《渠式切割水泥土连续墙技术规程》条文说明

3  基本规定

5．1 一般规定

5．1．1 施工前应收集如下资料：
    1 施工区域的地形、地质、气象和水文资料；
    2 邻近建筑物、地下管线、轨道交通设施和地下障碍物等相关资料；
    3 测量基线和水准点资料；
    4 环境保护的有关规定。
    以此为基础查明障碍物的种类、分布范围及深度，必要时用小螺钻、原位测试和物探手段查明。对于重要工程，也可针对围护结构的施工范围进行施工勘察。对于浅层障碍物，宜全部清除后回填素土，然后进行渠式切割水泥土连续墙的施工；对于较深障碍物，尽量清障。当场地紧张，周边环境恶劣，障碍物较深、较多不具备清障条件时，强行施工将造成刀具卡链、刀具系统损坏以及埋入，刀具立柱无法上提等现象，严重损伤机械设备并造成经济损失。因此，该种情况下不应采用渠式切割水泥土连续墙。
    进行现场勘察时需整理、核对勘察内容，表3为现场勘察项目实例。

表3 现场勘察项目实例

5．1．2 施工组织方案除了包括工期、施工设备的配置、主要材料与数量、施工顺序、人员组织、场地布置、质量控制及安全、环保措施外，还应包括下列内容：
    1 渠式切割机的施工操作规定。该规定应根据设备性能、地质条件和施工要求制定，包括：设备操作步骤和要点、主要施工参数的控制方法、步进距离、刀具链条的旋转速度以及应急预案等。
    2 根据基坑的平面形状，确定施工段和施工顺序，明确每一个施工段的起始位置、链状刀具拔出位置以及全部施工完成后刀具的拔出位置。
    3 根据环境保护要求，明确环境保护措施，通过施工方法、切割液、固化液、开放长度和施工速度的合理控制，在确保环境安全基础上，提高施工工效。
    4 信息化施工及应急预案。

5．1．3 施工时必须注意噪声、振动、泥土的飞散和流失、地基沉降等对周边环境的不良影响。大量现场施工过程的测试表明，正常施工时，渠式切割水泥土连续墙施工全过程的噪声一般在85dB以下，对周边的振动影响不明显。施工过程，链状刀具内部的多段式测斜仪能监控墙体的垂直状态，根据监控情况，合理操作，使墙体的垂直度满足要求，同时结合成墙速度和开放长度控制，尽量减少对周边环境的影响，确保周边建筑物及设施的安全和正常使用。

5．1．5 采用三步施工法时，各个施工循环中，需注入切割液与固化液。对于黏土地基，排出的泥土量与注入液的体积基本相当；对于砂、砾地基，切割地基土时排出的泥土量较少，在回行、搭接切割和墙体建造过程中排出的泥土量增多。泥土产生量与以下因素有关：
    1 土质条件；
    2 注入量；
    3 链状刀具的清洗水； 
    4 场地内泥土中离析出的水。
    现场产生的泥土应及时清理，保持现场的文明、整洁。

5．2 施工准备

5．2．1 渠式切割机重量重且机架系统单边悬挂于主机上，距离开挖沟槽越近，沟槽侧壁的负荷越大；同时渠式切割机为连续切割、搅拌作业，成墙长度及时间长，对周边土体将产生扰动。因此，渠式切割机施工作业时，应复核地基表层的承载力是否满足使用要求，防止产生因地基稳定性不足而造成上部沟槽坍塌，对周边环境产生不利影响。
    此外，当施工位置地基软弱，产生沉陷和地基失稳问题时，渠式切割机主机下沉，导致施工中的链状刀具发生异常变形，产生异常应力，使得施工精度与生产效率显著下降，严重时导致设备损坏。
    起重机起吊和拔出刀具立柱时，表层地基的压应力最大，尤其是近沟槽部位，因此通常需要对起重机履带正下方的地基承载力进行复核和处理。
    沟槽边放置定位钢板对其上荷载产生压应力分散作用，一定程度上可提高表层地基的承载力。

5．2．3 导墙具有定位、保证浅层土体稳定、便于机械操作和型钢插入等功能，导墙底部的土体应有一定的承载能力，应根据施工荷载大小及土层条件进行复核，必要时采取浅层地基处理措施，如换填、注浆等。 

