依托深圳地铁7号线福民站、皇岗村站、华新站南端及黄木岗站地连墙入中微风化岩层厚且存在大倾角陡坡岩、超宽管线群和锚杆锚索导致地连墙施工技术难度大的问题，开展了“复杂环境深厚基岩地连墙施工成套技术”的研究，主要研究内容包括潜孔锤预钻或预爆破后冲击钻钻进的深厚基岩快速成槽技术、基于摩擦面式钻头和预制钢套筒导向的大倾角陡坡岩地连墙成槽技术、超宽管线群“一槽三笼” 地连墙施工技术、泥浆下锚杆锚索快速切割技术、深厚基岩地连墙“轨道定位、槽内泥浆循环、气举清孔、试笼检测、接头施工”施工新技术、基于该絮凝剂+机械脱水的废弃泥浆泥水分离技术。

前言
我国珠三角等地区城市地质以不同风化程度的花岗岩为主，地铁施工中车站围护结构地下连续墙（地连墙）普遍入中微风化花岗岩，且地下条件复杂。如深圳地铁7号线福民站、皇岗村站、华新站南端（华强北4～6区）及黄木岗站入中微风化岩最厚达139 m，岩石强度最高为132 MPa，且存在大倾角（45°）陡坡岩、不能改迁的超宽（宽度为12 m）管线群以及邻近既有建筑基坑多束锚索侵入槽内，导致复杂环境条件下深厚基岩成槽十分困难，严重制约地铁车站的施工进度。同时，地连墙施工中产生大量的废弃泥浆，运输处理费用高，且影响文明施工，甚至引起施工安全事故。因此，开展“复杂环境深厚基岩地连墙施工成套技术”的研究具有重要意义。

本课题采取的研究方法为现场试验或室内试验。通过现场工艺试验，确定最佳硬岩成槽机具配置和工艺方法；通过现场水下试验，研发锚杆锚索切割机具；通过现场工艺试验，确定管线下地连墙成槽、钢筋笼下设及混凝土浇筑工艺；通过现场试验，设计钻机定位轨道和槽内循环装置、气举清孔工艺；通过现场对比试验，确定最佳接头施工工艺；通过室内试验，对废弃泥浆成分进行测试分析，研发设计一种以天然矿物为主要成分的泥浆絮凝剂，并在实验室进行泥浆絮凝试验，确定絮凝最佳工艺条件。

“复杂环境深厚基岩地连墙施工成套技术”的主要研究内容如下：

（1）深厚基岩快速成槽技术。通过对深厚基岩进行的潜孔锤预钻孔、冲击钻与手把钻、钢丝绳成槽机和液压成槽机以及预爆破不同成槽机具及其工艺对比研究，并针对陡坡岩成槽中出现的卡钻问题研制了新型摩擦面式钻头，解决了深厚基岩快速成槽技术难题。

（2）超宽管线群下地连墙施工技术。针对不能迁改的横跨地连墙的超宽管线群，提出了管线保护技术以及管线下成槽、钢筋笼吊装和混凝土浇筑工艺技术等，形成了超宽管线群下地连墙施工技术。

（3）泥浆下锚杆锚索快速切割技术。针对侵入地连墙的锚杆锚索，研制泥浆下专用切割机具，包括地面控制系统和泥浆下锚杆锚索定位切割系统，解决了锚杆锚索侵入地连墙在泥浆中进行快速切割的技术难题。

（4）深厚基岩地连墙施工新技术。研究形成了成槽轨道定位技术、槽内泥浆循环技术、气举清孔技术、试笼检测技术和接头施工技术。

（5）废弃泥浆泥水分离技术。研制了由无机组分和有机组分共同复配而成的泥浆絮凝剂，并基于该絮凝剂+机械脱水研究了废弃泥浆泥水分离技术，解决了繁华城区轨道交通车站地连墙施工中产生的大量废弃泥浆处理费用高的难题。

本课题研究共获批省部级工法4项，申请专利11项、授权发明专利2项、授权实用新型专利6项，获省部级科学技术奖2项。课题成果成功应用于深圳地铁7号线福民站、皇岗村站、华新站南端和黄木岗站等地连墙施工，突破了深厚基岩等复杂条件与地质条件制约工程进度的瓶颈，提高了施工工效，并推广应用到深圳地铁4号线延长线、10号线和12号线等类似工程，取得了较好的社会、经济效益。

本书第1章、第3章和第7章由宋卫强撰写，第4章、第5章和第9章由李围撰写，第2章和第6章由刘文丽撰写，第8章由段景川撰写，全书由李围统稿并担任通讯作者。

本书在撰写过程中参阅了许多学者发表的论著，在此表示真诚的感谢！

由于时间仓促和水平有限，书中难免出现错误或表述不妥之处，诚恳期望同行专家及读者批评指正，作者在此表示衷心的感谢！


作者
2019年3月于深圳

目录

第1章绪论1
1.1立项的背景和目的1
1.2研究现状3
1.3研究内容14
1.4研究方法及技术路线16

第2章依托工程概况20
2.1工程概况20
2.2工程地质和水文地质31
2.3工程重难点39

第3章地连墙施工工艺42
3.1地连墙施工工艺流程42
3.2施工准备43
3.3成槽48
3.4泥浆搅拌、回收及废浆处理53
3.5钢筋笼加工及下设55
3.6地连墙接头施工59
3.7水下混凝土浇筑60
3.8墙趾注浆62

