地下连续墙入岩成槽施工工艺改进

地下连续墙入岩成槽施工工艺改进

黄建

江西建工建筑安装有限责任公司江西330029

摘要：基于某市轨道交通1号线站出的中风化岩层进行研究地下连续墙入岩成槽施工工艺，通过在2号线地铁大厦站地下连续墙施工中的探索和实践，对该施工工艺进行了改进，在不增加机械设备的情况下极大地改善了入岩段连续墙偏孔的问题，且缩短了成槽时间，效果显著。主要对相同地质条件下两种施工工艺进行了数据上的比对分析，以证明改进后施工工艺确有推广应用价值。

关键词：地下连续墙；入岩成槽；工艺改进

地下连续墙因具有防渗、截水、承重、挡土、防爆且开挖方量小等优点，现已得到大量应用，相关技术亦有了良好发展。在相关研究中:专家已经分析了成槽施工中几种工法的特点、适用条件及施工注意事项，进一步探讨了施工机具选择的方法和原则;介绍了地下连续墙的简单分类、其特点及施工的要点和难点;文献介绍了地下连续墙技术的施工工艺过程，分析了地下连续墙的优、缺点，指出了该项技术的发展趋势;文献叙述了地下连续墙的导墙、成槽、钢筋混凝土灌注、泥浆处理等施工工艺;主要针对砂质粉土和粉砂层采用“两钻一抓法”施工连续墙工艺进行了应用描述。地下入岩连续墙一直是地下连续墙施工的重难点，其施工机械配备及进度组织一直是业界研究的重点。目前，针对硬岩或上软下硬地层情况，在地下入岩连续墙施工机械配套选型优化和进度组织等方面，总体缺乏应用实例研究，缺少经验参考。

本文以某市某地铁站地下入岩连续墙施工为背景，阐述各类钻机配合抓斗式成槽机施工地下入岩连续墙施工技术及体会。

1工程概况

某市地铁站标准段基坑深度为24.460m，围护结构地下连续墙厚0.7m，标准幅长7m，成槽作业深度标准段为27.8m，端头井段为27.3～29.5m，连续墙嵌岩深度约11m。场地地下1～12.6m为杂填土、淤泥和黏土层，8.5～22.8m为砂层，17.8～31m为中(强)风化砂砾岩层。

2成槽工艺

目前，地下入岩连续墙施工常用设备主要有传统的液压式抓斗成槽机(大多需钻机配合)和新兴的双轮铣槽机。双轮铣槽机与传统的液压抓斗配合钻机工艺相比，在土砂等软弱地层中的施工优势不甚明显，双轮铣速度为后者的2～3倍;进入岩段，双轮铣槽机优势明显，而液压抓斗无法独自成槽，必须配合钻机施工，且冲孔效率较低，同时成槽形状差。双轮铣槽机虽非常适合入岩施工，但机械主要依赖进口，整机购进、租赁费用昂贵。以利勃海尔885履带吊配宝峨公司BC36型双轮铣为例，整机购置费在4000万元以上，一次性投入非常大，且设备维护复杂、费用较高。一般在工程量大(≥1.9万m3)、工期紧，且中风化岩层在总工程量中占有比例较大，槽深大于41m，其他成槽设备无法施工及地下连续墙在敏感构筑物附近等条件下才考虑采用双轮铣。本车站设计共59幅地下连续墙，每幅约7m×0.7m×30m(长×宽×深)，车站工期为40个月，工程量较小，深度较浅，工期宽松，且中风化岩层所占比例较小。综合考虑，决定采用钻机配合抓斗式成槽机施工工艺。

3地质条件

地下水类型是停滞水的上层，有多孔潜水，微密闭水的特性，拟议的场地孔隙度潜水主要发生在全密闭中密集砂全新冲积层第四纪，受施工现场南，东部基坑沉淀影响。水位变化较大，深度为2.70?14.5m，海拔为10.000?19.290m，地下水主要为河水补给，降水量偏多，水季节平衡性差，旱季地下水补给地表水，地下水至赣江排泄;汛期赣江水位上升，赣江补给地下水。根据水质分析结果，地下水对二氧化碳混凝土结构具有腐蚀作用，钢筋混凝土结构钢筋在长期淹水，干湿环境下略有腐蚀性。土体对混凝土结构微弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋混凝土略有腐蚀性，钢结构受到中度腐蚀。

