抓鉆銑結合工藝在超深入泥巖地下連續墻中的應用

姚國君，向何明

(1.冶金工業部華東勘察基礎工程總公司，安徽 合肥 230022；2.江蘇卓建建設發展有限公司，江蘇 南京 210012)

0 前 言

南京市江北新區地下空間一期建設工程是國家級新區江北新區的核心項目，包含12個地塊以及地塊之間道路用地，占地面積29.66 ha。其中一區3段南北方向長度262 m，東西方向長度136 m，基坑總面積35 632 m2，基坑周長總延米660 m，基坑開挖深度18.9～30.56 m。基坑周邊采用地下連續墻作為圍護結構，地下連續墻厚度為1.2 m，深度約73 m。地下連續墻共110幅，全部采用H型鋼接頭。本工程采用“抓鉆銑”結合施工工藝，即⑤-1層以上(約63 m)采用寶峨80型成槽機(斗體重約30 t)施工，⑤-1層以下(約10 m)采用徐工80/85型銑槽機成槽(⑤-1層及以下地層為泥質粉砂巖、粉砂質泥巖)。

1 地下連續墻施工難點

1)成槽深度大、入泥巖后成槽機施工困難。地下連續墻設計墻厚1.2 m，深度約73 m，為超深大厚度地下連續墻。需穿越⑤-1強風化泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，插入⑤-2中風化泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，入泥巖深度約10 m。其中⑤-1層標貫擊數達150擊，純抓斗式成槽根本無進尺，采用“二鉆一抓”成槽工藝成槽進度極其緩慢，成槽效率非常低。

2)沉渣厚度控制要求高(沉渣厚度≤10cm)、槽壁穩定性要求高。地下連續墻需穿越②-5粉細砂、③-4e卵礫石中粗砂層和③-4中細砂層，該三層層厚累計超過30 m，給槽底沉渣控制帶來極大難度。根據成槽記錄得知，成槽機成槽至63 m后槽段靜置6 h，再次測得槽深僅為51 m。如不采用除砂機對槽段漿液進行除砂，沉渣厚度遠遠不能滿足設計要求。

該工程地下連續墻普遍槽段寬度為6 m，3個T型幅的槽段寬度為5.4 m+2.0 m。如此大、寬、深及砂層極厚的地下連續墻，對槽壁穩定性要求極高。

3)銑槽機銑齒裹泥。該地區⑤-1層、⑤-2層地層為泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，銑槽機施工時極易造成銑齒裹泥，嚴重降低施工效率。

2 二鉆一抓、抓銑結合、抓鉆銑結合成槽的對比

對于該地層的泥巖，“二鉆一抓”施工工藝成槽極其困難，施工一個槽段需要約240 h，功效極低，而且孔底成渣厚度無法控制。采用“抓銑結合”施工工藝成槽，較“二鉆一抓”工藝功效能提速一倍，施工一個槽段耗時約120 h(其中成槽機成槽63 m約48 h，銑槽機除砂及完成入泥巖10 m成槽約72 h)，功效仍不能滿足預期要求，對槽壁穩定性威脅較大。采用“抓鉆銑結合”施工工藝成槽，較“抓銑結合”工藝功效又能提升近一倍，施工一個槽段耗時約68 h(其中成槽機成槽63 m約48 h，旋挖機引孔4個耗時約4 h，銑槽機除砂及完成入泥巖10 m成槽約16 h)。

在該地層中，“抓鉆銑結合”工藝較“二鉆一抓”工藝、“抓銑結合”工藝相比，明顯具有施工速度快、功效高、耗能低、施工成本低等優點，有效降低槽壁穩定性風險，同時其成槽垂直度和孔底沉渣厚度控制不遜色于“抓銑結合”施工工藝，施工質量能滿足設計及規范要求。由于該工藝相對較復雜，其對施工場地和現場協調管理要求較高。

1)由于需要3種設備協同完成成槽施工，需要專人進行設備的協調安排。成槽機成槽至巖層后移機讓位，協調旋挖進行引孔，每抓兩孔，孔位不能偏斜，引孔完成后銑槽機就位銑槽。

