提高復(fù)合地層地下連續(xù)墻施工工效的關(guān)鍵技術(shù)研究

陳發(fā)義

上海遠方基礎(chǔ)工程有限公司 上海 200436

地下連續(xù)墻施工技術(shù)在單一地層中施工地下連續(xù)墻的工藝和技術(shù)已日益成熟且被業(yè)內(nèi)人士廣泛掌握，但在上軟下硬的復(fù)合地層地下連續(xù)墻施工中，如何提高工效仍具有相當(dāng)挑戰(zhàn)性。由于設(shè)備使用費用占地下連續(xù)墻施工成本的主要部分，設(shè)備進出場的起止時間為總使用時間，工效的高低與施工總時長成反比關(guān)系，因此研究提高工效的關(guān)鍵就在于如何提高施工綜合速度，減少設(shè)備在現(xiàn)場工作的總時長[1-3]。

1 武漢某大廈工程概況

武漢某大廈工程項目基坑地下室開挖面積約12 226 m2，基坑周長為433.7 m，普遍面積開挖深度19.5m，主樓開挖20.6 m，電梯井局部深坑開挖24.2 m。本工程基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑設(shè)計重要性等級為一級，對變形位移要求極高，采用全順作法施工。基坑支護設(shè)計采用1 000 mm厚地下連續(xù)墻（兩墻合一）+3道混凝土支撐支護結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻深度采用雙控指標(biāo)：深度不小于34.5 m且進入中風(fēng)化不小于3 m?；訃o體地下連續(xù)墻內(nèi)外側(cè)均采用三軸攪拌樁加固，起到防止槽壁坍塌和止水作用，三軸攪拌樁采用φ850 mm@600 mm，幅間套孔搭接，加固施工深約28 m。地下連續(xù)墻槽厚設(shè)計為1 000 mm，槽段幅寬為6、5、4 m，導(dǎo)墻總長433.7 m，1 000 mm厚墻幅數(shù)80幅，6 m槽段共計37幅。5 m槽段共計20幅，4 m槽段共計2幅，異形幅（轉(zhuǎn)角幅）槽段21幅，總方量約14 486 m3，地下連續(xù)墻接頭形式為工字鋼接頭。

擬建場地區(qū)域地貌屬長江Ⅰ級階地，場地平坦，勘察期間場地勘探孔孔口標(biāo)高為22.04～23.11 m，相對高差約為1.07 m。場地整平標(biāo)高為22.80 m。

2 選擇合理的施工工藝及設(shè)備配置

2.1 項目地基土層施工特性分析

場地淺部分布有①雜填土層、②粉質(zhì)黏土層、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土以及④淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂層，其土質(zhì)條件均較差，對地下連續(xù)墻施工時槽壁穩(wěn)定有不利影響。④1粉砂層及⑤1細砂層強度一般，工程性質(zhì)一般，厚度較薄，局部分布。承壓水主要賦存于⑤1和⑤2細砂層等砂土層中，基底局部已坐落在承壓水含水層中，承壓水地下水位已高于基坑底面7.20 m，開挖施工時易產(chǎn)生突涌情況，應(yīng)采取措施防范。⑤1、⑤2細砂層及⑥1強風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層土層均較硬，對地下連續(xù)墻成槽造成不利影響，應(yīng)選擇合適的設(shè)備方能提高施工效率。⑥2中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層強度高，可視為不可壓縮層。該層巖石天然單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為4.68 MPa，雖屬極軟巖，但液壓抓斗施工非常困難，若選擇銑槽機施工則成本代價太大，需采取其他輔助設(shè)備進行施工。該中風(fēng)化層層位穩(wěn)定但層面仍有2～6 m的起伏，給成槽和施工時間控制帶來較大的不確定性。綜合而言，本項目地下連續(xù)墻需要穿越的土層較多，構(gòu)成上軟下硬的復(fù)合土層結(jié)構(gòu)，采用單一設(shè)備施工具有較大困難，必須要配置多種施工設(shè)備形成組合效應(yīng)，方能提高設(shè)備的利用率，確保施工進度及工效。

