成槽機(jī)在地鐵站地連墻穿越既有管線施工中的應(yīng)用研究

摘要：常規(guī)型號(hào)成槽機(jī)械應(yīng)用于地連墻成槽作業(yè)過(guò)程中，只可上下垂直操作，針對(duì)地下既有管線下方土石難以完成挖設(shè)，由此導(dǎo)致管線清拆受阻，使得工程工期延長(zhǎng)。針對(duì)液壓抓斗優(yōu)化改進(jìn)型成槽機(jī)進(jìn)行研究，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)應(yīng)用于地鐵站地下連墻穿越既有管線施工，實(shí)現(xiàn)利用成槽機(jī)抓斗斗尺及側(cè)尺，達(dá)到削挖側(cè)面土石的效果，最大限度降低了既有管線對(duì)地下連墻施工干擾作用，有效節(jié)省了地鐵工程費(fèi)用支出。

關(guān)鍵詞：成槽機(jī)；地鐵地下連墻;液壓抓斗優(yōu)化；既有管線

0" "引言

地鐵工程施工作業(yè)受各類復(fù)雜環(huán)境因素的影響，不同地下管線歸屬不同產(chǎn)權(quán)部門，涉及的工序復(fù)雜，改拆工時(shí)長(zhǎng)，會(huì)因特定管線未及時(shí)改拆而影響施工進(jìn)度，進(jìn)而損耗大量人工、機(jī)械等資源。常規(guī)成槽機(jī)液壓抓斗部件只可進(jìn)行上下垂直運(yùn)動(dòng)，一旦遇到障礙物，將難以通過(guò)既有管線下方完成挖掏作業(yè)。明挖地鐵站實(shí)際施工中會(huì)涉及復(fù)雜管線作業(yè)，如果管線改拆工作延誤，會(huì)影響地鐵站施工進(jìn)度。本文在常規(guī)液壓抓斗方式基礎(chǔ)上實(shí)施技術(shù)改進(jìn)，建立了一套創(chuàng)新型地鐵站地連墻穿越既有管線施工方式，并將其應(yīng)用于實(shí)際工程，無(wú)需待管線改拆即可施工，有效降低了管線改拆工序?qū)Φ罔F站施工的影響。

1" "成槽機(jī)穿越既有管線原理

地鐵工程土建實(shí)際施工中常遇到難以施工的地連墻，其中影響施工的管線涉及軍用線纜、運(yùn)營(yíng)商通信電纜、電力線纜、自來(lái)水管道、水清排管道、煤氣管道等，其歸屬部門多，難以統(tǒng)一協(xié)調(diào)完成統(tǒng)一改拆，為土建施工帶來(lái)極大的不便[1]。同時(shí)其土質(zhì)情況復(fù)雜，涉及不同硬土層黏土、人為填土、各類粉質(zhì)黏土、殘余積土等。

常規(guī)SG型號(hào)抓斗成槽機(jī)在地連墻施工中，其抓斗成槽只可上下垂直運(yùn)動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)既有管線下方土質(zhì)清挖作業(yè)。對(duì)此將成槽機(jī)抓斗寬度改進(jìn)（總加寬1.4m），在保留常規(guī)成槽機(jī)抓斗系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的前提下，優(yōu)化液壓傳動(dòng)功能，通過(guò)定制更大體積的抓斗斗槽，并在液壓抓斗兩端配置5個(gè)側(cè)齒裝置，保證機(jī)械清挖作業(yè)的垂直度。通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)配合抓斗的合張循環(huán)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)土質(zhì)削切。

液壓傳動(dòng)部件由兩對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)相同的第一驅(qū)動(dòng)部和第二驅(qū)動(dòng)部組成，在第一驅(qū)動(dòng)部上設(shè)立側(cè)齒配件，以實(shí)現(xiàn)往復(fù)裝卸及使用的功能，最終達(dá)到既有管線下方土石的清挖作業(yè)要求。改造前后的成槽機(jī)液壓抓斗對(duì)比如圖1所示。

改良后的液壓抓斗成槽機(jī)可實(shí)現(xiàn)地鐵站地連墻穿越既有管線施工，通過(guò)旋挖引孔，液壓抓斗成槽機(jī)形成土泥漿護(hù)壁，起吊安裝整個(gè)鋼筋籠，使槽段工字鋼形成接頭，混凝土灌注通過(guò)雙管法實(shí)現(xiàn)[2]。地鐵既有管線土方施工中，在成槽巖上方標(biāo)準(zhǔn)槽段利用液壓抓斗成槽機(jī)成槽，在下層輕微風(fēng)化基巖與中層風(fēng)化基巖利用旋挖機(jī)引孔作業(yè)，并輔助配合液壓抓斗成槽機(jī)成槽。

