超深地下連續(xù)墻成槽中設(shè)備優(yōu)選與施工工藝

摘要：液壓抓斗成槽機是地下連續(xù)墻施工的重要工程機械設(shè)備，但其工作情況受地層地址條件變化的影響較大，因此需要進行優(yōu)化改進。研究深入分析了鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機的工程性能和施工過程，探討了利用寶峨GB-46型鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機，成槽施工過程中的施工要點和關(guān)鍵工藝，可為城市超深基坑地下連續(xù)墻施工提供了一定的指導作用。

關(guān)鍵詞：液壓抓斗成槽機;超深基坑;地下連續(xù)墻;參數(shù)優(yōu)化

0" "引言

隨著我國城鎮(zhèn)化水平的快速發(fā)展及城市土地資源的日益匱乏，高大建筑及地下空間的開發(fā)利用越來越廣泛，人們對基礎(chǔ)工程的深大基坑施工技術(shù)要求也越發(fā)嚴格[1-2]。20世紀中期發(fā)展起來的地下連續(xù)墻施工技術(shù)，以其剛度大、整體性好、耐久性突出及防滲性能優(yōu)異等特點，得到了廣泛地應用。地下連續(xù)墻施工較為關(guān)鍵的步驟是挖掘成槽，超深基坑的成槽施工設(shè)備選擇及關(guān)鍵工藝的把握，對工程質(zhì)量十分關(guān)鍵[3-5]。

盡管現(xiàn)階段針對地下連續(xù)墻的施工工藝及理論已有大量的研究，但是隨著基坑的深度不斷增加，現(xiàn)場環(huán)境越加復雜，地下連續(xù)墻深度及厚度也在不斷增加，以往的研究成果及施工工藝便顯得有所欠缺[6-8]。因此，有必要針對具體的深大基坑工程，對地下連續(xù)墻成槽設(shè)備選型及關(guān)鍵施工工序等進行深入研究。

本文以某地鐵站深大基坑為背景，深入分析了寶峨GB-46型鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機，在超深基坑成槽施工中的性能和優(yōu)勢，研究成果為我國超深地下連續(xù)墻成槽施工提供一定的借鑒作用。

1" "工程概況

某地鐵南段工程1標段全長3.14km，基坑長度340m，寬度約26m，基坑周邊有基礎(chǔ)建筑物。基坑周邊圍護結(jié)構(gòu)采用厚度為1.6m的地下連續(xù)墻，平均深度為60m，基坑開挖深度達35m左右。根據(jù)前期地質(zhì)勘察結(jié)果，基坑原狀土土層劃分及相關(guān)參數(shù)如表1所示。

從表1可以看出，基坑施工區(qū)域內(nèi)的土層較為松軟，加之該區(qū)域地下水較為豐富，給地下連續(xù)墻的穩(wěn)定性和抗?jié)B性帶來了不良的影響。某地鐵線路某標段具體情況如圖1所示。

2" "抓斗成槽機

2.1" "機械抓斗成槽機

機械抓斗成槽機是地下連續(xù)墻成槽施工過程中常見工程設(shè)備之一，其利用兩條鋼絲繩分別操縱抓斗的升降和閉合。機械抓斗由鋼絲繩控制開合，可以開展比較深的成槽施工工作，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的優(yōu)勢，適用于硬地層的沖擊作業(yè)。然而，機械抓斗成槽機的工作條件受其設(shè)備性能限制嚴重，閉斗力很小，因此很難適用于超深基坑的地下連續(xù)墻成槽工作。

2.2" "液壓抓斗成槽機

液壓抓斗成槽機是利用液壓缸實現(xiàn)抓斗體的升降與開閉。目前我國建筑工程行業(yè)較為常見的液壓抓斗成槽機主要分為3種。

2.2.1" "半導桿液壓抓斗成槽機

半導桿液壓抓斗的特點在于其導桿是由“導向架+導桿”配合組成，且配有旋轉(zhuǎn)裝置可以實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，具有可操作性強、適用性強等優(yōu)勢。

2.2.2" "全導桿液壓抓斗成槽機

全導桿液壓抓斗則采用方形截面的導桿進行導向，方形截面導桿可作90°旋轉(zhuǎn)，設(shè)備能夠在較小的工作范圍內(nèi)進行成槽施工工作。此外，由于該設(shè)備的高度較低，因此適用于有限高要求的工地施工，且運輸成本較低。但全導桿液壓抓斗成槽機也存在一定的局限性，其垂直施工效果較差。

2.2.3" "鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機

鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機是利用鋼絲繩卷揚機對抓斗進行控制。當需要打開或閉合抓斗時，需要先利用液壓缸控制滑塊在滑軌上運動。當滑塊向上運動時，帶動連桿上移打開斗瓣，反之則關(guān)閉斗瓣。

