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中建五局土木工程有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410004

目前，在地下工程建設(shè)中，地下連續(xù)墻的應(yīng)用范圍已從單純的擋土墻和防滲墻發(fā)展到作為地下主體結(jié)構(gòu)或至少作為地下主體結(jié)構(gòu)的一部分，用來(lái)直接承受上部結(jié)構(gòu)荷載，隧形成了集擋土、承重和防滲于一體的“三合一”地下連續(xù)墻[1]。而地鐵車站深基坑工程往往多處于城市重要位置，周邊地質(zhì)條件及環(huán)境復(fù)雜，特別是地面建筑物林立、地下市政管線錯(cuò)綜復(fù)雜、基坑開挖深度大、地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題[2]，給地鐵車站的基坑施工帶來(lái)種種困難。因此，地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量直接決定了整個(gè)基坑的安全性能，并直接影響到后續(xù)車站主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，如何保證地下連續(xù)墻施工質(zhì)量、確保成槽效率、降低施工風(fēng)險(xiǎn)，是整個(gè)地鐵車站施工過(guò)程的關(guān)鍵所在[3-5]。

1 工程概況

長(zhǎng)沙某地鐵站位于萬(wàn)家麗路與緯二路交叉口，跨路口沿萬(wàn)家麗東側(cè)南北布置。本車站為地下3層島式站臺(tái)，車站主體采用明挖順作法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用“地下連續(xù)墻＋內(nèi)支撐”的支護(hù)形式。車站基坑全長(zhǎng)138.4 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬21.9 m，深約24.2 m，設(shè)地下連續(xù)墻共62幅，地下連續(xù)墻深度為26.74～27.28 m。標(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻寬6.0 m、厚0.8 m。

車站地層從上往下依次為：素填土，雜填土，粉質(zhì)黏土，粉土，粉細(xì)砂，中粗砂，圓礫，卵石，殘積粉質(zhì)黏土，強(qiáng)、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，強(qiáng)、中風(fēng)化礫巖，存在部分凸出的花崗巖。中風(fēng)化層基本為極軟巖-軟巖，風(fēng)化程度較弱，節(jié)理或裂隙較發(fā)育，質(zhì)地堅(jiān)硬，強(qiáng)度較高，工程性狀較好，為典型的“上軟下硬”地層。

2 地下連續(xù)墻施工難點(diǎn)

2.1 地質(zhì)、周邊環(huán)境原因

前期根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告分析，采取了“成槽機(jī)＋旋挖鉆”的施工工藝，即一幅槽段先用旋挖鉆施工引孔，引孔施工完畢后采用成槽機(jī)抓至槽底。但施工時(shí)發(fā)現(xiàn)：旋挖鉆引孔時(shí)，因巖層過(guò)厚，且存在斜坡巖，在入巖之后出現(xiàn)偏孔的現(xiàn)象；在引孔完成后成槽機(jī)施工時(shí)，因巖層過(guò)厚且?guī)r體強(qiáng)度過(guò)高，成槽機(jī)加壓至最大時(shí)，仍難以在巖層段達(dá)到理想的工效，耗時(shí)2個(gè)月以上依然無(wú)法成槽。同時(shí)，地下連續(xù)墻又緊鄰高架橋和建筑物，采用重型沖擊錘勢(shì)必對(duì)高架橋和周邊建筑物造成擾動(dòng)，導(dǎo)致地表沉降，甚至橋樁下沉、房屋開裂。該地鐵線路另一站點(diǎn)試用沖擊錘即造成橋樁沉降報(bào)警，緊急叫停；該站點(diǎn)在使用沖擊鉆時(shí)也多次因噪聲問(wèn)題遭受市民投訴。因此，地下連續(xù)墻成槽是本工程施工的難點(diǎn)。