5．3 施工设备 

5．3．1 以某一特定工程为例，渠式切割水泥土连续墙施工主要有表4施工机械及设备；图2为渠式切割机示意图。

表4 施工机械及设备构成 

5．3．2 渠式切割机由主机和刀具系统组成。主机包括底盘系统、动力系统、操作系统、机架系统。主机底盘下设履带，用两条履带板行走；底盘上承载主机设备。动力系统包括液压和电力驱动系统。操作系统包括计算机操作系统、操作传动杆以及各类仪器仪表。机架系统在履带底盘上设置有竖向导向架和横向门型框架。横向门型框架上下设有2条滑轨，下滑轨铰接于主机底盘上，上滑轨由背部的液压装置支撑锁定于垂直位置上。根据待建设墙体的需要，门型框架通过液压杆可在30°～90°范围内旋转，从而进行与水平面最小成30°的斜墙施工。
    渠式切割机的操纵室应设置机械的监控装置，操作人员可以在操纵室内观察机具各部位的工作状态。为防止操纵人员疲劳工作，渠式切割机还应装有自动切削控制系统的附属设备。此外，切削、搅拌较硬土层时，一旦刀具系统产生较大变形，操作人员强行操作出现水平推力超出限值时，渠式切割机械应有自动停机功能，防止设备损坏。

图2 渠式切割机示意

1-竖向导向架；2-横向门型框架；3-背部斜撑；4-操纵室；5-链状刀具；6-刀具立柱

5．3．3 由刀具立柱、刀具链条、刀头底板和刀头组成的刀具系统统称为链状刀具。刀具立柱设置于渠式切割机机架内，其上安装刀具链条。 
    刀头底板位于刀具链条上，具有不同的规格，宽度为325mm～875mm。渠式切割机通过改变刀头宽度，形成以50mm为一级，宽度变化范围为450mm～850mm的水泥土连续墙。
    刀头底板上安装有数个可拆卸刀头，具体刀头数量由刀头底板的排列方式确定，以保证墙体宽度方向能全断面覆盖有刀头。可拆卸刀头在切削施工中磨损后，可方便地拆卸、更换，有效地降低了维护成本和维护人员的劳动强度，提高了设备的工作效率。

5．3．4 渠式切割水泥土连续墙浆液包括切割液和固化液。浆液制备装置包括水泥筒仓、钢制水槽、计量器具、搅拌机以及泵机等，以上设备型号选择时应保证具有充足的容量与浆液制备能力，满足每日浆液最大需求量。为了保证浆液的质量，浆液制备和注入的各个环节宜采用全自动化设备，不宜采用手工操作。全自动浆液制备装置不仅能够进行原材料、浆液注入量的全自动量测，并且可根据实际施工墙体的体积调整注入量。

5．4 材 料

5．4．1 切割液是指为了使被切割土体流动化，在切割时注入的由水、膨润土和其他混合剂等构成的液体。由于在切割土体和切割液混合构成的泥浆中刀具链条需要转动或者长时间停止，因此必须减小混合泥浆对刀具链条的抵抗作用。切割液的配合比应通过试验确定，表5给出了一般情况下切割液的配合比；遇有含盐类土或土中溶解金属阳离子较多时，膨润土的保水性能将受到影响，必须通过试验配制切割液。添加膨润土后，泥浆中的钙离子会促进固化液产生早期凝结(胶状化)，在水泥土墙施工中应予以注意。

表5 切割液的配合比(每1m³土体)

    注：1 切割液的配合比应通过试验确定，本表仅供参考。
        2 括号内的数字是指添加了增粘剂的量。
    表6给出了切割液的配合调整原则。为了保证泥浆具有一定的流动性和浮力，混合泥浆中的细颗粒需具有一定的浓度。因此需要在切割液中加入一定的粒组调整材料，同时添加防止脱水与胶状化的各种添加剂。对于黏土成分较少的碎石土，应保证一定的细颗粒浓度，需要添加粒组调整材料；砂性土地基中大深度施工时，应掺入减少脱水的添加剂。

表6 切割液的配合调整原则

    注：1 当没有粒组级配数据时，可参考勘察柱状图。特别是当溶解阳离子影响较大时，关于黏土层的成因要特别注意。 
        2 d50为平均粒径，指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50％，单位mm。

5．4．2 固化液的主要材料为普通硅酸盐水泥，工程中水泥土强度要求提高时，应增加水泥的掺入量或提高水泥的强度等级。
    在黏粒含量较高时可掺加提高固化液混合泥浆流动性的外加剂(流动化剂)。施工中需要延长固化液混合泥浆的凝固时间时，应添加缓凝剂，以防链状刀具在泥浆中抱死，无法启动或损坏设备。
    常用的固化液配比可按表7执行。 

表7 渠式切割水泥土连续墙固化液配比表(q_u＝800kPa时)

