杭州地鐵連續(xù)墻成槽入巖施工技術(shù)研究與實(shí)踐

摘要：針對(duì)杭州地鐵6號(hào)線美院象山站中風(fēng)化灰?guī)r強(qiáng)度高、工期緊、周邊環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，杭州地鐵首次引進(jìn)德國(guó)寶峨BC40雙輪銑進(jìn)行連續(xù)墻成槽施工。本文闡述了雙輪銑成槽切削原理、套銑接頭處理、成槽質(zhì)量控制等主要技術(shù)特點(diǎn)，為杭州地鐵后續(xù)施工積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為雙輪銑成槽在類似硬巖層的應(yīng)用提供了借鑒和參考。

Abstract： In view of the high strength， tight construction period and complex surrounding environment of Meiyuanxiangshan Station of Hangzhou Metro Line No.6， Hangzhou Metro introduced the German Baodi BC40 two-wheel milling for continuous wall slot forming. This paper describes the main technical features of the two-wheel milling slot cutting principle， the milling joint processing， the slot quality control， etc. It has accumulated valuable engineering experience for the subsequent construction of the Hangzhou subway， and also provides reference? for the application of double-wheel milling slot forming in similar hard rock layer.

關(guān)鍵詞：雙輪銑;連續(xù)墻;成槽工藝;套銑接頭

Key words： two-wheel milling;continuous wall;slot forming process;sleeve milling joint

中圖分類號(hào)：U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）17-0134-04

1? 工程概況

6號(hào)線美院象山站位于杭州市西湖區(qū)洙泗路與美院南路交叉口，沿美院南路東西向布置。車站周邊環(huán)境復(fù)雜，地下管線繁多，四周為密集的商業(yè)、學(xué)校和住宅區(qū)。東北象限為之江家園三區(qū)，距主體地連墻最近處僅5.6m，東南象限為小區(qū)配套公建，西北象限為中國(guó)美術(shù)學(xué)院國(guó)際設(shè)計(jì)博物館，西南象限為中環(huán)國(guó)際大廈。車站為地下三層雙柱三跨箱型框架結(jié)構(gòu)，與杭富線疊島換乘。主體基坑長(zhǎng)308.15m，寬23.7m，深26.26～27.60m，基坑底位于中風(fēng)化灰?guī)r層。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1m厚地連墻加內(nèi)支撐體系，共設(shè)161幅地墻，地連墻平均深度約30m。

2? 成槽設(shè)備的選取

車站典型地質(zhì)斷面見(jiàn)圖1，車站基坑底坐落于中風(fēng)化灰?guī)r中，室內(nèi)天然單軸抗壓強(qiáng)度介于57.70～98.30MPa，平均值75.32MPa，室內(nèi)飽和單軸單軸抗壓強(qiáng)度介于46.30MPa～88.20MPa，平均值68.41MPa，屬硬巖，巖芯RQD為60～90%，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ類。地墻入中風(fēng)化灰?guī)r深度達(dá)4～10m，若采用傳統(tǒng)的沖擊鉆加方錘入巖成槽，沖擊鉆孔易傾斜影響成槽質(zhì)量，對(duì)周邊環(huán)境尤其是之江家園住宅樓的噪音及振動(dòng)影響大[1]，同時(shí)考慮工期要求，本站采用了對(duì)周邊環(huán)境影響小、施工效率高的雙輪銑成槽機(jī)，具體設(shè)備見(jiàn)圖2，銑輪長(zhǎng)2800mm，寬度640～1500mm，雙輪銑利用帶切割齒的切削輪切削巖層成槽，能適用于各種巖土層成槽[2-3]。

3? 接頭形式的選取

常用的地連墻接頭形式均可滿足雙輪銑成槽要求，如套銑接頭（平接法）、工字鋼接頭、接頭管法等[4]，目前國(guó)內(nèi)雙輪銑成槽接頭形式以前兩者為主，本工程采用套銑接頭。

