鄒俊峰，雷 斌，尚增弟

(深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518063)

0 引言

地下連續(xù)墻成槽施工遇到深厚巖層時(shí)，一般采用旋挖鉆機(jī)分序取芯引孔，或采用沖孔樁機(jī)十字錘沖擊引孔，再采用沖擊方錘修孔。旋挖或沖擊引孔存在二序孔垂直度控制難，偏孔處理時(shí)間長(zhǎng)；引孔數(shù)量少或引孔偏斜，給方錘沖擊修孔帶來(lái)更大的困難，總體表現(xiàn)為施工進(jìn)度慢，綜合成本高；尤其沖擊引孔速度慢，為保持施工進(jìn)度，一般一幅槽內(nèi)會(huì)開動(dòng)2臺(tái)沖擊鉆機(jī)同時(shí)引孔或修孔，交叉作業(yè)帶來(lái)較大的安全隱患。

1 工程概況

深圳市城市軌道交通13號(hào)線13101標(biāo)段(白芒站)項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻共12幅，設(shè)計(jì)墻厚800mm、墻深24m，導(dǎo)墻寬850mm，標(biāo)準(zhǔn)幅寬6m，場(chǎng)地地層埋深12m之上為填土、砂層、砂質(zhì)黏土，埋深12m之下為中、微風(fēng)化花崗巖層，地下連續(xù)墻成槽需穿越12m的巖層。為克服上述深厚硬巖地下連續(xù)墻成槽施工過(guò)程中引孔出現(xiàn)的困難，發(fā)揮潛孔錘破巖的優(yōu)勢(shì)，利用大直徑潛孔錘采用超設(shè)計(jì)樁徑、小間距、全套管跟管、分序、咬合式引孔，引孔完成后直接采用抓斗清槽，避免了通常需要用方錘修孔的工序，達(dá)到引孔破巖效率高、成槽速度快、綜合成本低、安全環(huán)保、綠色施工的效果。

2 工藝原理

本技術(shù)工藝原理主要是利用潛孔錘的高效破巖能力和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)深厚硬巖分布情況，創(chuàng)新采用潛孔錘超設(shè)計(jì)樁徑、分序孔小間距、全套管跟管、咬合式引孔，引孔完成后設(shè)計(jì)槽段范圍內(nèi)殘留的巖質(zhì)齒邊少，采用帶截齒的抓斗完成修槽、清槽。

2.1 一序孔潛孔錘套管護(hù)壁引孔

1)一序引孔擬采用上部土層段全套管護(hù)壁，大直徑潛孔錘鉆進(jìn)工藝。

2)套管外徑816mm、長(zhǎng)12m、采用振動(dòng)錘下入，套管底部下沉至巖層頂。

3)潛孔錘鉆頭采用高頻直錘，直徑760mm，配置3臺(tái)空壓機(jī)，自孔口向下鉆進(jìn)引孔，穿越硬巖至孔深24.000m設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4)引孔終孔后，拔出套管再進(jìn)行相鄰另外一序孔引孔；一序孔的孔間距200mm,重復(fù)以上工序操作，完成一幅槽內(nèi)的7個(gè)引孔。

一序孔標(biāo)準(zhǔn)槽寬引孔平面、剖面布設(shè)如圖1，2所示，潛孔錘引孔如圖3所示。

圖1 潛孔錘一序孔鉆進(jìn)引孔平面布置

圖2 潛孔錘一序孔引孔剖面布置

圖3 潛孔錘一序孔鉆進(jìn)示意

2.2 二序孔全套管跟管鉆進(jìn)引孔

1)二序孔在槽段內(nèi)一序孔全部引孔結(jié)束后進(jìn)行。

2)二序孔擬采用潛孔錘咬合引孔，為確保二序孔的垂直度，采用潛孔錘全套管跟管鉆進(jìn)二序孔引孔，二序孔位置定位于2個(gè)一序孔孔間中心位置處，引孔平面布置如圖4所示。

圖4 潛孔錘二序孔全套管跟管鉆進(jìn)引孔平面布置

3)跟管套管外徑816mm、長(zhǎng)24m，單節(jié)套管長(zhǎng)12m，采用孔口焊接連接，滿足套管下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高；套管底部設(shè)置有管靴結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特凸出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使套管底部直徑小于潛孔錘鉆頭頂部直徑，確保潛孔錘鉆頭引孔時(shí)與套管同步鉆進(jìn)。套管管靴與潛孔錘鉆進(jìn)配合如圖5，6所示。

