雙輪銑槽機在地下連續(xù)墻施工中的應用

胡 靜，劉新年

（1.武漢地鐵集團有限公司，湖北 武漢 430030；2.武漢科技大學，湖北 武漢 430064）

近些年隨著城市化步伐的加快，為緩解交通壓力，城市軌道交通建設步伐也隨之加快，城市地下空間資源開發(fā)規(guī)劃日益復雜龐大，受到越來越多人的關注。

地下連續(xù)墻具有防滲性能好、墻體剛度大、適用范圍廣等優(yōu)點，被廣泛應用于城市地下空間建設、地鐵建設、工民建基坑支護、江河湖泊堤壩堤防和圍堰防滲處理以及大橋錨定等工程施工中。雙輪銑槽機由于其施工效率和精準度高、安全環(huán)保、地層適應性強等優(yōu)勢，是目前最先進的地下連續(xù)墻施工設備，期施工過程中能夠有效改善成槽設備對地表沉降、變形的影響。本文以武漢地鐵5 號線復興站施工中雙輪銑槽機應用為例，闡述其施工原理和工藝，具有較好的工程實際應用價值。

1 工程概況

復興路站為武漢地鐵5號線工程第8座車站，位于武昌區(qū)張之洞路與復興路交叉口，復興路規(guī)劃紅線寬50m，張之洞路規(guī)劃紅線寬40m。復興路站為地下雙層三跨（局部兩跨）島式車站，站臺寬14m，車站結(jié)構(gòu)外包總長約679.8m，標準段車站寬為23.3m，基坑深約16.8～19.4m，覆土厚度2.1～4.9m。車站共設10 個出入口、3 個安全出入口和4 組風亭，車站兩側(cè)均為盾構(gòu)區(qū)間，北端為復～彭區(qū)間的盾構(gòu)始發(fā)井，南端為武～復盾構(gòu)區(qū)間的接收井。

車站采用半蓋挖順做法施工，車站主體采用鋼混結(jié)構(gòu)，基坑標準段采用地下連續(xù)墻與內(nèi)支撐結(jié)合的支護形式，臨近老住宅小區(qū)段、基坑盾構(gòu)段采用1 000mm 厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護形式，其中標準段采用4 道支撐（第一道為混凝土支撐，第三道撐設置換撐），盾構(gòu)擴大段采用4道支撐（第一道為混凝土支撐，第三道撐設置換撐），主體基坑重要性等級為一級。車站基坑圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻單元槽段共238 幅，較多采用一字型、T 型、斜型和Z 型槽段，以H 型鋼接頭連接地下連續(xù)墻。

根據(jù)地質(zhì)勘探成果，建設場地上部由近代人工填土層、淤泥質(zhì)黏土、粉砂等土質(zhì)組成，施工段地下水主要為卵石層潛水及基巖裂隙水。設計勘察時地下水位埋深2.4～4.0m，水位高程6.36～7.78m，具承壓性，主要補給來源為河水及降水。

2 施工對地表穩(wěn)定性的影響

1）土體再固結(jié)導致的地表變形和移動。在隧道施工開挖時，周圍的土體不可避免地受到擠壓而變得密實，因此，土壤的有效壓力和孔隙水壓力增加，形成超孔隙水壓力。開挖后，土體中應力釋放，孔隙水壓力不斷下降，孔隙水的附加壓應力完全由土體顆粒承擔，致使土體再固結(jié)從而引起土壤的變形位移。另外，隨著土壤再次固結(jié)后時間的流逝，土壤長時間的再次受到壓縮變形，從而導致土層的沉降。

2）應力松弛引起的地表變形。隧道開挖后，原有的應力平衡狀態(tài)被破壞，土體中的三向應力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為雙向應力狀態(tài)，釋放隧道周圍的應力，導致應力的松弛，從而引起地層的運動和變形。在隧道開挖過程中，如果支護不及時，甚至會發(fā)生倒塌和屋頂?shù)顾?/p>

3）地層損失引起的地表變形和沉降移動[1]。造成地層損失的主要原因是實際開挖體積與隧道施工完成后的開挖體積之間的差異，地層的變形和沉降運動也是由于地層的損失造成的。隧道斷面的會聚運動是由這方面的原因造成的。

3 地下連續(xù)墻主要施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

如圖1 所示，地下連續(xù)墻施工工藝為：測量放線→導墻施工→地下墻成槽→刷壁清孔→鋼筋籠吊放→安裝接頭箱→水下混凝土澆注→拔除接頭箱。

圖1 地下連續(xù)墻施工工藝流程圖

3.2 地下連續(xù)墻施工過程中難點

1）異型槽段施工 轉(zhuǎn)角處地下連續(xù)墻墻幅（Z字型、L 字型），在成槽過程中更容易受到成槽機動力荷載的擾動，發(fā)生塌方現(xiàn)象，確保地下連續(xù)墻施工過程中的安全和質(zhì)量是施工控制的難點和重點。

2）鋼筋籠吊裝 復興路站地下連續(xù)墻鋼筋籠長度最大為40.4m，圍護結(jié)構(gòu)鋼筋籠長度長、重量大，吊裝作業(yè)風險極大，且采用整體吊裝，施工過程中安全風險高、施工工藝較繁瑣，吊裝過程時間長，確保焊接質(zhì)量及槽壁穩(wěn)定、確保施工過程中的安全是施工難點。

