法MJS工法(MetroJetSystem)又称全方位高压喷射工法，最初是为了解决水平旋喷施工中的排浆和环境影响问题而开发出来的，之后由于其独特优势和工程需要，又应用到倾斜和垂直施工上。MJS工法在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用了独特的多孔管和前端造成装置(习惯称之为Monitor)，实现了孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，大幅度减少对环境的影响，而地内压力的降低也进一步保证了成桩直径。该工法是与SMW工法类似的一种新型加固地基工法，在上海已广泛多处应用。工艺特点：1.可以“全方位”进行高压喷射注浆施工。2.桩径大，桩身质量好。3.对周边环境影响小，超深施工有保证。4.泥浆污染少。N-JET工法日本在2009年新开发的N-JET工法，它的特点是一次可以喷8米范围，深度可以达到100米，能达到非常好的止水效果。目前在国内还没有实施这种工法的设备。也是我们今后发展的一个方向。TRD工法机TRD工法（Trench－Cutting＆Re-mixingDeepWallMethod），中文叫法比较多，最早叫“混合搅拌壁式地下连续墙施工法”，后陆续有文献称其为：原位置上混合搅拌壁式地下连续墙施工法，水泥加固土地下连续墙浇筑施工法等。该工法由日本90年代初开发研制，是能在各类土层和砂砾石层中连续成墙的成套设备和施工方法。其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中，然后作水平横向运动，同时由链条带动刀具作上下的回转运动，搅拌原土并灌入水泥浆，形成一定厚度的墙体，以取代目前常用的高压喷射灌浆，单轴和多轴混泥土搅拌桩组成的柱列式地下连续墙。其主要特点是成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好。刀具的安装TRD工法机水平切削工作图超低双轮铣在日本双轮铣是地下深基础施工中的重要设备，在基坑的围护中，超低双轮铣可以在空间较小的室内进行施工，满足各种工况施工工程需求。咬合桩止水工法效果图日本多轴海上搅拌船日本海上水泥深层搅拌船（CDM）CDM工法是将水泥浆作为固化材料，通过深层搅拌装置将其与泥土充分混合形成复合地基，以此提高原地基“防滑动、防渗透和防沉降变形”的能力，在日本得到广泛的应用。海上CDM工法是日本针对深水区域开发的一种软基处理工法，该工法在日本的软基处理中占有重要的地位。海上CDM工法是应用CDM船舶（一般通过船舶改造）在海上进行施工，其搅拌装置可以达到8轴。处理能力最强的CDM船舶大部分建造于79年代末85年代初，其一次处理面积高达6m2及以上,处理深度水面下70m,每小时处理100～250m3。日本DCM3专为工程设计建造日本多轴海上搅拌船DCM8由打桩船改造利用现有资源改造不但可以降低费用，而且可以赢得时间。CMC8由起重船改造泥浆处理专用设备泥浆在地下深基础施工中具有重要的意义。它起到护壁，润滑钻头的作用，可有效防止槽、孔壁的坍塌。但废弃的泥浆如果不加以处理，不但会造成资源的浪费，还会导致环境污染。泥浆的处理一般有沉淀法和用泥浆设备处理。沉淀法效率，低占地面积大下且不太环保，在大型基坑工程中不宜使用。而用泥浆处理专用设备不但效率高，而且能实现泥浆的循环使用，同时不污染环境。在强调环保的当下，使用泥浆处理专用设备将成为趋势。布袋式泥浆处理设备离心式泥浆处理设备离心式泥浆处理设备离心式泥浆处理设备如图是日本离心式泥浆处理设备，通过该设备的螺旋离心作用和化学剂将固体与液体分离再进行下一步的处理，离心式泥浆处理设备是唯一可以将固体与液体分离的设备。但是设备和化学剂成本较高。泥浆处理设备流程泥浆处理施工流程图泥浆经过离心式处理，再经过化学剂安定液、分级、脱水处理，一部分循环利用，一部分变为废渣处理。压榨式泥浆处理设备泥浆处理后的效果处理之后的废渣可以达到运输状态振动筛选设备振动筛利用高频振动作用将流经筛布上泥浆中的固体颗粒分离。振动筛的筛布有多种孔眼型号,一般使用100目(可分离粒径0.15mm以上的颗粒)或更粗的筛布,现场使用最密的筛布为200目，筛布的更换费用较高。振动筛选设备简易原理图振动筛选设备日本工地实际应用情况28THEEND