超硬裂隙地層地下連續墻成槽施工技術

賀望宇

(中鐵十六局北京軌道交通工程建設有限公司, 北京 101100)

地下連續墻在各類地下結構工程中應用越來越廣泛[1-3]，目前軟土地層中的設計施工等較成熟，但在超硬裂隙地層中的應用尚有待進一步研究，如成槽施工技術等。昆明地鐵五號線圓通公園站位于圓通山動物園以北，鼓樓路與一條連通鼓樓路與盤江西路的巷道(無名路)交叉口處，車站采用地下兩層島式站臺車站，主體建筑面積為8 269.70m2，附屬建筑面積為2 060.30m2，總建筑面積為10 330.00m2(其中地下建筑面積為10 330.00m2)，外包總長為132.30m，標準段總寬為19.90m，主體基坑標準段開挖深度約為18m，設地下連續墻共計64幅，墻深21.425～32.568m。地下連續墻標準幅寬為5.0m，厚0.8m，采用H型鋼接頭，采用成槽施工技術。

1 地下連續墻成槽施工難點

根據地質超前鉆勘測結果顯示，本站地層主要由素填土、粉質黏土、石灰巖構成，平均入巖深度為8.5m，其中石灰巖地層硬度大、裂隙溶洞較多(圖1)。通過巖石抗壓強度測試，其自然狀態抗壓強度達到了40MPa，為典型的超硬裂隙發育地層。

圖1 圓通公園超前鉆地質情況

施工前期，根據地質超前鉆勘測結果，采用了“巖溶注漿+成槽機+雙輪銑”的施工工藝。利用前期超前鉆的孔洞，采用水泥漿用注漿機對巖層裂隙溶洞進行注漿處理，然后采用成槽機抓取上部土層，最后用雙輪銑銑槽至槽底。但在施工過程中發現，由于巖層裂隙極發育，注入的水泥漿會隨著裂隙流失掉，從而導致注漿效果并不理想。在后續成槽過程中，由于巖層硬度較大，雙輪銑加壓至最大時仍無法達到理想工效，耗時一月仍無法完成成槽，同時由于注漿效果不理想，成槽過程中經常出現塌孔現象，導致成槽效率極低，也大大增加了后期混凝土的澆筑方量。因此地下連續墻的成槽施工難點主要在于巖層硬度大且裂隙溶洞極發育。

2 地下連續墻成槽施工技術

2.1 超硬巖層及裂隙溶洞的應對措施

由于巖層裂隙溶洞極發育，使得巖溶注漿的效果不理想，同時巖層硬度大，對于雙輪銑的銑槽工效也產生了較大影響，所以在地下連續墻成槽過程中，采取了以下應對措施：首先采取旋挖鉆進行超前導洞施工。利用旋挖鉆完成的超前導洞，再結合前期超前鉆探所確定的溶洞位置，采用C10水下混凝土對溶洞進行填充。這樣做的好處在于，一方面利用超前導洞可以充分地對溶洞進行填充，解決了巖溶注漿效果不理想的難題，能有效預防后期雙輪銑施工過程中可能出現的塌孔現象；另一方面使用C10水下混凝土填充，相當于與巖層進行了置換，C10水下混凝的硬度遠遠小于巖層硬度，這也將大大加快后期雙輪銑的施工工效。

因此，地下連續墻的成槽工序流程為：測量放樣→導墻施工→配制泥漿→導墻內灌入泥漿→旋挖鉆機到位→引孔施工完成→C10水下混凝土灌注，填充裂隙溶洞→成槽機就位，抓至巖層→土層施工完成→雙輪銑槽機就位→成槽→細抓清底→成槽完成，吊裝鋼筋籠及混凝土澆筑

2.2 旋挖鉆引孔及裂隙溶洞填充

現場導墻施工完成后，開始旋挖鉆引孔施工。現場地下連續墻槽段分為首開幅、連接幅和閉合幅三種形式。根據槽段的形式、接頭的形式和抓斗的寬度(一般取2.8m)，確定旋挖鉆的引孔位置。