2.2 槽壁加固

本項目上部土層有淤泥質(zhì)粉土的存在，槽壁本身的穩(wěn)定性就差，同時由于開挖面較深，地下連續(xù)墻墻面極易產(chǎn)生鼓包等情況，影響美觀和使用，因此對槽壁進行三軸攪拌樁加固就非常有必要。本項目槽壁三軸加固設(shè)計深度28 m，采用φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁，水泥摻量20%。在三軸施工中槽壁加固應(yīng)準(zhǔn)確定位，適當(dāng)外放加固邊，以離開地下連續(xù)墻面5 cm為宜，且應(yīng)確保垂直度和深度，避免侵占后期地下連續(xù)墻施工成槽的空間。

2.3 成槽工藝的選擇

1）對于上部軟弱土層，可選擇淺部施工效率較高，同時設(shè)備使用費用較低的SG40成槽機，可確保挖槽速度和費用，上部軟弱土層可挖的范圍主要包括①層—⑤2層（約至25 m深）的軟土及細砂層，該范圍內(nèi)的槽壁已經(jīng)三軸加固且穩(wěn)定狀況良好，對于施工安全保障較為有利。

2）對于槽段中部軟硬結(jié)合范圍，采用旋挖鉆機配合重型成槽機施工，主要采用“兩鉆一抓”工藝，針對⑤2層和⑥1層全風(fēng)化巖層，可單純采用成槽機施工，但由于砂層和風(fēng)化層均屬于較硬土層，液壓抓斗施工會進尺很慢，不利于總體進度的推進，故采用旋挖鉆機引孔至槽底，再用成槽機進行施工。

3）進入⑥2層中風(fēng)化巖層后，由于巖石強度較高，成槽機抓斗單獨施工已無法進尺，需旋挖鉆機引孔后，方可采用抓斗多次小進尺循序破巖取出。針對本項目，旋挖引孔施工應(yīng)旋挖至墻設(shè)計底標(biāo)高或⑥2層進入中風(fēng)化巖層3 m（約挖至34.5 m處深度）。通過旋挖配合引孔后，成槽機挖槽效率將大大提高。

2.4 施工設(shè)備設(shè)施的綜合配置

1）針對本項目地層和場地的適應(yīng)性，所選設(shè)備必須具備相應(yīng)施工能力，包括施工深度、掘進能力、進尺速度、場地條件等。

2）施工設(shè)備與其他設(shè)備的匹配性，施工效率能與其他設(shè)備同步配合，不獨占過多的時間和場地，否則會降低整個場地的有效利用率和整體運行效率。

3）設(shè)備進出場費用、油耗費用和易耗配件的使用成本也是權(quán)衡是否選用該設(shè)備的參考依據(jù)，必須確保使用期間的綜合費用具有比較優(yōu)勢。

4）選用的設(shè)備必須較新和具有較低的故障率，確保施工能夠連續(xù)進行，保證施工整體效率。

3 施工流水作業(yè)管理與優(yōu)化

3.1 施工流水組織的難點

首先，地層的性質(zhì)決定了必須采用多種設(shè)備分別進行土層和巖層的成槽施工，而這2種不同工藝的施工進尺速度相差太大，導(dǎo)致施工流水組織復(fù)雜程度大大提高，在同一個工作面需要組織成槽機和旋挖鉆的配合作業(yè)，同時要保證設(shè)備不能閑置等待。

其次，地下連續(xù)墻施工采用大型設(shè)備較多，既有場地道路條件對施工設(shè)備的站位條件限制了工作面的展開，無法確保設(shè)備能完全連續(xù)施工。

再次，入巖地下連續(xù)墻單幅槽段施工時間相比純土層要長得多，為保證槽段持續(xù)時間控制在安全時間內(nèi)，必須嚴格控制新開槽段數(shù)量，否則將導(dǎo)致工作面不足，無法很好地組織施工流水作業(yè)。

