地下連續墻在超深豎井工程中的應用

夏先科 李 盈

(上海遠方基礎工程有限公司，上海 200436)

自1958年我國水利部門引進地下連續墻施工技術以來，經過幾十年的快速發展，地下連續墻施工設備得到較大改進，其性能也隨之大幅提升。伴隨不同的施工設備的出現及各種設備的組合施工，相應的施工工藝也應運而生。傳統的成槽施工設備為沖擊鉆機，隨后出現液壓抓斗、雙輪銑等大型機械，大大提高了地下連續墻施工效率和成槽質量。由于地質條件的特殊性，單一成槽設備往往不能完成全部成槽施工，而是要針對不同地層及不同設計深度，配備兩種或多種成槽設備組合施工才能高效、高質量的完成成槽工作。筆者以滇中引水龍泉倒虹吸接收井工程為例，分析“抓銑結合”施工工藝在超深豎井工程中的應用。

1 工程概況

龍泉倒虹吸上接龍泉隧洞、下接昆呈隧洞，倒虹吸全長5 060 km，倒虹吸采用盾構施工。接收井工程位于灃源路與昆曲高速交叉口西側，接收井設計為圓形結構，支護形式采用1.5 m厚地下連續墻，地下連續墻軸線半徑9.25 m，基坑開挖深度78.3 m，成槽深度96.6 m，接頭形式為銑接頭。

2 地質條件

場地淺表部覆蓋土層由第四系素填土(Qml)、沖洪積(Qal+pl)粉質黏土、黏土及粉土、沖湖積(Qal+l)粉質黏土、黏土、粉土及泥炭質土組成，下伏基巖為強風化石灰巖，基巖的層頂埋深69.2 m～87.10 m。現據鉆探、原位測試及土工試驗成果，自上而下將場地內出露的土巖層細分為四個單元層位，各土(巖)層工程地質特征描述及空間分布情況詳見表1。

3 地下連續墻設計參數

如圖1所示，接收井地下連續墻共計14幅。Ⅰ,Ⅱ期槽段各7個，其中P1,P2,P3為Ⅰ期槽段，S為Ⅱ期槽段，接頭為銑接頭。地下連續墻成槽深度96.6 m，墻深94 m，地下連續墻墻頂埋深2.6 m，混凝土設計強度等級C35。本工程地下連續墻成槽垂直度要求為1/650，結合成槽深度，槽段最大允許偏差為14.9 cm。地下連續墻具體參數表見表2。

表1 各土(巖)層工程地質特征表

表2 地下連續墻參數表

4 施工工藝

本工程地下連續墻設計深度超深，加之地質條件特殊，施工難度較大，而且本工程對成槽垂直度要求極高。為控制成槽垂直度，保證鋼筋籠順利入槽，本工程對成槽施工工藝選擇及成槽設備選型較為苛刻。本工程采用“抓銑結合”施工工藝，成槽機選用國內優秀的金泰SG70成槽機，銑槽機選用俄國寶峨BC40雙輪銑槽機。兩種成槽機械均配備垂直度控制系統，既能實時監控成槽垂直度，又能及時進行糾偏。抓銑結合施工工序見圖2。圖中：P1,P2,P3整體為Ⅰ期槽段，S為Ⅱ期槽段；Ⅰ,Ⅱ期槽段接頭為銑接頭形式；Ⅰ期槽段中P1，P2為第一、第二抓，P3為第三抓。

根據槽段分幅，Ⅰ期槽施工工序為：1)成槽機施工第一抓P1至74 m；2)成槽機施工第二抓P2至74 m；3)銑槽機施工第一抓P1至設計深度；4)銑槽機施工第二抓P2至設計深度；5)成槽機施工第三抓P3至74 m；6)銑槽機施工第三抓P3至設計深度；7)銑槽機清底。

采用跳槽法將兩幅Ⅰ期槽段施工結束后，對中間一幅Ⅱ期槽進行銑槽施工，銑槽機自上而下銑削兩幅Ⅰ期地下連續墻部分混凝土，直至設計槽深。Ⅱ期槽S施工示意圖見圖3。

5 “抓銑結合”施工工效分析

結合本工程地層構造及成槽設備性能，Ⅰ期槽段地下連續墻單元槽段74 m以淺采用SG70成槽機施工，74 m至槽底設計深度采用BC40銑槽機施工。由于施工槽段對垂直度要求較高，故對成槽速度進行控制。