2)成槽機成槽時即便嚴格控制垂直度，仍比銑槽機成槽垂直度略差一籌，銑槽機就位后需從孔口開始對整個槽壁進行修理糾偏。

3)設備自重較大，需對施工道路進行有效硬化并鋪設鋼板，確保設備運轉安全。

3 抓鉆銑成槽施工的應用

鑒于抓鉆銑成槽工藝的相對復雜性，較常規成槽方法需采取一系列處理措施以確保成槽施工的安全順利進行。

3.1 場地處理措施

施工道路設計寬度為20 m的鋼筋混凝土道路(銑槽機就位后確保450 t履帶吊能順利通行)，鋪設雙層雙向Ф16﹫300 mm的鋼筋網片，以確保施工安全。導墻采用┓形，厚度300 mm，翼板寬度2 m，墻板深度2.3 m，內設雙層鋼筋網片。導墻拆模后，及時進行圓木支撐，支撐間距橫向1 m豎向兩道。

3.2 抓鉆銑結合施工工藝流程

成槽工藝流程見圖1。

(a)成槽機施工第一抓至⑤-1層

(b)成槽機施工第二抓至⑤-1層

(c)成槽機施工第二抓至⑤-1層上5～6 m處

(d)旋挖機引孔至地墻設計底標高

(e)銑槽機銑槽第一二銑至地墻設計底標高

(f)銑槽機銑第三銑至地墻設計底標高

1)⑤-1層以上土層采用成槽機直接抓取，左右兩抓先行抓取至⑤-1層，中間小抓底部預留5～6 m不抓，方便旋挖引孔進行導向。

2)安排專人組織旋挖在左右兩抓各引兩個孔至設計孔深，孔徑同地下連續墻厚度，引孔不能傾斜，不能串孔。引孔是防止銑槽機銑齒裹泥的關鍵，因此，引孔質量至關重要，否則對銑槽施工增加難度。

3)因銑槽機箱體長度較長、自重較重且自帶垂直度檢測儀，銑槽機就位后，先對成槽機施工段進行槽壁修理和糾偏，然后再銑巖至設計孔深。

3.3 槽內成渣控制及泥漿質量控制

因槽段連續穿越30 m以上砂層，成槽機在成槽過程中槽段內漿液含有大量泥沙。銑槽機施工時，利用與銑槽機配套的“黑旋風”除砂機對循環泥漿進行除砂，確保槽段內漿液含砂率始終低于7%；并安排專人看漿、供漿，確保槽段內漿液液面始終保持在導墻頂部30 cm以內，對于不合格的循環漿液及時廢除。

膨潤土漿液采用優鉆100優質膨潤土進行拌制，并發酵24 h。使用配比見表1。

表1 膨潤土配比

新漿發酵24 h后新漿、循環漿的性能指標必須滿足表2的要求。

表2 性能指標

4 抓鉆銑結合實施效果分析

本工程共完成地下連續墻110幅，其中“二鉆一抓”工藝完成1幅，“抓銑結合”工藝完成4幅，“抓鉆銑結合”工藝完成105幅。據第三方檢測，每幅地墻質量均滿足設計及規范要求。通過現場試驗，對三種成槽工藝進行對比，單幅槽段用時及用油數據見表3。

表3 單幅槽用時及用油數據

通過實際施工發現，“二鉆一抓”工藝不適合該地層地下連續墻施工，直接予以排除。“抓銑結合”單幅槽需用時120 h，用油5 880 L；“抓鉆銑結合”單幅槽需用時68 h，用油2 900 L，比采用“抓銑結合”工藝節省能耗約51%，縮短工時約43%。

5 結 語

1)在超深入泥巖地下連續墻成槽施工中采用“抓鉆銑結合”施工工藝是合理的，既能滿足地下連續墻成墻質量要求，又能大幅度提高施工功效，同時使槽壁穩定性得到保障。

2)采用引孔措施，有效避免了銑槽機銑齒裹泥現象的發生，大大提高了銑槽機的成槽效率。

3)旋挖機用于引孔時間較短，其余時間用于工字鋼接頭刷壁、繞流清理以及工字鋼接頭回填壓包，形成流水作業，提高成墻效率，大大降低了旋挖機的使用成本。