主體基坑開(kāi)挖范圍所在土層呈微～弱透水性，相較于其他接頭形式，采用套銑接頭具備如下優(yōu)點(diǎn)：

①無(wú)需地墻接頭裝置，節(jié)省施工成本，縮短施工工期。與型鋼接頭相比，可節(jié)省大量鋼材，減輕鋼筋籠吊裝重量;與接頭管法相比，可減少接頭管的吊裝環(huán)節(jié)，避免接頭管起拔困難的情況。

②套銑接頭銑削一期槽段同時(shí)清除附著在槽段邊的泥皮，混凝土澆筑后形成一道水密性良好的接頭，可有效控制地墻接縫漏漿及夾泥現(xiàn)象。

③套銑接頭一期、二期槽段相互套嵌15cm，形成連接緊密的鋸齒形摩擦面，具備良好的應(yīng)力傳遞效果。

4? 雙輪銑成槽工藝

根據(jù)車站的實(shí)際地質(zhì)情況，地連墻成槽采用抓銑結(jié)合成槽工藝，一期墻體成槽順序：上部粘性土采用液壓抓斗成槽，下部基巖采用雙輪銑銑槽;二期墻體全部采用雙輪銑銑槽。具體成槽工藝流程見(jiàn)圖3。

4.1 成槽切削原理

雙輪銑槽機(jī)屬于反循環(huán)開(kāi)挖機(jī)具，利用雙輪銑槽機(jī)切割輪切削石碴、反循環(huán)排碴[5]。采用藏在切割輪內(nèi)的切齒切削巖石，然后將其與膨潤(rùn)土懸浮液相混合，如此巖石碴土可被切齒切割成約70～80mm甚至更小的碎塊，隨即緊挨切割輪的離心泵將碎塊懸浮液一同抽吸出開(kāi)挖槽。雙輪銑成槽施工排碴見(jiàn)圖4所示。

離心泵會(huì)不斷將碎石、泥土和土液混合物抽出，并送至泥漿篩分站，泥漿處理車間內(nèi)有礫石分離器和除砂器，可從泥漿中分離出碎石、泥土和雜質(zhì)，然后利用泥漿給進(jìn)泵把過(guò)濾后的泥漿液泵回開(kāi)挖槽內(nèi)，如此便形成了一個(gè)封閉回路。

溝槽的垂直度運(yùn)用兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)斜器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量主要沿墻板軸線和垂直于墻板軸線的兩個(gè)方向，設(shè)備會(huì)將測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰噧?nèi)計(jì)算機(jī)，由車內(nèi)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理同時(shí)顯示出來(lái)，相關(guān)工作人員能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)到相關(guān)數(shù)據(jù)，并且分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷其是否異常，通過(guò)調(diào)整切削輪速度的方法來(lái)糾正沿墻板軸線方向垂直度。若巖石的綜合強(qiáng)度超過(guò)60MPa，采用帶錐形齒頭刀盤的嵌巖切削輪替換標(biāo)準(zhǔn)切削輪，該切削齒適用于硬巖層的成槽施工，錐形齒頭刀盤切削輪如圖5所示。

4.2 套銑接頭處理

成槽采用跳槽施工，相鄰槽段施工間隔時(shí)間須≥24h。一期槽段平均寬度6800mm，采取三序成槽，先切削兩邊，再切削中間，使切割輪兩側(cè)受力均勻[6]，標(biāo)準(zhǔn)槽段的開(kāi)挖順序如圖6所示。在轉(zhuǎn)角處部分槽段因一次無(wú)法完全銑盡時(shí)，在銑輪的一側(cè)安設(shè)特制鋼支架對(duì)軟弱一側(cè)進(jìn)行支撐來(lái)平衡另一側(cè)的阻力，防止切割輪因受力不均勻?qū)е虏郾谧笥覂A斜。