(1)對于首開幅。槽段兩側均需要外放，根據規范，外放后槽段的總長度必須大于成槽機抓斗寬度的2倍+連接器的厚度。正常情況下，首開幅幅寬大于2倍抓斗寬度，此時首開幅需引孔4處。假設首開幅幅寬為w，厚度為h，則引孔平面位置按圖2確定。

圖2 首開幅引孔位置

(2)對于連接幅，槽段一側需要外放一個接頭箱的厚度,再考慮外放，以w寬、h厚的連接幅為例，由于首開幅一端已經引孔，連接幅需引孔兩處，引孔平面位置按圖3確定。

圖3 連接幅引孔位置

(3)對于閉合幅，槽段不需要外放，閉合幅寬w、厚h，由于閉合幅兩端均已引孔，只需引孔一處，平面位置見圖4。

圖4 閉合幅引孔位置

當鉆機就位后，首先檢查樁位是否準確，利用全站儀檢查鉆機的水平情況，一旦調試垂直后，及時將旋挖機垂直度顯示儀器數據調零，便于及時檢查旋挖垂直度，同時還應保證在鉆進過程中鉆機穩固和水平，不產生位移或沉陷。

當鉆機就位準確，垂直度良好，泥漿制備合格后即開始鉆進。鉆進時每回次進尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩，提斗要慢，特別是在槽口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監控垂直度，如有偏差及時進行糾正，而且必須保持一定高度的泥漿，以增加壓力，保證護壁的質量。

引孔完成后，結合前期超前鉆探所確定的溶洞位置，采用C10水下混凝土進行澆筑填充。每個超前導洞設置一個導管，管徑φ250mm，采用法蘭連接，導管下端距超前導洞底距離控制在0.3～0.5m范圍內。在填充混凝土的過程中，需要經常量測混凝土灌注量和上升高度，當混凝土填充至最上層溶洞頂時結束填充。

2.3 液壓抓斗成槽機挖槽

待旋挖鉆引孔、裂隙溶洞填充結束后，使用液壓抓斗成槽機對槽段內上部的土層進行抓取。根據引孔樁位，合理調整成槽機的位置，讓成槽機張開的斗齒能夠放在孔位里，同時檢查成槽機的垂直度顯示儀和自動糾偏裝置是否能正常工作。成槽機的主鋼絲繩必須與槽段的中心重合。成槽機掘進時，采用三抓成槽法開挖成槽，即每幅連續墻施工時，先抓兩側土體，后抓中心土體，如此反復開挖直至巖層位置為止。同時抓取過程中必須做到穩、準、輕放、慢提，并用全站儀雙向監控鋼絲繩、導桿的垂直度，確保成槽垂直度不大于1/300。當成槽機抓土至達到巖層上方1～2m時停止施工，改成雙輪銑銑槽施工。

2.4 雙輪銑銑槽

銑槽施工前，應先調整好銑槽機的位置，銑槽機的主鋼絲繩必須與槽段的中心重合。銑槽機掘進時，必須做到穩、準、輕放、慢提，并用全站儀雙向監控鋼絲繩、導桿的垂直度。雙輪銑施工至成槽深度滿足設計的要求，同一槽段內槽底深度必須一致且保持平整。同時保證槽段垂直度的要求。挖完槽后用超聲波測壁儀進行檢測，確保成槽垂直度不大于1/300。

地下連續墻成槽施工時，為使每一個施工槽段有充分的時間達到強度要求，同時又不影響工程整體進度，成槽施工采用單元跳躍式進行。

3 結論

(1)超硬裂隙地層地下連續墻成槽過程中，宜首先采取旋挖鉆施做超前導洞，再結合前期超前鉆探所確定裂隙位置，指導注漿作業。

(2)首開幅槽段兩側均需要外放，外放后槽段總長度須大于成槽機抓斗寬度的兩倍與連接器厚度之和。連接幅槽段一側需要外放一個接頭箱的厚度。閉合幅槽段則不需要外放。

(3)地下連續墻成槽施工采用單元跳躍式，需設2個開口槽段，2個開口槽段之間間隔2個以上的槽段，槽段隔2孔跳躍式成槽。