2.2 場(chǎng)地、管線原因

該地鐵站位于緯二路與萬(wàn)家麗路十字路口處，周邊規(guī)劃以居民、商業(yè)用地為主。站位東側(cè)及南北側(cè)為5～6層居民樓，西側(cè)為萬(wàn)家麗快速高架橋。車站南端距最近的居民樓3.5 m，車站北端距離最近的居民樓4.1 m，西側(cè)高架橋墩距車站主體外輪廓最近為11.8 m，距離橋面邊緣垂直距離約2.2 m。施工場(chǎng)地有限，且地下管線復(fù)雜，管線遷改工期滯后。同時(shí)，地下連續(xù)墻施工時(shí)，機(jī)械設(shè)備時(shí)常處于飽和狀態(tài)，機(jī)械協(xié)調(diào)難度極大，嚴(yán)重影響目標(biāo)工期。

3 地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)

3.1 地下連續(xù)墻成槽施工應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)旋挖鉆引孔偏孔、成槽機(jī)入巖困難的問(wèn)題，采取的主要措施為：

1）第1階段：考慮到旋挖鉆引孔易偏孔，擬采用沖擊鉆引孔，并將一個(gè)槽段分為主孔和副孔（圖1），先施工全部主孔，后施工副孔，在主、副孔均施工完成后采用成槽機(jī)修孔，這樣成槽工效得到一定提升且成槽質(zhì)量有明顯改善。但由于一幅槽段主孔和副孔相加共8個(gè)孔，如單采用沖擊鉆施工一幅槽段，該槽段最多布置2臺(tái)沖擊鉆，且在施工副孔時(shí)發(fā)現(xiàn)，沖擊錘易側(cè)滑，而該處地層還具有黏性較高的特點(diǎn)，沖擊鉆錘頭被黏土包裹后，沖擊效率大幅降低，沖擊鉆成孔效率有限，雖提升了部分工效，但仍不能滿足工期要求，導(dǎo)致工期仍滯后。

2）第2階段：為縮短成槽的時(shí)間，進(jìn)場(chǎng)一臺(tái)雙輪銑，并退場(chǎng)成槽機(jī)，但經(jīng)過(guò)2幅槽段的施工，發(fā)現(xiàn)效率提升依然有限，主要原因是雙輪銑2個(gè)滾筒在施工過(guò)程中結(jié)泥餅糊輪現(xiàn)象嚴(yán)重，需頻繁使用高壓水槍配合清理滾筒，每次清理耗時(shí)2 h以上。

3）第3階段：采用“旋挖鉆＋成槽機(jī)＋雙輪銑＋沖擊鉆”的成槽施工工藝，期間經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次反復(fù)組合使用，摸索出一套最為有效的措施，即施工時(shí)，首先一幅槽段布置4個(gè)引孔（首開槽段為5個(gè)），引孔采用旋挖鉆施工，引孔施工完成后土層采用成槽機(jī)施工，施工至入巖段后采用雙輪銑施工，成槽機(jī)和雙輪銑的寬度均為2.8 m，一幅槽段分三刀，先兩邊后中間，最后采用沖擊鉆或成槽機(jī)修孔及抓取沉碴。在施工過(guò)程中因先施工了旋挖鉆引孔，雙輪銑齒輪滾動(dòng)時(shí)底部沉碴被帶入引孔內(nèi)，從而降低了雙輪銑滾筒被糊輪結(jié)泥餅的頻率，加入旋挖鉆與雙輪銑配合施工之后，相對(duì)于第1階段施工，大大提高了工效。

該地鐵站地下連續(xù)墻施工工藝流程具體為：測(cè)量放樣→導(dǎo)墻澆筑→配制泥漿→導(dǎo)墻內(nèi)灌入泥漿→旋挖鉆機(jī)到位→引孔施工完成→成槽機(jī)就位，抓至巖層→土層施工完成→雙輪銑槽機(jī)就位→成槽→細(xì)抓清底→鋼筋籠吊放→導(dǎo)管安裝→泥漿置換→混凝土澆筑。