4主要过程

4.1成槽机施工

开始于第一段沙层的第一段。为了保证钻机钻井的垂直钻孔，首先把握高度在9米以下的地面沟槽控制，将9?10米的砂层作为旋挖钻机钻井，以防止出现误差。标准槽段采取三槽入槽，先挖两侧，再挖中间。在地面9米以下时，进行拦截槽建设。

4.2旋挖钻机施工

旋转钻机就位，旋转钻机严格按钻孔布置图钻孔钻孔。钻机钻井孔径为70厘米，使用旋转钻头钻孔，根据主孔中心位置构造的识别进行严格钻孔。当钻机钻孔时，每个主孔一次钻入到预先的设计高度。

4.3冲孔桩机冲中间孔柱

该部分主孔完全钻孔，冲孔打桩机立即就位，每个槽段与两个柱部分之间的岩石相对。冲压打桩机在岩柱中，采用高频，低冲程方式进行冲击，根据旋挖钻孔冲孔，确保冲孔中心处于红色下方的岩石中避免锤击直接冲到主洞，每次冲孔深度为1.7?2米，再次移动到另一支柱上冲孔，重复。

4.4成槽机抓斗细抓清底

槽底部的中间部分的岩石柱在红色1.7?2米之内，使用液压开槽机取出槽，将现场车辆中的残留物移走到临时弃置场所中。将槽中的渣槽放入位置后，取出机器，然后冲压打桩机冲孔，直到整个连续墙达到设计高度，然后清除孔和刷墙操作。

5问题讨论

由于设计为地下三层结构，连续墙深，墙体底部11?12米，风化基岩良好。在早期阶段，三轴钻机由于钻孔大，难以满足孔的硬冲部分，不能保证垂直度，基岩（小墙）之间的孔隙估计不到16?20厘米。实践证明，采用三轴钻孔施工效率和孔质量不能保证，进入槽缓慢进展，迫切需要更换钻孔设备。

6施工效果

近1个月后施工观察，总结如下：第一，旋挖钻机入孔速度快，但仅适用于原始基岩孔，不适合小墙（钻滑），而机钻磨损快、耗油量大、施工噪音大。第二，冲孔打桩机效率低，不能像挖掘机钻头直接将破碎的基岩捕获到表面，形成钻头岩块沉积，加上油罐浆料在正常堆积泥浆的循环过程中不能进行更换，每1,5?2米需要带槽的成槽机。但是机器进入孔质量好，不易开孔，适合小墙破碎，一个槽可同时进行两台冲孔机的操作。第三，三轴钻机由于钻机施工和操作方法易于形成部分孔，不适合长距离基岩孔施工，只能作为旋挖钻机的有效补充，少量浅层深度孔操作。

7结论和建议

通过地下岩石进入连续墙项目“旋挖钻机与钻机破岩的冲击，入槽机入槽”工艺施工实践，主要结论如下：

钻孔方法早期引导孔的施工，抓斗的施工起到引导作用，可以提高其施工精度。引导孔的小直径方便矫正或处理，可有效控制垂直槽。

根据现场地质条件，结合各种槽设备适应范围，正确选择开槽设备进入槽内，是地下墙正常施工的重要环节。

同时多槽同时施工，应提前进行泥浆池容量设计，增加泥浆设备投资;同时需要加强泥浆的控制比例，发展泥浆生产，调整，再生和废弃物技术标准。泥浆生产中每类产生二级检测指标，新鲜泥浆应在使用前保存24小时，加泥浆必须继续使用泥浆泵搅拌;新更换泥浆时，应立即净化调整至所需指标，并将新鲜泥混合回收，不能调整的净废液排放到废浆池中，及时运输。

地下连续墙的复杂过程，需要严格的组织管理，特别是注意连续墙的岩石建设，生产资源，频繁部署各类施工。钻孔过程可与抓斗平行进行，施工导孔不占用关键时间，可大大提高抓斗施工效率，节约施工期，提高施工效率。

参考文献：

［1］张瑞云，孟丽军，孙铁成．地下连续墙成槽施工工法及设备适用性分析［C］//第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册．重庆:中国力学学会工程力学编委会，2015．

［2］苗燕玲．地下连续墙的特点及其部分施工工艺［J］．今日科苑，2015(10):60．

［3］顾琦，梁伟，王宗贤．浅析我国地下连续墙施工技术的应用［J］．科技信息，2016(4):317．