2" "成槽機(jī)在穿越既有管線施工中的應(yīng)用

2.1" " 地鐵站地連墻重新設(shè)置幅寬

為實(shí)現(xiàn)地鐵站地連墻貫穿既有管線的有序施工，應(yīng)對(duì)既有管線實(shí)施周密勘測(cè)。根據(jù)勘測(cè)數(shù)據(jù)將管線進(jìn)行分幅劃分標(biāo)注，將管線位置留設(shè)在本幅中間位置。在地鐵站既有管線位置，應(yīng)將地連墻的幅寬設(shè)為8.3m寬。由于優(yōu)化改良后的成槽機(jī)抓斗寬度為4.2m，相應(yīng)其頂管寬度應(yīng)設(shè)置為1.6m。將地連墻鋼筋籠設(shè)置為兩幅，并分別設(shè)置為4m和4.3m，中部拼幅通過(guò)母籠和子籠相連，連接好后完成后續(xù)的鋼筋籠整體混凝土填充澆筑[3]。地鐵站地連墻幅寬設(shè)置如圖2所示。

2.2" " 液壓抓斗成槽機(jī)成槽施工

實(shí)施導(dǎo)墻施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)清理導(dǎo)墻中既有管線上端的土體，以防止操作抓斗過(guò)程中破壞管線。地鐵地連墻施工之前，應(yīng)預(yù)先完成成槽試驗(yàn)，根據(jù)成槽效果選定施工參數(shù)。液壓抓斗成槽機(jī)作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制抓斗的升起和防落速度。應(yīng)盡可能放緩操作，以達(dá)到槽壁的穩(wěn)定效果[4]。槽段開(kāi)挖作業(yè)中，液壓抓斗成槽機(jī)應(yīng)按先兩側(cè)后中間的施工順序，先挖設(shè)地鐵既有管線兩端土體并成型，然后挖設(shè)中間段土體。由上至下遞增放置抓斗深度，通過(guò)往復(fù)閉合開(kāi)啟抓斗的方式切削土體。

將改良后的液壓抓斗成槽機(jī)的抓斗部分放至開(kāi)挖完成的槽段內(nèi)，通過(guò)抓斗側(cè)齒部分水平切削地鐵既有管線下方土石，直到可將成槽機(jī)液壓抓斗部分完全放入。將成槽機(jī)整體平移到既有管線下方位置，并將抓斗針對(duì)既有管線下端的初始定位點(diǎn)位，標(biāo)記于導(dǎo)墻的相應(yīng)位置，然后實(shí)施挖掘管線下端土石部分。

液壓抓斗成槽機(jī)抓斗部分出渣作業(yè)過(guò)程中，先將成槽機(jī)移動(dòng)到完成好的槽段，緩慢垂直升降裝運(yùn)殘土，防止裝運(yùn)造成地鐵既有管線的碰撞破壞，重復(fù)操作，直到完成既有管線線段一側(cè)土石的清挖操作。然后將液壓抓斗成槽機(jī)移到二次成孔槽段區(qū)域，并在規(guī)定區(qū)域放入液壓抓斗進(jìn)行地鐵既有管線另一側(cè)土石的清挖操作。其作業(yè)工法與一側(cè)土石清挖工法相同，直到將既有管線下端的所有土石全部清挖完畢。緩慢操作液壓抓斗成槽機(jī)，以保證槽壁安全。挖裝過(guò)程中隨時(shí)用測(cè)量繩測(cè)量槽深，控制其距離槽底2m位置，以避免出現(xiàn)超挖或欠挖的情況。

在實(shí)施L狀槽段清挖作業(yè)時(shí)，應(yīng)按先長(zhǎng)后短的作業(yè)順序，如需將短邊擴(kuò)充，應(yīng)沿基坑外側(cè)方向?qū)嵤┩较驍U(kuò)充[5]。外端槽段陰角孔壁通常具有較好的穩(wěn)定性，不會(huì)引起坍塌，但內(nèi)端陽(yáng)角部分會(huì)出現(xiàn)兩端臨空的情況，從而引起坍塌。為有效避免內(nèi)側(cè)拐角槽段發(fā)生坍塌情況，應(yīng)禁止大型機(jī)械設(shè)備在操作區(qū)域行走移動(dòng)，盡量減少槽段拐角位置作業(yè)量，并嚴(yán)格控制導(dǎo)墻施工質(zhì)量。

