上軟下硬復合地層“鉆+抓+銑”地下連續(xù)墻快速成槽技術

摘要 上軟下硬復合地層地下連續(xù)墻快速成槽效率的關鍵點是下部巖層的成槽效率，以芳白城際機場北站微風化泥灰?guī)r層的地下連續(xù)墻成槽為研究依托，文章通過在施工現(xiàn)場對比“雙輪銑銑槽”和“旋挖鉆引孔+雙輪銑銑槽”兩種工藝成槽，并加以工效分析，得出地下連續(xù)墻一期槽段采用旋挖鉆引孔后，增大了雙輪銑銑槽的臨空面，有效提升了銑槽效率，綜合提升了約2.5倍，保證了施工工期，降低了施工成本，在類似項目中具有推廣意義。

關鍵詞 雙輪銑；引孔；地下連續(xù)墻；上軟下硬

中圖分類號 TU476 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）22-0147-03

0 引言

隨著國家城市化的快速發(fā)展，城市土地資源日益緊張，城市地下空間開發(fā)與利用日益火熱，復雜環(huán)境地下空間開挖最常用的明挖支護結(jié)構(gòu)形式為地下連續(xù)墻，具有擋土、防滲、截水、承重、安全性高、適應性強等一系列優(yōu)點，因此對地下連續(xù)墻施工工藝技術的研究日益多樣，主要包括液壓抓斗抓槽、雙輪銑銑槽、沖擊鉆引孔、旋挖鉆引孔等工藝單獨使用和多種工藝結(jié)合使用的一系列工藝[1]，該文旨在通過研究芳白城際機場北站“上軟下硬”復合地層的成槽技術，總結(jié)上軟下硬復合地層地下連續(xù)墻的快速成槽技術[2]。

1 工程概況

1.1 基本概況

芳村至白云機場城際項目機場北站位于廣州市花都區(qū)，車站有效站臺中心里程為YDK105+469.330，全長503.8 m，為地下兩層車站，有效站臺中心底板埋深21.8（?3.72）m。主體圍護結(jié)構(gòu)采用1 000 mm地下連續(xù)墻+3道鋼筋混凝土支撐，地下連續(xù)墻的嵌固深度為3～21.86 m，地下連續(xù)墻共計272幅，接頭采用套銑接頭，標準幅寬為6.8 m（一期槽）+2.8 m（二期槽），如圖1所示：

1.2 地質(zhì)情況

機場北站地下連續(xù)墻穿越地層由上至下依次為雜填土、素植土、粉細砂層、中粗砂層、礫砂層、圓礫層、可塑狀粉質(zhì)黏土、硬塑狀粉質(zhì)黏土、河湖相淤泥質(zhì)土、灰?guī)r殘積軟塑狀粉質(zhì)黏土層、灰?guī)r殘積可塑狀粉質(zhì)黏土層、灰?guī)r殘積硬塑-堅硬狀粉質(zhì)黏土層、灰?guī)r中等風化層、灰?guī)r微風化層、土洞、溶洞。

微風化泥灰?guī)r層lt;9C-2gt;共采取巖樣33組，測得飽和單軸抗壓強度極大值為92.0 MPa，極小值為23.0 MPa，飽和狀態(tài)下的巖石單軸抗壓強度標準值為59.7 MPa。

2 工藝流程

機場北站地質(zhì)情況如下：上部是軟弱土層、砂層（雜填土、素植土、粉細砂層、中粗砂層、礫砂層、圓礫層、可塑狀粉質(zhì)黏土），下部為灰?guī)r中等風化層、灰?guī)r微風化層。針對上軟下硬復合地層，地下連續(xù)墻一期槽成槽工藝采用旋挖鉆引孔—土層、砂層成槽機抓槽—巖層雙輪銑銑槽；地下連續(xù)墻二期槽成槽工藝采用雙輪銑銑槽，如圖2所示：

3 成槽技術

3.1 導墻施工

（1）地下連續(xù)墻導墻采用“┓┏”形導墻。

（2）開挖導墻時，自穩(wěn)性好的地層可以采用直立開挖；自穩(wěn)性差的地層，采用1∶1放坡等措施以確保邊坡開挖安全。

（3）導墻中心線與地下連續(xù)墻中心線重疊，導墻寬度為地下連續(xù)墻厚度1 000 mm加50 mm，寬度為1 050 mm。導墻翼板平面中心線容許偏差為±10 mm，導墻腹板的不平整度lt;5 mm，垂直度≤1/500。