二期槽段在一期墻澆注完成并達(dá)到70%強(qiáng)度后施工，套銑兩邊一期槽段各15cm，在二期槽成槽結(jié)束后用鋼刷壁器進(jìn)行接頭刷壁處理，防止槽段接頭部位滯留泥皮造成墻體接頭處局部夾泥。二期槽砼澆筑后與一期槽砼相互套嵌，結(jié)合形成一道水密性良好的接頭。本工程套銑接頭形式見(jiàn)圖7。

4.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.3.1 導(dǎo)墻施工

連續(xù)墻成槽前，應(yīng)沿墻面兩側(cè)施做導(dǎo)墻，采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其分段長(zhǎng)度和型式根據(jù)工程地質(zhì)條件、施工荷載及挖槽方式?jīng)Q定。導(dǎo)墻底部應(yīng)置于原狀土層中，導(dǎo)墻底標(biāo)高宜低于地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)頂標(biāo)高不少于0.2m，導(dǎo)墻頂應(yīng)高出連續(xù)墻頂0.5m且導(dǎo)墻施工接頭應(yīng)與連續(xù)墻接頭部位錯(cuò)開(kāi)。導(dǎo)墻后側(cè)不應(yīng)回填建筑垃圾等透水性材料，采用黏性土回填夯實(shí)。

混凝土導(dǎo)墻拆模后應(yīng)及時(shí)施做墻間支撐，導(dǎo)墻與連續(xù)墻中心線應(yīng)一致，導(dǎo)墻槽口寬度為連續(xù)墻厚度加50mm，導(dǎo)墻頂標(biāo)高應(yīng)高出現(xiàn)狀地面200mm，與硬化地坪標(biāo)高齊平，導(dǎo)墻平面中心線偏差小于10mm，墻面不平整度偏差小于5mm。

4.3.2 泥漿工藝

連續(xù)墻成槽時(shí)，泥漿性能的優(yōu)劣跟槽壁的穩(wěn)定密切相關(guān)，是連續(xù)墻施工中的一個(gè)關(guān)鍵因素。泥漿采用鋼板集裝箱進(jìn)行儲(chǔ)存，由泥漿泵及軟管組成泥漿循環(huán)管路進(jìn)行輸送和回收。新制泥漿須采用合格的自來(lái)水和性能指標(biāo)優(yōu)良的純堿、膨潤(rùn)土和高濃度CMC作為原材料。在泥漿箱內(nèi)新制泥漿的儲(chǔ)存時(shí)間應(yīng)超過(guò)二十四小時(shí)，然后經(jīng)泥漿泵不斷攪拌，使其充分水化后才能投入使用。再生泥漿由槽段內(nèi)回收的泥漿經(jīng)土渣分離篩和雙層震動(dòng)篩多級(jí)分離凈化后通過(guò)性能指標(biāo)調(diào)整形成。廢棄泥漿在泥漿箱存儲(chǔ)凝固后采用罐車外運(yùn)丟棄處理。連續(xù)墻成槽前，可在場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置臨時(shí)疏干井降低地下水水位，確保泥漿護(hù)壁效果。

美院象山站連續(xù)墻成槽泥漿性能指標(biāo)見(jiàn)表1，施工中根據(jù)地質(zhì)情況實(shí)時(shí)調(diào)整泥漿配比。

4.3.3 槽段定位

①為確保墻體的質(zhì)量不受影響，保證在二期槽段施工期間避免銑削到一期槽段的鋼筋籠，應(yīng)做到以下兩方面：一是必須保證一期槽段的鋼筋籠在施工期間的各個(gè)環(huán)節(jié)都保持在正確的位置，不管是吊放環(huán)節(jié)還是澆筑混凝土環(huán)節(jié);二是必須在一期槽段的鋼筋籠到二期槽的邊緣預(yù)留足夠的空隙。本工程采用在一期槽鋼筋籠兩側(cè)安裝直徑250mm的PVC管，間隔是每四米一個(gè)，幫助鋼筋籠準(zhǔn)確定位。通過(guò)銑槽期間銑出的PVC管道的碎片，可分析出槽位是否正確。如圖8所示。

