方 言 張雷潔 張艷松

（北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100088）

0 引言

在地下連續(xù)墻施工中，管線改移一直是個(gè)困擾工程技術(shù)人員的難題，由于沒有路由，往往會(huì)延誤工期。如果遇到燃?xì)狻④娎|、國防光纜等管線，改移申請(qǐng)流程就十分繁瑣。而氣舉反循環(huán)成槽工藝可以在不進(jìn)行管線改移的情況下進(jìn)行地下連續(xù)墻的施工中，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。本文將氣舉反循環(huán)成槽工藝應(yīng)用在廣渠路項(xiàng)目中的工藝施工流程及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析介紹，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

《北京城市總體規(guī)劃（2016年—2035年）》中明確提出，要建設(shè)“一核一主一副、兩軸多點(diǎn)一區(qū)”的城市空間結(jié)構(gòu)；其中，通州區(qū)作為北京城市副中心的核心位置，是城市建設(shè)規(guī)范工作開展的關(guān)鍵性城市。廣渠路工程是通州區(qū)城市建設(shè)的重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，該項(xiàng)目隧道主要采用明挖法施工（交叉路口采用蓋挖順作法），隧道主體結(jié)構(gòu)采用四孔閉合框架結(jié)構(gòu)，單孔結(jié)構(gòu)最大內(nèi)輪廓凈寬13.75m，凈高6.8m（車行斷面）。標(biāo)準(zhǔn)單幅橫斷面結(jié)構(gòu)全寬30.50m，全高13.80m。明挖段隧道基坑支護(hù)采用“鋼筋混凝土地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐”體系，地下連續(xù)墻墻厚0.8m，墻深度27m，單元槽長(zhǎng)6m；地下連續(xù)墻全長(zhǎng)3050m，其中正常施工長(zhǎng)度2970m，采用氣舉反循環(huán)施工工藝施工的長(zhǎng)度80m。

2 施工原理及設(shè)備

2.1 氣舉反循環(huán)工作理論

氣舉反循環(huán)施工建設(shè)的理論基礎(chǔ)是組合液舉固體運(yùn)動(dòng)理論以及氣體浮舉液體運(yùn)動(dòng)理論。所謂反循環(huán)施工就是以氣體為動(dòng)力介質(zhì)，以液流體為延升載運(yùn)介質(zhì)攜帶固體傳輸?shù)缴戏轿恢谩Ｍㄟ^此過程，可將鉆孔內(nèi)的一些由于機(jī)械鉆進(jìn)所產(chǎn)生的廢棄物排出管道外部。這些廢棄物主要包括土質(zhì)碎屑、沉積碎屑以及巖石碎屑等，具有很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，碎屑的及時(shí)排出至關(guān)重要。

2.2 設(shè)備的選用及性能

在設(shè)備的運(yùn)用過程中，需要根據(jù)所施工區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備的選擇，其中，重點(diǎn)應(yīng)該考慮的是當(dāng)?shù)氐乃臈l件、地質(zhì)條件以及施工現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)條件，同時(shí)，也要考慮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力和施工能力。專業(yè)能力較高的團(tuán)隊(duì)可選擇相對(duì)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，例如選用自主研發(fā)的特制回轉(zhuǎn)式泵吸反循環(huán)鉆機(jī)。在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的作用下，將鉆桿帶動(dòng)起來，將所得的傳導(dǎo)力量，傳遞到機(jī)械的鉆具上面完成施工。同時(shí)，鉆桿設(shè)備所傳遞的壓力也能進(jìn)一步促進(jìn)鉆具設(shè)備施壓，使鉆具在最短的時(shí)間內(nèi)推動(dòng)到所設(shè)計(jì)的管孔位置上，在此過程中，需要根據(jù)施工區(qū)域的大小不斷更換鉆頭的大小，以更好地推進(jìn)施工進(jìn)展。其次，在施工設(shè)備的選用中，還應(yīng)根據(jù)所在區(qū)域地質(zhì)條件的變化，更換不同型號(hào)的鉆具。再次，設(shè)備在選用時(shí)，應(yīng)先根據(jù)設(shè)備的生產(chǎn)廠家所提供的質(zhì)檢報(bào)告，確保設(shè)備的安全性，且設(shè)備的配套工具的種類應(yīng)齊全，且性能符合實(shí)際的工程施工需要。最好選用一機(jī)多用的設(shè)備，此類設(shè)備在運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)中更為省時(shí)省力，在一些復(fù)雜地質(zhì)條件下，無法一次運(yùn)輸多個(gè)設(shè)備，若此時(shí)能選用多用設(shè)備，則設(shè)備的搬運(yùn)問題將迎刃而解。氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)配套主要設(shè)備機(jī)具包括：鉆架、動(dòng)力頭、滑移橫梁、鉆具（包括鉆桿、鉆頭）、底盤、操作臺(tái)、鉆桿起吊回轉(zhuǎn)裝置、空氣壓縮機(jī)、泥漿箱等。