5．5 施工工艺

5．5．1 渠式切割水泥土连续墙的垂直度高，墙面平整度好，通过链状刀具内安装的多段式倾斜仪可以对墙体进行平面内和平面外实时监测以控制垂直度，从而实现高精度施工。渠式切割水泥土墙体垂直偏差应小于1／250。图3为渠式切割水泥土墙施工顺序示意图。
    1 主机施工装置连接，直至带有随动轮的链状刀具节抵达待建设墙体的底部；
    2 主机沿沟槽方向作横向移动，根据土层性质和刀具各部位的工作状态，选择向上或向下的切割方式；切割过程中由链状刀具底部喷出切割液和固化液；在链状刀具旋转作用下切割土与固化液混合搅拌； 
    3 主机再次向前移动，在移动的过程中，将型钢按设计要求插入已施工完成的墙体中，插入深度用直尺测量；

图3 施工顺序示意

    4 施工间断而链状刀具不拔出时，须进行刀具养护段的施工；
    5 再次启动后，回行切割和先前的水泥土连续墙进行搭接切割。
    刀具立柱由刀具立柱节组装而成。刀具立柱节、刀具链条、刀头底板和刀头组成链状刀具节。链状刀具安装前，场地的平整度、地基的承载力需满足机架平稳、平正的施工要求。
    图4为链状刀具组装示意图，其顺序如下：
    1 首先将带有随动轮的链状刀具节与主机连接，切割出可以容纳1节链状刀具的沟槽(图4a)；
    2 切割结束后，主机将带有随动轮的链状刀具节提升出沟槽，往与施工方向相反的方向移动；移动至一定距离后主机停止，再切割1个沟槽，切割完毕后，将带有随动轮的链状刀具节与主机分解，放入沟槽内，同时用起重机将另一节链状刀具放入预制沟槽内，并加以固定(图4b)；
    3 主机向放入预备沟槽内的链状刀具节移动(图4c)；
    4 主机与预备沟槽内的链状刀具节相连接，然后将其提升出沟槽(图4d)； 
    5 主机带着这一节链状刀具向放在沟槽内带有随动轮的链状刀具节移动(图4e)
    6 主机移动到位后停止，与带有随动轮的链状刀具节连接，同时在原位进行更深的切割(图4f)； 
    7 根据设计施工深度的要求，重复图中b～f的顺序，直至完成施工装置的架设。

图4 链状刀具组装示意 

1-预备沟槽；2-支承台；3-起重机

    链状刀具设置于主机的机架系统内，驱动轮可沿竖向导杆上下移动，用以提升和下放链状刀具。驱动轮的旋转带动刀具链条运动，从而切割、搅拌和混合原状土体。同时竖向导杆和驱动轮也可沿横向架滑轨横向移动，带动链状刀具作水平运动。当驱动轮水平走完一个行程后，解除压力成自由状态。主机向前开动，相应的驱动轮回到横向架的起始位置，开始下一个行程，如此反复直至完成墙体施工。

5．5．2 根据施工机械是否反向施工以及何时喷浆的不同，渠式切割水泥土连续墙施工工法有一步施工法、两步施工法、三步施工法三种。表8列出了三种施工方法的特征。

表8 三种施工方法的特征

    一步施工法在切割、搅拌土体的过程中同时注入切割液和固化液。三步施工法中第一步横向前行时注入切割液切割，一定距离后切割终止；主机反向回行(第二步)，即向相反方向移动；移动过程中链状刀具旋转，使切割土进一步混合搅拌，此工况可根据土层性质选择是否再次注入切割液；主机正向回位(第三步)，链状刀具底端注入固化液，使切割土与固化液混合搅拌。两步施工法即第一步横向前行注入切割液切割，然后反向回行并注入固化液。
    两步施工法施工的起点和终点一致，一般仅在起始墙幅、终点墙幅或短施工段采用，实际施工中应用较少。一般多采用一步和三步施工法。三步施工法搅拌时间长，搅拌均匀，可用于深度较深的水泥土墙施工；一步施工法直接注入固化液，易出现链状刀具周边水泥土固化的问题，一般可用于深度较浅的水泥土墙的施工。

5．5．3 开放长度越长，当施工的墙体长度一定时，机械回行搭接切割的次数就越少，效率也越高；但越长对周边环境的影响大。邻近场地周边有待保护的建(构)筑物或其他荷载时，需要对开放长度进行现场试验，必要时进行槽壁稳定分析，分析方法与钢筋混凝土地下连续墙槽壁稳定分析方法相同。