第4章深厚基岩快速成槽技术63
4.1概述63
4.2潜孔锤预钻孔工艺研究64
4.3成槽机施工工艺研究70
4.4冲击钻施工工艺研究75
4.5预爆破工艺研究82
4.6陡坡岩成槽技术85

第5章超宽管线群下地连墙施工技术102
5.1概述102
5.2管线保护技术103
5.3超宽管线群下成槽104
5.4钢筋笼加工106
5.5钢筋笼下设与混凝土浇筑106

第6章泥浆下锚杆锚索快速切割技术108
6.1锚杆锚索分布情况108
6.2锚索处理方法109
6.3泥浆下锚索切割机具研发111
6.4泥浆下锚杆锚索快速切割工艺114

第7章深厚基岩地连墙施工新技术119
7.1成槽轨道定位技术119
7.2槽内泥浆循环技术121
7.3气举清孔技术123
7.4试笼检测技术126
7.5接头施工技术131

第8章废弃泥浆泥水分离技术139
8.1废弃泥浆组分及理化性质测试分析139
8.2新型泥浆絮凝剂研发145
8.3废弃泥浆泥水分离室内试验148
8.4废弃泥浆泥水分离现场试验151
8.5废弃泥浆泥水分离工艺154
8.6废弃泥浆泥水分离工艺优化研究157

第9章研究结论与成果163
9.1主要研究结论163
9.2经济社会效益165
9.3研究成果168

参考文献170

宋卫强，男，1983出生，河南省林州人，2004年毕业于黄河水利职业技术学院公路与桥梁专业，高级工程师职称，现任中国电建市政建设集团轨道工程公司总经理。先后参与了多条公路工程、山东青岛滨海海底隧道连接线工程、山东青岛双积公路和海湾大桥红岛连接线工程、天津外环线东北调线工程、武汉地铁11号线工程、深圳地铁12号线工程，发表论文数篇，获授权实用新型专利10项，省部级工法8项。 李围，男，贵州德江人，1979出生，2006年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业获工学博士学位，教授。荣获贵州省优秀青年科技人才，瑞士联邦理工大学访问学者。国家自然科学基金同行评议专家、《工程力学》和《岩土工程学报》EI收录期刊审稿人。先后主持省部级课题4项，主持地铁和公路隧道施工技术研究横向项目10余项，发表论文60余篇、第一作者EI收录9篇、第一作者核心期刊20余篇，获授权发明专利1项、申请发明专利10余项，获中国施工企业管理协会科学技术奖特等1项、贵州省科技进步三等奖1项、全国商业科技进进步奖三等1项。出版专著《城市轨道交通快速铺轨关键设备研制与应用》等十余本。 刘文丽，男，陕西省榆林人，1983年11月21日出生，2005年毕业于黄河水利职业技术学院公路与桥梁专业，高级工程师职称，现任中国电建市政建设集团轨道工程公司副总工程师、深圳地铁12号线土建七工区项目总工程师。先后参与了内蒙古多条公路工程、青岛女岛疏港公路工程、地铁多条线工程，发表论文数篇，获授权发明专利1项、实用新型专利16项、公司级经济技术创新成果12项，省部级工法8项、中国施工企业管理协会科学技术创新成果2项、QC成果3项。发表论文数篇，参与的科学技术研究项目《岩溶承压强富水地铁基坑施工关键技术研究》和《地下连续墙预制钢套筒导向嵌岩施工工艺》获得中电建科学技术进步奖。段景川，男，1987年出生，湖南常德人，汉族，中共党员，西南交通大学桥梁与隧道工程专业硕士，工程师，现任中电建南方建设投资有限公司工程管理部部员。自2013年7月参加工作以来，先后参与了深圳地铁多条线工程的建设工作，对岩土工程及铺轨施工有深入的研究与见解，参与获得省政府、行业协会、电建集团等各级科学技术奖7项，获得专利9项，出版专著《地铁隧道下穿公路诱发地层变形理论与控制》等3本，在公路交通科技、隧道建设等学术期刊上发表论文11篇。​

“复杂环境深厚基岩地连墙施工成套技术”的主要研究内容如下：
（1）深厚基岩快速成槽技术.对不同成槽机具及其工艺进行对比研究，主要包括潜孔锤预钻孔工艺、冲击钻与手把钻钻进工艺、钢丝绳成槽机和液压成槽机基岩施工工艺以及基岩爆破施工工艺。同时，研制新型摩擦面式钻头，解决陡坡岩钻进施工中出现的卡钻的技术难题。
（2）超宽管线群下地连墙施工技术.针对不能迁改的横跨地连墙的超宽管线群，研究管线下地连墙施工工艺，包括管线保护技术、管线下成槽工艺、管线下钢筋笼吊装工艺、管线下混凝土浇筑工艺等。
（3）泥浆下锚杆锚索快速切割技术.针对侵入地连墙的锚杆锚索，研制泥浆下专用切割机具，包括地面控制系统和泥浆下锚杆锚索定位切割系统，解决锚杆锚索侵入地连墙在泥浆中进行快速切割的技术难题。
（4）深厚基岩地连墙施工新技术. 成槽轨道定位技术、槽内泥浆循环技术、气举清孔技术、试笼检测技术和接头施工技术。
（5）废弃泥浆泥水分离技术.研制由无机组份和有机组份共同复配而成的泥浆“絮凝剂”，并基于该絮凝剂+机械脱水研究废弃泥浆泥水分离技术。
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