3 主要施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

3.2 施工流程和方法

3.2.1 地下管線查勘

先查明工程施工范圍內(nèi)所有地下管線的位置、種類、直徑（寬度）、走向和埋深，重點(diǎn)把采用此工藝施工的地連墻穿越管線詳細(xì)情況調(diào)查清楚，并在平面圖上標(biāo)明。現(xiàn)場(chǎng)采用此工藝施工的地連墻涉及有電力、燃?xì)?、上水、電信等各種管線。

3.2.2 導(dǎo)墻施工及地下管線的槽口保護(hù)

當(dāng)工人將管線完全開挖出來后，根據(jù)管線直徑大小與斜交角，采用3cm厚的鋼板，焊接成大小合適的U型保護(hù)盒子對(duì)管線進(jìn)行包裹保護(hù)。U型保護(hù)盒兩側(cè)寬出管線10cm作為保護(hù)；在導(dǎo)墻兩側(cè)增加膨脹螺栓固定；U形保護(hù)盒長(zhǎng)度應(yīng)與導(dǎo)墻之間寬度相同；保護(hù)盒垂直深度比管線位置深30cm，以保證施工過程中不與管線碰撞，如圖2、圖3所示。

圖2 U形保護(hù)盒位置示意

3.2.3 抓槽作業(yè)

抓槽作業(yè)前，導(dǎo)溝開挖必須采用人工挖土，只有當(dāng)管線已充分探明并已外露的情況下，才能采用機(jī)械挖土。

先用地連墻成槽機(jī)或旋挖鉆機(jī)對(duì)管線兩邊進(jìn)行施工，當(dāng)施工達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，采用氣舉反循環(huán)鉆機(jī)對(duì)管線下土體進(jìn)行抓槽。鉆進(jìn)過程中轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鉆桿和鉆頭，由鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)切削孔內(nèi)土層，夾帶鉆渣的泥漿經(jīng)鉆頭、空心鉆桿、膠管進(jìn)入泥漿泵，再從泥漿泵排入泥漿池中，泥漿經(jīng)沉淀后流向孔內(nèi)，依次循環(huán)成孔。

鉆機(jī)需從管線兩邊已成槽位置下放，然后向管線一步步推進(jìn)，直至鉆機(jī)貼近管線保護(hù)鋼板。按照同樣步驟從另一邊下鉆機(jī)向管線推進(jìn)成槽，直至兩邊交叉成槽，確保管線下面土體全部挖出，形成一個(gè)整體槽段，且任一位置的槽段面均滿足設(shè)計(jì)尺寸要求。

因成槽時(shí)間長(zhǎng)，成槽泥漿比重大，在下放鋼筋籠前，需對(duì)整個(gè)槽段清槽換漿，使沉渣厚度及泥漿比重符合設(shè)計(jì)施工要求。

3.2.4 鋼筋骨架吊裝（拼裝）

根據(jù)地下連續(xù)墻墻體配筋圖和管線所處位置，將每幅鋼筋籠制作成3片承插式拼幅鋼筋籠（圖4），并根據(jù)管線保護(hù)盒的大小和位置，分別在鋼筋籠的對(duì)應(yīng)位置預(yù)留出合適的管線孔洞?？锥创笮∫话惚缺Ｗo(hù)盒橫截面的上、下、左、右面各大出20～30cm，以確保鋼筋籠的順利拼接。制作鋼筋籠時(shí)，注意確保鋼筋的位置、間距及根數(shù)正確，特別是承插式接頭“公頭”、“母頭”鋼筋的精度，保證接頭質(zhì)量。要特別注意在吊點(diǎn)及架立筋處加強(qiáng)，提高剛度，避免在運(yùn)輸和起吊過程中發(fā)生較大變形，造成吊裝時(shí)無法完全閉合。

圖4 子母鋼筋籠示意

鋼筋籠的吊裝：先吊裝承插式“母頭”鋼筋籠入槽，根據(jù)點(diǎn)位精確定位后，再吊裝承插式“公頭”鋼筋籠，通過左右調(diào)整鋼筋籠水平位置實(shí)現(xiàn)承插接口完美對(duì)接。拉拖時(shí)要平穩(wěn)、緩慢，避免碰壁，安放過程中嚴(yán)禁墩放鋼筋籠。

3.2.5 混凝土灌筑

因鋼筋籠采用特殊形式拼接下放，為保證混凝土質(zhì)量，須根據(jù)槽段寬度，增加1~2根導(dǎo)管，并同時(shí)灌筑混凝土，使此槽段形成完整的一片墻。

3 施工控制要點(diǎn)

3.1 導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻施工時(shí)保證包裹管線的鋼板深入導(dǎo)墻100mm；應(yīng)保證保護(hù)鋼板與導(dǎo)墻澆筑在一起，避免錯(cuò)動(dòng)。