應(yīng)選擇具備良好槽段上部土體施工穩(wěn)定性的深導(dǎo)墻施工技術(shù)，完成槽段施工。成槽作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制泥漿液面高度，應(yīng)做到邊使用邊補(bǔ)充。保證泥漿平面同導(dǎo)墻地下水位平面的高度差為0.4m，按時(shí)對(duì)泥漿配比及黏度進(jìn)行檢測(cè)。每2h進(jìn)行一次槽中間和槽底的泥漿性能檢測(cè)，如性能指標(biāo)超出規(guī)范范圍應(yīng)馬上置換泥漿。

地鐵站地連墻貫穿既有管線槽段整體挖掘至底部后，利用抓斗實(shí)施掃孔操作，以達(dá)到清除槽段底部殘?jiān)顽P平挖接區(qū)域槽面的效果。嚴(yán)格控制沉渣量低于0.1m，以滿足成槽施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。完成整體成槽作業(yè)后，利用鋼刷將閉合幅和連接幅的側(cè)壁位置泥沙清理干凈。

在實(shí)施地鐵站地連墻穿越既有管線作業(yè)時(shí)，應(yīng)按施工標(biāo)準(zhǔn)完成糾偏操作，保證成槽的垂直度參數(shù)低于3‰[6]。完成成槽作業(yè)后，利用超聲檢測(cè)設(shè)備檢驗(yàn)成槽效果質(zhì)量，一旦測(cè)算出存在偏差，馬上采取糾偏措施。挖設(shè)成槽過(guò)程中，應(yīng)控制機(jī)械抓斗中心平面同導(dǎo)墻中心平面保持一致，直至槽壁質(zhì)量具備鋼筋籠下籠的施工作業(yè)條件。

2.3" " 鋼筋籠制備及吊裝作業(yè)

2.3.1" "鋼筋籠制備

鋼筋籠的制備過(guò)程，應(yīng)嚴(yán)格按照單元槽段寬度和地連墻標(biāo)準(zhǔn)配筋圖施工，將兩個(gè)鋼筋籠的幅寬分別制成4.3m和4m，并將兩幅鋼筋籠制備成母籠和子籠的模式。嚴(yán)格控制鋼筋籠接頭位置鋼筋的精度，滿足接頭設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際施焊施工需求。

2.3.2" "吊裝作業(yè)施工

鋼筋籠整體框架制備完成后，應(yīng)參照鋼筋籠中心點(diǎn)位置，設(shè)定鋼筋籠頂部吊裝點(diǎn)位。實(shí)施鋼筋籠吊裝過(guò)程中，應(yīng)采取先主吊和副吊機(jī)械同時(shí)起吊的方式水平吊裝鋼筋籠，然后采取提升主吊、下放副吊的方式將鋼筋籠懸空吊直。鋼筋籠吊裝工藝圖如圖3所示。

將一幅鋼筋籠通過(guò)履帶起重機(jī)吊運(yùn)到作業(yè)槽段位置，并緩慢將鋼筋籠放置槽段指定區(qū)域。將鋼筋籠平行移動(dòng)到既有管線下端相應(yīng)設(shè)計(jì)放置點(diǎn)位，摘除吊鉤并將鋼筋籠做固定處理。使用相同的方式將另一幅鋼筋籠實(shí)施吊裝運(yùn)輸，并平行移動(dòng)至既有管線下端設(shè)計(jì)位置，實(shí)施兩幅鋼筋籠的對(duì)接操作。然后進(jìn)行第二幅鋼筋籠的固定處理。

鋼筋籠吊裝至槽內(nèi)完成拼接固定后，用鋼扁擔(dān)機(jī)械穿入鋼筋籠吊環(huán)中，并置于導(dǎo)墻頂端平面，實(shí)施鋼筋籠的固定。校驗(yàn)鋼筋籠入槽點(diǎn)位定位的高程和平面位置偏差，經(jīng)過(guò)高程和位置的調(diào)整，使鋼筋籠吊裝點(diǎn)位滿足施工設(shè)計(jì)方案規(guī)定。鋼筋籠施工完成后實(shí)施后續(xù)混凝土澆筑作業(yè)。兩幅鋼筋籠拼接操作如圖4所示。

3" "成槽機(jī)實(shí)施地連墻穿越管線施工控制要點(diǎn)

利用液壓抓斗成槽機(jī)實(shí)施地鐵站地連墻貫穿既有管線施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照地下建筑工程安全規(guī)程操作實(shí)施。具體如下：