圖1 槽段主副孔劃分示意

3.2 雙輪銑施工原理

銑槽機(jī)是一個(gè)帶有液壓和電氣控制系統(tǒng)的鋼制框架，底部安裝3個(gè)液壓電動(dòng)機(jī)，水平向排列，兩邊電動(dòng)機(jī)分別帶動(dòng)2個(gè)裝有銑齒的滾筒。銑槽時(shí)，2個(gè)滾筒低速轉(zhuǎn)動(dòng)，方向相反，其銑齒將地層圍巖銑削破碎，中間液壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泥漿泵，通過(guò)銑輪中間的吸砂口將鉆掘出的巖渣與泥漿排到地面泥漿站進(jìn)行集中處理后返回槽段內(nèi)，如此往復(fù)循環(huán)，直至終孔成槽。銑槽機(jī)的垂直度應(yīng)與槽段軸線一致，并由2個(gè)獨(dú)立的測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)，其數(shù)據(jù)由駕駛室內(nèi)的電腦處理并顯示在液晶屏上，從而使駕駛員可隨時(shí)監(jiān)控，并通過(guò)改變銑槽機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)銑槽機(jī)垂直度的調(diào)整。

開槽前核對(duì)地下連續(xù)墻編號(hào)、段幅分界線，施工時(shí)采用跳躍開挖的方法。銑槽機(jī)單孔銑槽尺寸2.8 m，每幅地下連續(xù)墻槽段先銑兩端，再銑中間剩余部分（圖2）。

3.3 地下連續(xù)墻組合成槽工藝

本場(chǎng)地除少部分拐角區(qū)域使用“沖擊鉆＋雙輪銑”施工外，大部分施工段成槽施工采用“旋挖鉆＋成槽機(jī)＋雙輪銑＋沖擊鉆”組合施工。其施工步驟如下：

1）旋挖鉆施工前要嚴(yán)格找平，并通過(guò)測(cè)量確定每幅地下連續(xù)墻兩端孔位，場(chǎng)地條件允許時(shí)，應(yīng)將旋挖鉆橫跨導(dǎo)墻布置。

2）通過(guò)兩端孔位放出每個(gè)主孔位置，采用旋挖鉆對(duì)孔位進(jìn)行開挖，直至孔底標(biāo)高。注意旋挖鉆施工時(shí)應(yīng)盡量避免偏孔，如有少量偏移，可在后續(xù)成槽機(jī)及雙輪銑施工時(shí)快速糾正。

3）采用成槽機(jī)進(jìn)行抓槽施工，直至達(dá)到巖層上方1～2 m處停止施工，改成雙輪銑銑槽施工。

4）雙輪銑施工至成槽深度滿足設(shè)計(jì)的要求，同一槽段內(nèi)槽底深度必須一致且保持平整。同時(shí)保證槽段垂直度的要求。

5）最后使用沖擊鉆或成槽機(jī)修理槽段接頭并清底。

地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)，為使每一個(gè)施工槽段有充分的時(shí)間達(dá)到強(qiáng)度要求，同時(shí)又不影響工程整體進(jìn)度，成槽施工采用單元跳躍式進(jìn)行。根據(jù)本工程的地質(zhì)條件，一般安排2個(gè)開口槽段，2個(gè)開口槽段之間至少間隔2個(gè)以上的槽段，槽段的開挖順序同樣為跳躍式成槽，一般為隔2孔施工，以保證不會(huì)有2個(gè)相鄰槽段依次施工。