圖5 管靴結(jié)構(gòu)與跟管潛孔錘示意

圖6 管靴結(jié)構(gòu)與跟管潛孔錘

4)潛孔錘鉆頭采用跟管鉆頭，鉆頭直徑760mm，配置3臺(tái)空壓機(jī)；鉆進(jìn)前潛孔錘攜套管同步就位，啟動(dòng)空壓機(jī)后，潛孔錘跟管鉆頭底部4個(gè)滑塊受高風(fēng)壓向外的沖擊力作用，沿鉆頭底部的滑動(dòng)面滑出，形成直徑約850mm鉆孔鉆進(jìn)斷面，外擴(kuò)超出套管直徑，在實(shí)現(xiàn)槽段大面積破巖的同時(shí)，套管順利跟管鉆進(jìn)，直至鉆進(jìn)24m孔深位置。潛孔錘跟管滑塊鉆頭、鉆頭與套管配合鉆進(jìn)情況如圖7所示。

圖7 鋼護(hù)筒搭配管靴結(jié)構(gòu)與潛孔錘連接

5)二序孔引孔終孔后，拔出套管再進(jìn)行相鄰孔引孔，重復(fù)以上工序操作，完成一幅槽內(nèi)的5個(gè)孔和槽段間另2個(gè)孔引孔。二序孔引孔剖面如圖8所示，完成后平面效果如圖9所示。

圖8 潛孔錘二序孔全套管跟管鉆進(jìn)引孔剖面

圖9 潛孔錘二序孔全套管跟管鉆進(jìn)引孔平面

2.3 采用改進(jìn)液壓抓斗修槽、清槽

1)潛孔錘二序孔引孔后，由于采用的是大直徑潛孔錘鉆頭、小間距咬合引孔，因此在設(shè)計(jì)幅寬的槽壁上殘留的硬巖齒邊少，無(wú)需采用沖擊方錘修槽，此時(shí)采用一種改進(jìn)式的液壓抓斗修整槽壁殘留齒邊，使全斷面達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸成槽要求，確保槽段鋼筋網(wǎng)片順利安放到位。

2)帶截齒的地下連續(xù)墻成槽機(jī)液壓抓斗是將旋挖鉆具切割硬巖的截齒鑲嵌在液壓抓斗四周，發(fā)揮其截齒破巖的能力，通過(guò)鑲嵌在抓斗上的截齒對(duì)槽壁的殘留齒邊進(jìn)行破除和抓取，大大提升了修槽效率，取得顯著的清槽效果。帶截齒的地下連續(xù)墻成槽機(jī)液壓抓斗如圖10，11所示。

圖10 帶截齒的液壓抓斗設(shè)計(jì)

圖11 帶截齒的成槽機(jī)液壓抓斗修槽示意

3 施工工藝流程和操作要點(diǎn)

地下連續(xù)墻硬巖潛孔錘跟管咬合引孔成槽施工工藝流程如圖12所示。

圖12 深厚硬巖地下連續(xù)墻潛孔錘跟管咬合引孔成槽施工工藝流程

3.1 測(cè)量定位、修筑導(dǎo)墻

1)根據(jù)業(yè)主提供的基點(diǎn)、導(dǎo)線和水準(zhǔn)點(diǎn)，在場(chǎng)地內(nèi)設(shè)立施工用的測(cè)量控制網(wǎng)和水準(zhǔn)點(diǎn)；專業(yè)測(cè)量工程師按施工圖設(shè)計(jì)將地連墻軸線測(cè)量定位，兩側(cè)墻凈距中心線與地下連續(xù)墻中心線重合。

2)導(dǎo)墻用鋼筋混凝土澆筑而成，導(dǎo)墻斷面為“┓┍”形，厚度150～200mm，寬度為0.85m，深度1.5～2.0m，其頂面高出施工地面100mm。