最后，即使組織形成了流水作業(yè)，但個別未及時完成的工序或設(shè)備故障中斷作業(yè)，都很容易打破既有形成的施工流水，很容易影響關(guān)鍵線路或單幅槽段作業(yè)周期延長，打亂施工計劃，同時造成設(shè)備等待工作面的情況。

3.2 流水施工組織的各項參數(shù)的確定

3.2.1 施工段的劃分原則

1）首開幅是指準(zhǔn)備開挖槽段的相鄰槽段均未開挖的槽段，首開幅完成澆筑后的相鄰下一幅為連接幅，接著的相鄰槽段亦稱為連接幅，必須先有首開幅才有連接幅。為了增加工作面，首開幅可以不止1個，為2個或3個，前提條件是不能讓施工槽段靜置時間過長，確保槽壁安全穩(wěn)定。

2）確保設(shè)備具備工作面是確定施工段數(shù)量的原則之一，特別是成槽設(shè)備原則上不應(yīng)停機閑置，否則應(yīng)考慮新開首開幅段。

3）施工段的選擇要考慮各同時施工工作面的相互干擾最小，特別是交通線路不能阻斷，重要設(shè)備利用不可沖突。

4）如何確保計劃工作在施工期均衡有序開展是合理選擇施工段的重要因素，施工期內(nèi)確保施工面均衡增加，不可突然減少至無工作面。

3.3 施工流水作業(yè)優(yōu)化

1）施工段的排定，即槽段的開槽順序，可根據(jù)經(jīng)驗將同時在施槽段控制在3～5段?？赏ㄟ^排定3套不同的施工順序方案，然后對其進行比選，也可以同時代入項目管理軟件，輸入?yún)?shù)排定總時間，選擇總時間最短的方案。

2）作業(yè)過程的優(yōu)化空間較小，在選擇工藝時作業(yè)過程即已確定，但其中成槽作業(yè)因地質(zhì)條件可能在不同施工段存在差異，可適當(dāng)調(diào)整施工作業(yè)過程。

3）作業(yè)時間的優(yōu)化是對處在關(guān)鍵線路上的作業(yè)時間進行可能的壓縮，可采取的方法是增加在關(guān)鍵線路上作業(yè)過程所需的施工設(shè)備和人員。如增加沖擊錘等使用費用不高的施工設(shè)備，做到不影響下道工序的作業(yè)時間。如使用SG60成槽機，提高在巖層階段的抓巖效率，對旋挖鉆機進行升級也可提高引孔效率，減少引孔所需時間。

4）利用項目管理軟件對流水作業(yè)進行優(yōu)化，將確定好的作業(yè)參數(shù)輸入軟件，不斷調(diào)整各瓶頸資源的數(shù)量，利用軟件進行時間排定，選取總工期時間較短的優(yōu)勢方案。

5）優(yōu)化后可將最終方案的各參數(shù)和工期計劃導(dǎo)出，逐項進行技術(shù)核實，確認具備條件和可行性后安排實施。

6）流水作業(yè)方案在實施中應(yīng)根據(jù)實際執(zhí)行情況進行糾偏和調(diào)整，當(dāng)有意外因素影響作業(yè)時間進度時，應(yīng)重新調(diào)整進度計劃，對作業(yè)時間明顯與原定時間有差異的應(yīng)及時調(diào)整，確保流水作業(yè)方案的動態(tài)更新，以指導(dǎo)施工作業(yè)過程。

4 結(jié)語

綜上所述，復(fù)合地層地下連續(xù)墻的施工管理具有較大的技術(shù)難度，其工效確實具有較大不確定性，正因如此，才需要較高的施工管理水平。只有掌握了提高其工效的關(guān)鍵技術(shù)，在工藝和設(shè)備選擇上把握準(zhǔn)確，在流水作業(yè)組織上精心安排和優(yōu)化，防止影響進度的不利風(fēng)險事件的發(fā)生，其整體施工工效才能得到較大提高。