成槽施工采用泥漿護(hù)壁工藝，液面高出地下水位0.5 m以上。成槽施工中，受污染的泥漿隨時(shí)抽出，進(jìn)入沉淀池沉淀，槽內(nèi)隨時(shí)補(bǔ)充新的泥漿，當(dāng)泥漿相對(duì)密度大于1.25、黏度大于50 s時(shí)，應(yīng)作為廢棄泥漿處理。一幅槽段配備1臺(tái)旋挖鉆、2臺(tái)沖擊鉆、1臺(tái)成槽機(jī)、1臺(tái)雙輪銑，旋挖引孔需要5 d左右，成槽機(jī)及雙輪銑分三刀銑槽，標(biāo)準(zhǔn)槽段需4 d左右，修邊及清底1 d，所以平均一段槽需10 d成槽，極大地提高了成槽效率，有效縮短了工期。而之前的旋挖鉆機(jī)與沖擊鉆機(jī)配合，成孔時(shí)間達(dá)2個(gè)月以上，工效極低。

圖2 雙輪銑銑槽

3.4 存在問(wèn)題及解決措施

3.4.1 雙輪銑磨損嚴(yán)重

雙輪銑在施工至20 m以下巖層時(shí)，由于存在部分中風(fēng)化礫巖甚至高強(qiáng)度花崗巖，易導(dǎo)致雙輪銑截齒、耐磨塊、導(dǎo)向環(huán)、擺尺破損，需要頻繁更換配件，導(dǎo)致機(jī)械的維修費(fèi)用增加。因此，在地下連續(xù)墻施工前應(yīng)做好地質(zhì)情況的勘察工作，對(duì)于不確定的地質(zhì)情況及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)勘，探明地層分布，選擇合理的滾筒配件。

3.4.2 成槽過(guò)程易坍孔

初始階段下穿雜填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土?xí)r，成槽過(guò)程容易出現(xiàn)坍孔。同時(shí)，在雙輪銑銑槽過(guò)程中，由于砂卵石層過(guò)厚（部分槽段達(dá)到6～7 m），且雙輪銑施工過(guò)程中的擾動(dòng)、附近槽段沖擊鉆施工的擾動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致砂卵石層出現(xiàn)坍孔。因此，在施工過(guò)程中，首先根據(jù)地層的變化，增大泥漿相對(duì)密度和提高泥漿黏度，提高槽內(nèi)泥漿壓力和形成泥皮的能力，防止泥漿沉淀；其次，保證泥漿的循環(huán)，并使用新泥漿，對(duì)于廢棄泥漿及時(shí)更換，保證泥漿的相對(duì)密度及泥漿液面高度；最后，增加成槽過(guò)程中對(duì)周圍建筑物沉降和位移以及地面沉降的監(jiān)測(cè)頻次，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息，并制訂相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

1）在地質(zhì)條件特殊以及場(chǎng)地制約的情況下，應(yīng)當(dāng)充分考慮機(jī)械的特性，根據(jù)機(jī)械的特點(diǎn)來(lái)分工，通過(guò)調(diào)整各種機(jī)械配合的方式，發(fā)揮各類機(jī)械的長(zhǎng)處，提高施工質(zhì)量及施工工效[6-8]。同時(shí)，在施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制過(guò)程中的技術(shù)要求。對(duì)于施工過(guò)程中易出問(wèn)題的階段，應(yīng)安排專人盯控，并在出現(xiàn)問(wèn)題后積極處理，避免因?yàn)榧夹g(shù)失誤導(dǎo)致的怠工、返工出現(xiàn)。

2）該地鐵站地質(zhì)條件復(fù)雜、巖層分布不均、巖層強(qiáng)度大，前期采用成槽機(jī)為主要施工機(jī)械，成槽效率低，施工困難。采用沖擊鉆施工后，因場(chǎng)地原因，機(jī)械設(shè)備滿負(fù)荷后，仍不能達(dá)到理想工效。而后旋挖鉆、雙輪銑進(jìn)場(chǎng)并采用4種機(jī)械配合施工，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，選擇相應(yīng)的機(jī)械，解決了普通成槽機(jī)無(wú)法克服高黏度堅(jiān)硬地層以及場(chǎng)地條件的問(wèn)題，縮短了施工工期，大大提高了成槽效率與質(zhì)量。