3)導(dǎo)墻沿軸線開挖，采用機(jī)械和人工進(jìn)行；驗(yàn)槽后綁扎鋼筋、支模、澆筑導(dǎo)墻混凝土。

3.2 一序孔套管護(hù)壁潛孔錘引孔

1)一序孔采用鋼套管護(hù)壁，套管直徑816mm，壁厚14mm,長(zhǎng)度約12～14m，采用450單夾持振動(dòng)錘沉入。

2)振動(dòng)錘按各一序孔中心點(diǎn)定位套管中心，利用共振原理，使套管的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與土層顆粒的振動(dòng)頻率一致，土層顆粒產(chǎn)生共振，足夠的振動(dòng)速度和加速度迅速破壞樁和土層間的黏合力，使樁身與土層從壓緊狀態(tài)過(guò)渡到瞬間分離狀態(tài)，沉樁阻力尤其側(cè)面阻力迅速減小，護(hù)壁套管在自重作用下得以下沉到位。

3)每根套管連續(xù)振動(dòng)下沉至基巖頂面，不可中途停頓或有較長(zhǎng)時(shí)間的間歇；可采用一次性沉入多個(gè)一序孔的套管，以加快施工進(jìn)度。

4)一序孔鋼套管到位后，采用潛孔錘引孔鉆進(jìn)；潛孔錘鉆機(jī)采用改制的SH180履帶式大直徑潛孔錘鉆機(jī)，潛孔錘鉆頭采用直炮錘頭，潛孔錘直徑760mm。

5)先將鉆具提入套管內(nèi)，再將潛孔錘鉆頭上提20～30cm，開動(dòng)空壓機(jī)和鉆具上方的回轉(zhuǎn)電機(jī)，風(fēng)壓正常后將鉆具輕輕放至地面處，開始潛孔錘鉆進(jìn)作業(yè)；現(xiàn)場(chǎng)配備3臺(tái)大風(fēng)量空壓機(jī)，每臺(tái)空壓機(jī)壓力調(diào)至1.8MPa，3臺(tái)空壓機(jī)總排氣量達(dá)82m3/min，以有效保證穩(wěn)定、持續(xù)的氣壓和足夠的供風(fēng)量，為鉆頭提供穩(wěn)定的動(dòng)力。

6)潛孔錘硬巖鉆進(jìn)時(shí)，注意在操作平臺(tái)控制面板進(jìn)行垂直度自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保引孔效果；潛孔錘引孔鉆進(jìn)過(guò)程中，空壓機(jī)超大風(fēng)壓將鉆渣攜出；控制樁身垂直度以防止渣土、粉塵污染，在潛孔錘鉆具設(shè)置有專門的串筒式伸縮降塵防護(hù)罩。

7)待潛孔錘鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，提出潛孔錘鉆具，移動(dòng)鉆機(jī)至下一孔位進(jìn)行成孔作業(yè)；待該幅槽段所有一序孔成孔完畢后，用振動(dòng)錘將套管拔出。

3.3 二序孔潛孔錘跟管鉆進(jìn)引孔至設(shè)計(jì)深度

1)二序孔采用潛孔錘咬合跟管引孔，其定位中心點(diǎn)為2個(gè)一序孔之間的中心點(diǎn)。

2)潛孔錘跟管引孔采用了管靴結(jié)構(gòu)，管靴與套管焊接連接，焊接前預(yù)先采用管道切割機(jī)對(duì)套管進(jìn)行切割處理，以保證管靴與護(hù)筒處于同心圓；切割形成的坡口，可使管靴對(duì)接焊接時(shí)焊縫填埋飽滿。

3)潛孔錘鉆頭采用滑塊式跟管鉆頭，吊放入套管前進(jìn)行錘頭表面清理，確保套管管靴結(jié)構(gòu)與鉆頭的有效作用。

4)移動(dòng)鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)二序孔位，并再次對(duì)樁位、護(hù)筒垂直度進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后即可開始鉆進(jìn)作業(yè)；潛孔錘啟動(dòng)后，先將潛孔錘鉆具提離導(dǎo)槽底20～30cm，開動(dòng)空壓機(jī)，待高風(fēng)壓正常后開始潛孔錘鉆進(jìn)作業(yè)；潛孔錘底部4個(gè)均布的鉆齒滑塊外擴(kuò)并超出護(hù)筒直徑，隨著破碎的渣土或巖屑吹出孔外，套管緊隨潛孔錘跟管下沉，并進(jìn)行有效護(hù)壁。