3" "參數(shù)優(yōu)化與應用

3.1" "成槽機優(yōu)選

經(jīng)過研究小組綜合對比上述類型成槽機的性能和適用性，認為本地鐵超深基坑地下連續(xù)墻成槽，宜選用鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機。鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機設(shè)備相對較小，運輸方便，且成槽深度較深，能夠適應超深地鐵基坑地下連續(xù)墻成槽施工。

采用3臺德國寶峨GB-46型鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機。該設(shè)備的最大成槽深度達75m，最大成槽厚度達1500mm，抓斗提拔力為460kN。設(shè)備整機質(zhì)量68t，底盤采用寶峨公司自產(chǎn)的BT70型專用底盤，發(fā)動機型號為卡特C7，發(fā)動機功率為224kW。德國寶峨GB-46型液壓抓斗成槽機如圖3所示。

3.2" "成槽機工作流程

寶峨GB-46型液壓抓斗成槽機的主要工作流程如下：

3.2.1" "下放抓斗

主機用鋼絲繩纏繞在抓斗體上，液壓馬達驅(qū)動卷揚機旋轉(zhuǎn)放出鋼絲繩，抓斗體在重力的作用下下放，同時抓斗體主油缸收縮，打開斗瓣，到達槽底時傳感器發(fā)出信號，液壓馬達實施制動，卷揚機停止放繩。

3.2.2" "抓取巖土

抓斗體到達槽底后，首先查看斗體的傾斜角度，如果超出了允許值，必須操作糾偏 裝置進行糾偏。糾偏到位后，再操縱主油缸伸出，在連桿的推動下兩個斗瓣閉合。如果地層較硬，可連續(xù)抓幾次，直至抓滿為止。

3.2.3" "提升抓斗

當抓斗抓取巖土斗瓣完全閉合后，檢查是否糾偏油缸復位。確認所有糾偏油缸復位后，操縱液壓馬達旋轉(zhuǎn)，卷揚機收回鋼絲繩，拉動抓斗體上升。提升時注意速度不能過快，否則會造成槽壁坍塌。

3.2.4" "抓斗卸土

抓斗體提升出地面后，上車回轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動上車旋轉(zhuǎn)。待抓斗體轉(zhuǎn)至卸土場地上方后，抓斗體主油缸縮回，斗瓣打開，里面的巖土在重力作用下瀉出。回轉(zhuǎn)主機上車，將抓斗體對準槽口，同時將斗瓣閉合。

3.3" "地下連續(xù)墻施工

天津市某擬建地鐵站的主體圍護結(jié)構(gòu)采用1200mm地下連續(xù)墻進行施工，風井處圍護采用1000mm地連墻，附屬圍護則采用1000mm、800mm的地連墻。車站標準段地下連續(xù)墻深度達53.71m，盾構(gòu)井段深度為57.31m。風井處地下連續(xù)墻深度為42.62m。

地下連續(xù)墻施工前必須先進行場地的硬化，以保證大噸位起重機等機械設(shè)備的進場。硬化方法為鋪筑一層C20混凝土，混凝土厚度25cm。當遇到松軟雜填土及原有魚塘等特殊地質(zhì)，則先進行清淤換填施工，再鋪筑一層C20混凝土，厚度25cm。

連續(xù)墻施工采用C35抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級為P8。采用德國寶峨GB-46成槽機進行成槽施工。鋼筋籠吊裝設(shè)備采用400t履帶式起重機和200t履帶式起重機。地下連續(xù)墻施工工藝流程如圖4所示。

3.4" "成槽施工

采用德國寶峨GB-46型成槽機進行成槽施工，并配以自卸汽車運至臨時渣土堆場，經(jīng)排水后再轉(zhuǎn)運出場至指定渣場。成槽施工主要的流程如下：成槽劃分→槽段放樣→成槽施工→防槽壁坍塌預處理→制定塌槽的處理措施→成槽質(zhì)量檢驗→接頭處理及清基。其中，槽段劃分放樣如圖5所示。

4" "結(jié)論

液壓抓斗成槽機是地下連續(xù)墻施工的重要工程機械設(shè)備，但其工作情況受地層地址條件變化的影響較大，因此需要進行優(yōu)化改進。本文依托于某地鐵車站超深地下連續(xù)墻成槽施工工程，深入探討了多種成槽機的工程特點與基本工作原理，提出利用德國寶峨GB-46鋼絲繩懸吊液壓抓斗成槽機，進行城市超深基坑地下連續(xù)墻成槽施工，并深入探討了地下連續(xù)墻施工、成槽施工等的主要供工作流程和關(guān)鍵工藝，研究成果為我國地鐵車站超深地下連續(xù)墻成槽施工提供了指導作用。

參考文獻

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