成槽機施工深度74 m，完成第一抓及第三抓的平均有效時間為29.42 h，平均成槽速度為2.5 m/h。第三抓的平均有效時間為6.65 h，平均成槽速度為11.1 m/h。

銑槽機施工深度為74 m～96.6 m，局部槽段施工深度達97 m。銑槽機完成第一抓及第三抓的平均有效時間為15.19 h，平均成槽速度為1.5 m/h。銑槽機完成第三抓的平均有效時間為9.72 h，平均成槽速度為2.3 m/h。

綜上，本工程完成一幅Ⅰ期槽段總體平均有效施工時間為105.59 h，其中成槽機平均有效施工時間65.49 h，銑槽機平均有效施工時間40.1 h。但在實際施工過程中，由于機械設備維修、保養、槽段糾偏、修槽、其他原因造成的窩工等，機械設備的使用率僅為34.7%。

Ⅱ期槽段施工需要銑槽機切削混凝土施工，由于混凝土強度較高，加之對成槽垂直度控制，Ⅱ期槽銑槽機平均有效時間為123.65 h，平均成槽速度為1.28 m/h。機械使用率為35.2%。

6 鋼筋籠定位與吊裝

本工程地下連續墻采用銑接頭工藝，Ⅰ期槽段鋼筋籠下放入槽需進行定位，防止Ⅱ期槽雙輪銑施工過程中銑削到Ⅰ期地下連續墻內鋼筋。鋼筋籠定位采用PVC波紋管固定在鋼筋籠兩端，每隔5 m設置一段，每段長5 m。鋼筋籠定位控制見圖4。

本工程Ⅰ期槽段鋼筋總長94 m，總體重量達127.4 t。由于鋼筋籠整體長度長、重量大，故采用分節吊裝施工工藝。同時為保證吊裝施工安全，經過吊裝驗算及專家論證，最終確定選用500 t級履帶吊作為主吊，180 t級履帶吊作為副吊。分節吊裝鋼筋籠吊點布置為橫向4點，縱向5點(主吊2點，副吊3點)。鋼筋籠分節情況見表3。

表3 鋼筋籠分節配置表

槽段籠寬/m籠長/m總重量/t上節鋼筋籠下節鋼筋籠長度/m重量/t長度/m重量/tⅠ期槽5.93694127.44653.84873.6Ⅱ期槽2.6009468.14623.14845

鋼筋籠吊裝入槽工序為：1)吊裝下節鋼筋籠，下放入槽；2)吊裝上節鋼筋籠，在槽口位置與下節鋼筋籠進行對接；3)鋼筋籠整體下放入槽。

由于鋼筋籠整體長度較長，下放入槽過程中要割除鋼筋籠導管倉內桁架筋等措施鋼筋，以免影響澆筑導管卡管，故下放耗時較長，Ⅰ期槽鋼筋籠平均下放時間為11.58 h。

7 混凝土

本工程混凝土設計強度等級為C35，采用導管法水下澆筑。由于成槽后鋼筋籠下放時間過長，導管安裝完成后槽底存在一定厚度的沉渣，故在混凝土澆筑前進行二次清底措施。

本工程地下連續墻Ⅰ期槽段混凝土設計方量為940 m3，需一次性澆筑完成，澆筑體量大，施工風險較高。Ⅰ期槽段采用兩根導管同時澆筑，平均澆筑耗時15.3 h。由于前期成槽施工質量控制較好，沒有出現槽段傾斜或塌方等質量問題，混凝土澆筑沒有出現過超方問題，平均充盈系數為1.02。

8 結語

在圓形小直徑超深基坑地下連續墻工程施工中，對成槽垂直度控制尤為關鍵。采用“抓銑結合”施工工藝，可以有效的控制地下連續墻的成槽垂直度，保證施工質量。通過工效分析可知，在超深地下連續墻施工過程中，成槽速度不宜過快。從管理角度出發，合理安排機械施工工序可提高機械使用率，進而縮短工序銜接時間，節約工期。在小直徑圓形超深豎井基坑工程中，地下連續接頭形式優選“銑接頭”，可有效避免型鋼接頭下放接頭箱產生的一系列風險，并提高接頭質量。