5)當(dāng)套管跟管鉆進(jìn)下沉至孔口約1.0m左右時(shí)，需將鉆桿和套管接長(zhǎng)；此時(shí)，將鉆機(jī)與潛孔錘鉆桿分離，鉆機(jī)稍稍讓出孔口，先將鉆桿接長(zhǎng)，鉆桿接頭采用六方鍵槽套接連接，當(dāng)上下2節(jié)鉆桿套接到位后，再插入定位銷固定；鉆桿接長(zhǎng)后，將下一節(jié)套管吊起置于已接長(zhǎng)的鉆桿外前一節(jié)套管處，將上下兩節(jié)套管對(duì)接平齊、焊接好，并加焊加強(qiáng)塊。

6)潛孔錘鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)墻底標(biāo)高位置后，即停止鉆進(jìn)，提出潛孔錘鉆具，再采用450單夾持振動(dòng)錘起拔套管；當(dāng)起拔套管至對(duì)接位置時(shí)，采用氧焊切割焊縫，再采用振動(dòng)錘起拔套管。

3.4 帶截齒抓斗成槽、修槽、清槽

1)地下連續(xù)墻經(jīng)分序引孔后，槽壁上殘留少量硬巖齒邊，為此采用帶截齒的抓斗抓槽，并同時(shí)修槽，成槽采用德國(guó)寶峨GB80S抓斗機(jī)。

2)將液壓抓斗原有的抓土結(jié)構(gòu)卸除，以4cm鋼板作為截齒鑲嵌胎體，鑲嵌角度36°，制作成帶截齒的地下連續(xù)墻成槽機(jī)液壓抓斗。

3)在抓斗抓槽、修槽過(guò)程中，調(diào)整好泥漿密度和黏度，保持槽壁穩(wěn)定；同時(shí)，通過(guò)成槽機(jī)操作室觀察成槽機(jī)可視化數(shù)字顯示屏，控制垂直度，確保抓槽、修槽質(zhì)量。

3.5 鋼筋網(wǎng)片制安、灌注導(dǎo)管安裝

1)地下連續(xù)墻的鋼筋網(wǎng)片按設(shè)計(jì)圖紙加工制作，制作場(chǎng)地硬地化處理，主筋采用套筒連接，接頭采用工字鋼，鋼筋網(wǎng)片一次性制作完成；鋼筋網(wǎng)片制作完成后，檢查所有鋼筋型號(hào)及尺寸、預(yù)埋鋼筋、預(yù)埋件、連接器等的規(guī)格、數(shù)量及位置，并報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收。

2)鋼筋網(wǎng)片采用汽車式起重機(jī)下入，最大吊裝量超過(guò)30t，吊裝前編制專項(xiàng)吊裝方案，報(bào)專家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)后實(shí)施?，F(xiàn)場(chǎng)吊裝采用1臺(tái)150t、1臺(tái)80t履帶式起重機(jī)多吊點(diǎn)配合同時(shí)起吊，吊離地面后卸下80t汽車式起重機(jī)吊索，采用150t汽車式起重機(jī)下放入槽。

3)鋼筋網(wǎng)片安放后，及時(shí)下入灌注導(dǎo)管；灌注按要求下入2套導(dǎo)管同時(shí)灌注，以滿足水下混凝土擴(kuò)散要求，保證灌注質(zhì)量；灌注導(dǎo)管下放前，對(duì)其進(jìn)行泌水性試驗(yàn)，確保導(dǎo)管不發(fā)生滲漏；導(dǎo)管安裝下入密封圈，嚴(yán)格控制底部位置。

3.6 氣舉反循環(huán)清理槽底沉渣

1)在灌注混凝土前，測(cè)量槽底沉渣，如沉渣厚度超過(guò)設(shè)計(jì)要求，采用氣舉反循環(huán)進(jìn)行二次清孔。

2)導(dǎo)管下放至距沉渣面300～400mm，高壓風(fēng)管下放深度以氣漿混合器至泥漿面距離與孔深之比(0.55～0.65)來(lái)確定。開始送風(fēng)時(shí)先向孔內(nèi)送漿，清孔過(guò)程中注意補(bǔ)漿量，嚴(yán)防因補(bǔ)漿不足(水頭損失)而造成塌孔。當(dāng)孔底沉渣較厚、塊度較大或沉淀板結(jié)時(shí)，可適當(dāng)加大送風(fēng)量，并搖動(dòng)導(dǎo)管，以利排渣。隨著沉渣的排出，槽底沉渣較少，導(dǎo)管同步下沉跟進(jìn)，控制好管底口與沉渣面的距離，提高清渣效果。