（4）導墻拆模后沿導墻走向，每隔1.5 m安裝上下兩道支撐或采用土方回填壓實，在混凝土未達到設計強度前，禁止重型機械和運輸設備在導墻旁邊行走，防止導墻受壓變形。

3.2 旋挖鉆引孔施工

（1）地下連續(xù)墻采用SR405旋挖鉆進行引孔，一期槽（幅寬6.8 m）引孔4個[3]，二期槽（幅寬2.8 m）引孔1個，引孔直徑為1 000 mm。

（2）在上部軟層（雜填土、粉質(zhì)黏土、粉細砂、中粗砂、礫砂）的成孔方法

1）減小旋挖鉆鉆頭的下降和提升速度，降低旋挖鉆鉆斗與孔壁之間的泥漿流速，減少泥漿對孔壁的沖刷，防止塌孔。

2）增大旋挖鉆鉆頭鉆齒的外撇角度。

3）加大旋挖鉆鉆斗內(nèi)的出水孔面積，減小鉆斗在下降和提升過程中形成的負壓。

4）選擇性能好的鈉基膨潤土，配置優(yōu)質(zhì)泥漿進行泥漿護壁施工，定期測量泥漿的比重、含砂率等指標參數(shù)，確保循環(huán)泥漿性能滿足方案要求。

5）定期檢查旋挖鉆鉆斗底蓋的密封性，防止在下降和提升過程中漏砂。

（3）在下部灰?guī)r溶洞的成孔方法

1）施工前，應仔細研究地勘報告，提前預估溶洞巖土分界面，到達分界面位置，提前放慢鉆進速度，做好泥漿儲備，鉆至溶洞內(nèi)發(fā)生漏漿時應及時補充泥漿，必要時采用沙土、水泥漿等回填樁孔，避免造成大面積塌孔。

2）在成孔過程中，定期檢查鉆桿的垂直度，發(fā)生孔位傾斜時應及時調(diào)整鉆桿的垂直度。

（4）在下部硬巖層（微風化灰?guī)r）的成孔方法

1）選擇大功率的旋挖鉆機鉆進施工（機場北站選擇的是徐工XR550D旋挖鉆機），準備好硬度高、抗磨性好的鉆齒，并每班對磨損的鉆齒進行更換或者修補。

2）微風化灰?guī)r地層發(fā)生斜孔后的處理難度大，因此遇到斜巖層面時，必須低速慢鉆，嚴格控制鉆機速度，監(jiān)測鉆桿垂直度，發(fā)生傾斜時應及時處理。

3.3 成槽機抓槽施工

一期槽單元槽段上部軟土層（雜填土、粉質(zhì)黏土、粉細砂、中粗砂、礫砂）的成槽施工采用上海金泰SG50A成槽機進行“三抓法”成槽，堅持“一字幅”先抓兩邊后抓中間、“L形幅”和“Z字幅”先抓短邊后抓長邊的施工原則，并采用跳槽法作業(yè)。

（1）按要求進行槽段劃分，分幅跳槽施工。

（2）成槽時，泥漿應隨著出土量不斷補入，以保證泥漿液面高出地下水位且距地面的距離小于300 mm，在抓斗掘進時不宜補入泥漿。

（3）成槽機不宜快速掘進，以防槽壁失穩(wěn)。當成槽機抓至槽底2～3 m時，應用測繩測深，防止超挖和少挖。

3.4 雙輪銑銑槽施工

（1）地下連續(xù)墻采用德國寶峨MC96雙輪銑槽機進行銑槽，一期槽（幅寬6.8 m）分3刀銑槽，二期槽（幅寬2.8 m）為1刀銑槽。

（2）二期槽段施工時，需在其兩側(cè)一期槽段澆筑完成約不少于7 d時間（或強度到達75%以上）后，方可進行二期槽段的銑槽施工，二期槽需套銑掉兩側(cè)一期槽各200 mm厚的素混凝土墻。

（3）銑槽機銑槽施工

1）雙輪銑下放到3.5～5.0 m才可以銑槽。切削速度不宜過快，一般控制在4～6 cm/min。如果銑槽深度超過8.0 m，可以提高切削速度至10～11 cm/min。