4 雙輪銑槽機在地下連續(xù)墻施工中的應用

4.1 銑槽機工作原理及施工工藝

如圖2～圖4 所示，本工程選用H8 雙輪銑槽機，在混凝土接頭開挖二期槽段時，應同時切削兩側(cè)已澆筑完成的混凝土，以確保結(jié)構(gòu)密實度。液壓雙輪銑裝備DMS 電子系統(tǒng)可對施工參數(shù)進行實時監(jiān)控；專業(yè)器械裝置可適應強度達50～100MPa 的各種土層或巖層并對偏差進行及時修正。切削渣可循環(huán)利用，實現(xiàn)清潔施工。

圖2 銑槽機成槽施工流程

圖3 銑槽機成槽施工工藝

圖4 雙輪銑槽機施工示意圖

4.2 雙輪銑槽機在異型槽段施工中的應用

銑槽機的重要系統(tǒng)為液壓和控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)中共有3 個液壓馬達，兩邊馬達驅(qū)動兩個裝有銑齒的滾筒銑削地層圍，中間液壓馬達驅(qū)動泥漿泵將巖渣和泥漿排出后返回槽內(nèi)，循環(huán)作業(yè)直至成槽；控制系統(tǒng)主要為兩個測斜儀監(jiān)測，通過自動監(jiān)控以改變轉(zhuǎn)速調(diào)整其垂直度。

工程采用跳躍開挖方式，單元槽段標準段為5.4m 和2.8m，分為一期和二期施工順序。銑槽機單孔銑槽尺寸為2.8m，采用先兩端后中間的施工方式，如圖5 所示；二期槽段銑槽機可直接銑削成槽，如圖6 所示。

圖5 先兩端后中間銑槽方式

圖6 一次直接銑削成槽

對于工程中地下水回灌可能造成的少量漏漿現(xiàn)象，可在泥漿中加入防漏劑后繼續(xù)成槽，對于開挖槽壁中出現(xiàn)的孔洞而導致的大量漏漿現(xiàn)象須立即停止成槽以防止槽壁塌方，封堵源頭結(jié)束后才可繼續(xù)進行成槽。

5 施工保護對策

5.1 施工質(zhì)量保障措施

建立完善的質(zhì)量保證和監(jiān)督體系，從組織協(xié)調(diào)、制度保障和施工規(guī)范等方面建立良好的運轉(zhuǎn)機制，做到“組織體系指導、管理制度約束、質(zhì)量要素控制”三位一體（圖7）。明確質(zhì)量控制標準如表1 所示。

圖7 質(zhì)量保證體系

表1 地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制標準表

5.2 支護結(jié)構(gòu)施工階段的保護措施

1）支護樁采用旋挖成孔方式，以減小對武漢軌道5 號線保護范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)的影響。

2）支護樁采用跳樁施工，并在灌注混凝土24h 后進行鄰樁成孔施工，且旋挖樁采用泥漿護壁。修筑施工平臺之前加密松散地基，采用適當?shù)哪酀{性能指標，孔口不小于地下水位2m。

3）清孔完畢后30min 內(nèi)開始灌注混凝土，圍護樁超灌高度按高于設計標高不小于1 倍樁徑控制，充盈系數(shù)不小于1.15。

4）三重管高壓旋噴樁采用跳樁施工，跳樁距離≥4D（D為高壓旋噴樁樁徑）。

5.3 土方施工階段的保護措施

1）支撐混凝土達標后即可進行下一步施工，混凝土強度以同等強度養(yǎng)護塊強度以及為參考。

2）土方開挖實行“分區(qū)分層、限時均衡”原則，盡量縮短基坑無支撐暴露時間。

3）土方開挖分層厚度不超過1.5m（軟土層不超過1m），坡度不大于1∶1.5，分段長度不超過20m。

5.4 基礎結(jié)構(gòu)施工階段的保護措施

1）結(jié)構(gòu)底板在開挖基底后應盡快施作，暴露時間不超過8h，以防止基坑土體隆起變形，加快墊層澆筑速度，應坑底墊層澆筑至圍護樁頂實。

2）在地下室結(jié)構(gòu)及板撐施工完畢后并達到設計要求強度后，方可按照設計要求逐層拆除內(nèi)支撐。

3）支撐拆除采用繩鋸切割混凝土后裝運至指定地點，由鎬頭機或空壓機進行破碎，再集中處理廢渣。

5.5 基坑回填階段的保護措施

1）采用素土分層壓實，嚴格控制壓實系數(shù)，禁止采用雜填土或垃圾土進行回填。

2）擬采用超前止水后澆帶，地下室外墻拆模后，后續(xù)工序及時插入，分段施工地下室外墻面層，分段回填，縮短肥槽回填工期，進一步加強基坑穩(wěn)定。

6 結(jié)論

隨著城市軌道交通的發(fā)展，雙輪銑槽機在地鐵工程施工中憑借良好的優(yōu)勢被廣泛使用，通過本工程的施工實踐證明，其在地鐵地下連續(xù)墻及鋼筋籠吊裝施工中起著非常重要的作用，同時，施工過程中各階段的保護措施也是地鐵結(jié)構(gòu)安全的重要保證。本文總結(jié)出一系列切實可行的施工方法及保護管理措施，以期能為類似工程提供參考。