3.2 成槽施工

當(dāng)導(dǎo)墻施工完成后，根據(jù)橫穿管線位置，對(duì)原設(shè)計(jì)地下連續(xù)墻分幅線進(jìn)行調(diào)整。分幅以管線保護(hù)幅為地連墻首開幅，向兩端進(jìn)行地下連續(xù)墻分幅線調(diào)整。當(dāng)整個(gè)管線U型保護(hù)盒焊接（滿焊）完成后，需用軟質(zhì)填充物將鋼板保護(hù)盒內(nèi)壁與管線之間的空隙填充密實(shí)，確保后期無水滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

成槽時(shí)，鉆機(jī)要與管線保持一定的安全距離，特別是管線下面，保證土體挖空且不觸碰管線。

鉆機(jī)就位時(shí)使轉(zhuǎn)盤中心與孔位中心重合，再用水平尺調(diào)整好鉆機(jī)的水平度。鉆機(jī)就位后，應(yīng)做到平整、穩(wěn)固，確保施工時(shí)不發(fā)生傾斜、移位。開始鉆進(jìn)時(shí)，進(jìn)尺要適當(dāng)控制，在導(dǎo)墻底部處，應(yīng)低檔慢速鉆進(jìn)，使此處有堅(jiān)韌的泥皮護(hù)壁。然后再用與地連墻厚度相同的鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。在正常鉆進(jìn)施工中，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)情況控制好進(jìn)尺速度，以防止縮頸、塌孔等現(xiàn)象發(fā)生；如遇到軟硬夾層，要控制轉(zhuǎn)速及鉆進(jìn)速度，防止孔斜，確保成槽的垂直度。

因成槽時(shí)間長(zhǎng)，成槽泥漿比重大，在下放鋼筋籠前，需對(duì)整個(gè)槽段清槽換漿，使沉渣厚度及泥漿比重符合設(shè)計(jì)施工要求。

3.3 鋼筋籠吊裝

鋼筋籠下放時(shí)，需要人機(jī)配合默契，鋼筋籠位置準(zhǔn)確。鋼筋籠在設(shè)計(jì)時(shí)需與管線（左、右、下）有不小于100cm的空隙。用兩臺(tái)履帶吊車（視鋼筋籠的重量確定吊車噸位）將鋼筋籠多點(diǎn)吊起、運(yùn)輸至施工部位，將鋼筋籠緩緩下放入槽，避免碰撞槽壁。

由于吊具尺寸較大，下放鋼筋籠時(shí)需下沉一定深度作為工作量，故應(yīng)根據(jù)管線埋深情況對(duì)槽段整體進(jìn)行一定的超挖。

3.4 施工監(jiān)測(cè)

施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)被保護(hù)管線變形或變位的監(jiān)測(cè)工作，管線監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目主要包括沉降觀測(cè)和位移觀測(cè)，施工過程中觀測(cè)頻率為每天早、中、晚各1次，工后觀測(cè)頻率為每天1次。沉降觀測(cè)按照沉降速率大于2mm/d或累計(jì)沉降大于50mm 進(jìn)行控制，位移觀測(cè)按照位移速率大于2mm/d或累計(jì)位移大于20mm進(jìn)行控制。

4 工程應(yīng)用

在廣渠路項(xiàng)目地下連續(xù)墻施工中，經(jīng)過勘察，共發(fā)現(xiàn)8處不可改移的管線，其中燃?xì)夤芫€3處，通訊光纜2處，國防電纜2處，國防光纜1處。燃?xì)夤芫€改移至少需要4個(gè)月，國防電纜和國防光纜不允許改移，通訊光纜改移費(fèi)用需30萬。經(jīng)過研討，項(xiàng)目決定采用氣舉反循環(huán)成槽工藝進(jìn)行地下連續(xù)墻施工。8幅地連墻由兩套設(shè)備同時(shí)施工，從成槽到混凝土澆筑共用時(shí)10天。采用氣舉反循環(huán)成槽工藝取得了良好的使用效果，既為項(xiàng)目節(jié)約了成本，又保證了施工進(jìn)度。

5 結(jié)束語

將氣舉反循環(huán)成槽工藝應(yīng)用在廣渠路東延道路工程地下連續(xù)墻施工中，有效節(jié)約了工期；由于不需要對(duì)管線進(jìn)行拆改移，節(jié)約了施工成本。此種成槽工藝具有適應(yīng)各種尺寸、弧形及折線平面地連墻的施工，泥漿置換及沉渣清除徹底、垂直度高、墻面平整、接縫嚴(yán)密等優(yōu)點(diǎn)。更重要的是成槽過程中鉆機(jī)一直處于地下管線下方作業(yè)，對(duì)地下管線不構(gòu)成危險(xiǎn)，確保了施工過程中管線的安全。