2）銑槽過程中應確保所有的銑齒狀況良好，并實時注意X向、Y向的垂直度。

3）泥漿的質(zhì)量必須控制很好，否則會使銑頭的浮力增加，X向、Y向糾偏將變得比較困難。

4）切勿在成槽時完全打開X向糾偏板，否則銑頭將立即卡在槽中。使用糾偏板應緩慢打開糾偏板，緩慢地糾偏。

3.5 清底換漿

地下連續(xù)墻成槽完成后，需對槽段位置、槽段寬度、槽壁垂直度和槽底巖樣進行驗收，驗收合格后進行清底換漿。清底采用雙輪銑銑斗進行反循環(huán)清槽，通過雙輪銑銑斗上的吸沙泵，將攜帶泥沙的泥漿通過導管與泥漿管輸送至泥漿處理后臺，使用后臺的濾砂機凈化泥漿，分離循環(huán)泥漿中的泥沙，再通過泥漿泵將檢測合格的泥漿輸送至槽段內(nèi)，以置換出帶泥沙的泥漿，確保清槽后槽底的沉渣厚度和泥漿性能參數(shù)滿足要求。在清底換漿時，應保持泥漿液面穩(wěn)定，避免槽壁塌孔。地下連續(xù)墻清底驗收要求為泥漿比重不大于1.2，黏度小于28 s，含砂率不大于8%，沉渣厚度不大于100 mm。

3.6 槽段檢驗

（1）槽段的檢驗內(nèi)容。槽段的平面位置、槽段的深度、槽段的壁面垂直度。

（2）槽段檢驗的工具及方法

1）槽段的平面位置及尺寸。根據(jù)測量放線結(jié)果，采用鋼卷尺、全站儀進行復核。

2）槽段的深度。采用測錘測量槽段左、中、右至少3個位置的槽段深度，取測量數(shù)據(jù)的平均值得到槽段的深度。

3）槽段的壁面垂直度檢測

單元槽段施工完成后，使用超聲波測壁儀器掃描地下連續(xù)墻槽壁，測量槽壁垂直度，對地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量進行評價，每單元槽段應至少檢測3個斷面。

4）泥漿質(zhì)量檢測。使用泥漿三件套對槽內(nèi)泥漿的比重、含砂率、黏度和pH值進行檢測。

4 銑槽功效分析

根據(jù)經(jīng)驗，硬巖的成槽效率低，而硬巖的成槽效率決定了整個地下連續(xù)墻槽段的施工效率，因此通過統(tǒng)計分析機場北站采用引孔銑槽和未引孔銑槽情況，得出其功效分析結(jié)果，具體見表1～6[3]所示：

通過上述分析發(fā)現(xiàn)，采用旋挖鉆引孔+雙輪銑銑槽工藝，可以顯著提高一期槽的施工效率，銑槽效率綜合提升了2.5倍，可以有效節(jié)約工期。

5 結(jié)束語

芳白城際項目機場北站為典型的上軟下硬復合地層，通過對地下連續(xù)墻硬巖“雙輪銑銑槽”和“旋挖鉆引孔+雙輪銑銑槽”兩種工藝的現(xiàn)場對比分析，一期槽段通過旋挖鉆引孔，增大了雙輪銑銑槽的臨空面，有效提升了銑槽效率，綜合提升了2.5倍；二期槽由于采用套銑接頭，接頭兩側(cè)需要切削一期槽的素混凝土接頭，采用旋挖鉆引孔后，其銑槽效率綜合提升不顯著。綜合分析“鉆+抓+銑”地下連續(xù)墻的成槽工藝可知，其在上軟下硬復合地層施工中具有快速成槽的優(yōu)點[4]。

參考文獻

[1]彭小丹.復合地層超深地下連續(xù)墻快速成槽施工技術研究[J].建筑技術開發(fā)，2023（8）：132-134.

[2]劉智勇，王瑋，沈婕，等.不同地層中多種破巖輔助工法的雙輪銑成槽工效分析[J].建筑施工，2020（11）：2031-2034.

[3]龔志凌.上軟下硬地層中地下連續(xù)墻快速成槽技術[J].建筑技術開發(fā)，2021（19）：107-108.

[4]羅反蘇，潘岸柳，羅努銀，等.上軟下硬的復雜地層中地下連續(xù)墻成槽施工技術[J].建筑施工，2018（6）：827-829.