②二期槽段施工直接影響著套銑接頭成槽施工質(zhì)量，必須對(duì)此予以重視，二期槽段施工時(shí)應(yīng)銑掉一期槽端兩端的接頭混凝土，同時(shí)開(kāi)孔時(shí)必須做好銑頭的導(dǎo)向定位，因?yàn)閮啥隧艔?qiáng)度較高一旦形成偏斜極難處理和改變。開(kāi)孔時(shí)，采取大扭矩低轉(zhuǎn)速進(jìn)行銑輪，當(dāng)銑削至一定深度導(dǎo)向穩(wěn)定后，再適當(dāng)加快銑削速度，如此可有效避免因開(kāi)孔過(guò)快形成偏斜，大大降低了施工難度。為了保證二期槽開(kāi)孔位置準(zhǔn)確，導(dǎo)向穩(wěn)定，采用接頭板定位的施工工藝，即在一期槽澆筑砼前，在孔口接頭位置下設(shè)長(zhǎng)6m的導(dǎo)向板，砼澆筑完畢一段時(shí)間后將導(dǎo)向板拔出，預(yù)留出二期槽孔的準(zhǔn)確位置，起到良好的導(dǎo)向作用見(jiàn)圖9。

4.3.4 刷壁、清底換漿

二期槽段成槽后進(jìn)行接頭位置刷壁，是控制連續(xù)墻接縫防水質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由起重機(jī)懸掛刷壁器緊貼一期槽段接頭位置上、下中速升降進(jìn)行刷壁處理。刷壁次數(shù)不得小于20次，經(jīng)上、下往復(fù)直至最后一次其刷壁鋼絲上沒(méi)有任何泥皮和泥渣方可停止。

在連續(xù)墻成槽結(jié)束后，灌注水下混凝土前，進(jìn)行槽段清底換漿工作，以清除槽底沉碴，置換出槽內(nèi)稠泥漿。當(dāng)槽內(nèi)泥漿指標(biāo)和沉碴厚度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，方可停止清底換漿。清底從槽段底部抽吸并及時(shí)補(bǔ)充泥漿，保證槽底泥漿比重≤1.15g/cm3及槽底沉渣不大于100mm。

清底換漿時(shí)不能一次將泥漿泵或吸泥管下放到底，為避免泥漿泵或吸泥管堵塞，應(yīng)先在距槽底1～2m處進(jìn)行試吸。泥漿泵或吸泥管必須由淺入深，在槽段全長(zhǎng)范圍內(nèi)往復(fù)移動(dòng)作業(yè)，及時(shí)向槽內(nèi)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿，保持泥漿液面平衡，確保槽段清底換漿工作符合要求。

5? 結(jié)語(yǔ)

杭州地鐵6號(hào)線一期工程美院象山站首次引進(jìn)液壓雙輪銑槽機(jī)施工地下連續(xù)墻，克服了傳統(tǒng)成槽設(shè)備在硬巖層施工效率低、噪音大、振動(dòng)大的問(wèn)題。結(jié)合車站所處地層性質(zhì)，采用套銑接頭形式，加快了美院象山站地連墻的施工進(jìn)度，保證了連續(xù)墻的施工質(zhì)量，還有效解決了周邊鄰近建筑物的安全及穩(wěn)定問(wèn)題，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示鄰近建筑物沉降在允許范圍內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。雙輪銑成槽在美院象山站中的成功應(yīng)用，為杭州地鐵后續(xù)施工積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為雙輪銑成槽在類似硬巖層的應(yīng)用提供了借鑒和參考。

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作者簡(jiǎn)介：林峰（1988-），男，浙江寧波人，工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)榈叵鹿こ獭?/p>