3)在清渣過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行槽段換漿工作，保證泥漿的指標(biāo)和沉渣滿足設(shè)計(jì)要求；清渣完成后，檢測(cè)槽段深度、厚度、槽底沉渣硬度、泥漿性能等，并報(bào)監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。

3.7 水下灌注混凝土成槽

1)為保證做好初始灌注達(dá)到0.5～1.0m的埋管深度，開始灌注前在導(dǎo)管內(nèi)放置隔水球膽，并在灌注料斗底口設(shè)置隔水蓋板；當(dāng)料斗內(nèi)混凝土放滿時(shí)，打開蓋板，通過(guò)混凝土自重和隔水球膽將導(dǎo)管內(nèi)泥漿排凈，同時(shí)連續(xù)澆筑混凝土。

2)灌注時(shí)，兩根導(dǎo)管同時(shí)下料，并保證導(dǎo)管處的混凝土表面高差≤0.3m。

3)灌注混凝土過(guò)程中，始終保持連續(xù)進(jìn)行；每次導(dǎo)管拆除提升前，采用測(cè)繩測(cè)量混凝土面高度，確保導(dǎo)管在混凝土的最小埋深≥2m。

4 工藝特點(diǎn)

4.1 成槽速度快

針對(duì)超厚硬巖，采用大直徑潛孔錘鉆進(jìn)引孔成槽，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，潛孔錘在中風(fēng)化巖層中單孔每小時(shí)可鉆進(jìn)3～6m，在微風(fēng)化巖層中單孔每小時(shí)可鉆進(jìn)2～3m，且引孔后無(wú)需再采用沖擊方錘修孔，減少了工序操作，大大提升施工進(jìn)度。

4.2 成槽質(zhì)量好

采用超設(shè)計(jì)樁徑、分序孔小間距、全套管跟管、咬合式引孔，引孔后直徑與設(shè)計(jì)樁徑基本一致，跟管鉆進(jìn)確保了鉆孔的垂直度，二序鉆孔采用咬合引孔使得孔壁殘留零星鋸齒狀硬巖較少，采用抓斗直接清槽即可滿足成槽技術(shù)要求，相比旋挖取芯和沖擊破巖引孔成槽質(zhì)量更有保證。

4.3 安全可靠

采用潛孔錘鉆進(jìn)引孔作業(yè)，無(wú)需泥漿循環(huán)系統(tǒng)布置、泥漿制作和外運(yùn)，現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)道路、設(shè)備擺放更加有序，減少了大量的沖孔樁機(jī)作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)管理環(huán)節(jié)得到極大簡(jiǎn)化，避免了安全隱患，提升了現(xiàn)場(chǎng)安全文明水平。

4.4 綜合成本低

采用新穎的超設(shè)計(jì)樁徑、小間距大咬合、套管跟管潛孔錘鉆進(jìn)引孔，破巖效率高、引孔速度快，加快了成槽進(jìn)度；減少了大量機(jī)械設(shè)備投入，無(wú)需再配置泥漿循環(huán)系統(tǒng)，減少了泥漿制作和廢棄泥渣的外運(yùn)，總體施工綜合成本低。

5 結(jié)語(yǔ)

地下連續(xù)墻成槽施工遇到深厚巖層時(shí)，旋挖或沖擊引孔存在二序孔垂直度控制難、偏孔處理時(shí)間長(zhǎng)、引孔數(shù)量少或引孔偏斜、方錘沖擊修孔困難和施工安全隱患大等問(wèn)題，本技術(shù)利用大直徑潛孔錘采用超設(shè)計(jì)樁徑、小間距、全套管跟管、分序、咬合式引孔，引孔完成后直接采用抓斗清槽，達(dá)到了引孔破巖效率高、成槽速度快、綜合成本低、安全環(huán)保綠色施工的效果，具有廣泛的指導(dǎo)意義。