液壓抓斗成槽機(jī)成槽施工的全過(guò)程，應(yīng)對(duì)地鐵站既有管線實(shí)施防護(hù)處理，嚴(yán)格控制防止抓斗碰撞既有管線形成破壞。液壓抓斗成槽機(jī)抓斗出入槽及導(dǎo)墻口位置的移動(dòng)速度應(yīng)緩慢，避免抓斗鉤到導(dǎo)墻低位置形成破壞，同時(shí)避免移動(dòng)過(guò)快使泥漿產(chǎn)生負(fù)壓或渦流效應(yīng)，影響兩端土體的穩(wěn)定性，形成坍塌。

液壓抓斗成槽機(jī)作業(yè)過(guò)程中，懸吊機(jī)械鋼制索應(yīng)處于豎直拉緊態(tài)，以保證地連墻槽體挖掘的垂直度精度。施工中應(yīng)隨時(shí)密切關(guān)注測(cè)斜儀器數(shù)值，依據(jù)測(cè)量值及時(shí)對(duì)數(shù)值實(shí)施糾偏。液壓抓斗成槽機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)次抓槽作業(yè)后，應(yīng)進(jìn)行180°轉(zhuǎn)向后作業(yè)，以保證槽段橫切面及縱切面的垂直精度[7]。

施工過(guò)程專業(yè)人員應(yīng)在導(dǎo)墻對(duì)應(yīng)位置做好樁點(diǎn)標(biāo)記，以確保達(dá)到槽段施工要求的設(shè)計(jì)尺寸。單位槽段區(qū)域暫停成槽施工或施工完成，應(yīng)及時(shí)將液壓抓斗成槽機(jī)吊離施工區(qū)域，以避免因液壓抓斗成槽機(jī)自身重力作用，引起槽段塌陷。成槽機(jī)成槽過(guò)程種應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，避免泥漿質(zhì)量低于施工要求。成槽機(jī)抓斗禁止進(jìn)入槽內(nèi)施工，以避免抓斗被掩埋至槽內(nèi)。

既有管線下方土方槽段挖掘完成后，及時(shí)校驗(yàn)槽位的寬度、深度、水平度、垂直度等參數(shù)，待檢驗(yàn)合格方可實(shí)施清槽換漿操作。利用超聲波測(cè)量?jī)x器檢測(cè)槽壁垂直度。依據(jù)導(dǎo)墻外放護(hù)樁點(diǎn)位測(cè)量縱向尺寸值，依據(jù)單幅定位邊線利用鋼尺測(cè)量槽段單幅橫向尺寸，利用測(cè)繩測(cè)量槽深。

4" "結(jié)語(yǔ)

常規(guī)液壓抓斗成槽機(jī)應(yīng)用于地連墻成槽作業(yè)時(shí)，只可上下垂直作業(yè)，難以對(duì)地下既有管線下方土石實(shí)施挖設(shè)，由此給管線清拆作業(yè)帶來(lái)阻礙，拖延施工工期。本文對(duì)液壓抓斗實(shí)施優(yōu)化改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上將改進(jìn)后的液壓抓斗成槽機(jī)，應(yīng)用于地鐵站地連墻穿越既有管線施工實(shí)際中，使成槽機(jī)抓斗斗尺及側(cè)尺達(dá)到削挖側(cè)面土石的功能，在滿足既有管線下端土方挖掘應(yīng)用的基礎(chǔ)上，最大化降低既有管線對(duì)地下連墻施工干擾作用，有效提高了地鐵站土方施工效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 何國(guó)康.地鐵車站超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā).2021（24）：203-204.

[2] 喬亞飛，唐潔，顧贇，等.超深地連墻槽壁側(cè)壓力演變模式及其施工擾動(dòng)分析[J].巖土力學(xué)，2022，43（4）：1083-1092，1102.

[3] 詹濤，楊春勃，安斌.在泥質(zhì)粉砂巖地層中采用雙輪銑快速成槽施工技術(shù)[J].隧道建設(shè)（中英文），2018，38（12）：2019-2025.

[4] 李方明，高波，朱利明，等.軟土層地連墻施工對(duì)鄰近淺基礎(chǔ)房屋影響研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2018，27（1）：81-87.

[5] 羅業(yè)華.雙輪銑槽機(jī)在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用[J].港工技術(shù)，2020，57（3）：87-90.

[6] 顧健.異型地下連續(xù)墻施工技術(shù)分析[J].工程技術(shù)研究，2021，6（9）：57-58.

[7] 盧偉.“上軟下硬”復(fù)合地層地連墻快速成槽施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2020，17（1）：174-180.