5．5．4 渠式切割水泥土连续墙施工时，应控制成墙速度，即每次切割的前进距离。前进距离过大，容易造成墙体偏位、卡链等现象，不仅影响成墙质量，而且对设备损伤大。

5．5．5～5．5．7 鉴于链状刀具拔出和组装复杂，操作时间长，当无法24h连续施工作业或者夜间施工须停止时，链状刀具可直接停留在专门的养护段中。待第二天施工时再重新启动，继续施工。为此，当天施工完成后，还需再进行链状刀具养护段的施工。此时，养护段注入切割液时可根据养护时间的长短，确定是否掺加适量的外加剂，以防第二天施工时链状刀具抱死，无法正常启动。

5．5．8 机械须反向行走的工况，除停机后再次启动外，还包括三步施工法中的第二步等。上述情况下，后幅墙体与前幅墙体均应进行搭接切割施工，以防出现冷缝，确保渠式切割水泥土连续墙的均匀性、连续性和防渗止水效果。

5．5．9 切割较硬土层时，水平推进力大，刀具系统较易产生变形，此时可采取刀头底板排列加密、刀头加长等措施，以增强每次步进的切割能力。如原刀头底板间距为1200mm，可加密至600mm。
    当墙体深度深且土质较硬时，墙体底端阻力大，链状刀具运行过程中产生较大偏位和变形，墙体底部存在三角土体。强行运动将造成水平推力过大现象，操作不当甚至损害设备。此时，应根据渠式切割机的实时监控和显示系统，机械回行一小段距离，沿导向架上提链状刀具至顶点，驱动轮反转切割搅拌土体并同时向下运动，如此反复，切除底部的三角土体。

5．5．10～5．5．13 一般情况下，在施工完成的墙段端部拔出链状刀具。当需要插入型钢时，为了不影响转角型钢的插入，在场地条件允许的前提下，宜在墙体端部以外继续切割搅拌土体，形成避让段，避让长度不宜小于3m。
    链状刀具拔出作业时，应在墙体施工完成后立即与主机分离。根据链状刀具的长度、起重机的起吊能力以及作业半径，定链状刀具的分段数量。
    链状刀具拔出过程中应防止混合泥浆液面下降，为此，应注入一定量的固化液，固化液填充速度应与链状刀具拔出速度相匹配。拔出速度过快时，固化液填充未及时跟进，混合泥浆液面将大幅下降，导致沟壁上部崩塌，机械下沉无法作业；同时链状刀具底端处形成真空，影响墙体质量。反之，固化液填充速度过快，注入量过多会造成固化液的满溢，产生不必要的浪费。
    一般，链状刀具拔出时的固化液注入量为：

    式中：V——固化液注入量；
          A_P——链状刀具的横截面积；
          L_s——刀具切割深度。
    考虑链状刀具的刚度以及再次施工时组装的需要，拔出后的链状刀具应进一步拆分成各个刀具节。操作人员应仔细检查链状刀具节的每个组件，包括刀具链条、刀具底板、刀头的磨损和损耗，对受损刀具进行保养和维修，损伤部件及时更换。

5．6 型钢加工、插入与回收

5．6．2 减摩剂完全熔化且拌和均匀后，才能涂敷于H型钢的表面，否则涂层不均匀，易剥落。遇雨雪天，型钢表面潮湿，应先用抹布将型钢表面擦干，采用加热措施待型钢干燥后方可涂刷减摩剂；不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将导致涂层剥落。H 型钢表面涂刷完减摩剂后若出现剥落现象，须将其铲除，重新涂刷减摩剂。

5．6．5 一般情况下，固化液配合比适当、型钢插入时间合适时，型钢依靠自重都能在已施工完成的墙体中顺利插入。但在黏性成 分少的砂性土中，墙体底部会产生土颗粒沉积。此时，宜在导向架协助下用静力方式将型钢插入到位。应避免采用自由落体方式下插型钢，该种方式型钢容易发生偏转，垂直度控制差，难以保证型钢插入位置的准确性。采用振动方式下插型钢时，对周边环境的影响大，墙体位置附近有待保护的建筑物和管线时，应慎用。

5．6．6 型钢起拔过程中，将对周边环境产生一定的扰动。为控制起拔速度，尽可能减少对周边环境的影响，需继续进行围护结构和周边环境的监测。

5．6．7 型钢使用过程中，不仅因基坑侧向变位产生挠曲变形，而且起拔也导致型钢产生伸长变形，尤其是在粉土、砂土地层中，型钢起拔的变形量较大。上述变形使型钢截面尺寸减小，韧性降低，脆性增加，型钢强度也有所下降。因此，型钢回收后，不仅应校正其平直度，复核其截面尺寸，而且应复核强度，确保型钢重复利用的安全性。