斜巖地層地連墻旋抓銑快速成槽施工工藝及應用

劉先南/LIU Xian-nan

(廣州白云國際機場股份有限公司，廣東 廣州 510000)

新白廣城際機場T1 站位于廣州白云國際機場核心運營區(qū)域，車站范圍地質(zhì)從上向下分別為填土、砂層、粉質(zhì)黏土、弱風化灰?guī)r，地下水主要為第四系孔隙水和巖溶水，穩(wěn)定水位埋深為1.5～8.2m，車站采用明挖順作法施工，基坑標準段寬23.9m，深度21.08～23.51m，采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護體系，為確保隔水、防止砂漿繞流，地連墻嵌入完整巖2m，最大槽深約63m。

因灰?guī)r面起伏較大，斜巖工況分布廣泛，經(jīng)一槽兩鉆揭露，單幅地連墻巖面高差超過5m 的占比約42%，超過10m 的占比約25%，最大高差為19.9m，巖石強度50～60MPa。成槽時，由于弱風化灰?guī)r強度較高、巖面傾斜、巖面上多為砂層，采用銑槽機成槽時容易發(fā)生偏孔，采用銑槽機“吊銑”時，易導致斜巖面坡度越來越大，最終無法成槽，采用回填高標號混凝土，成本高、成槽時間長，上述處理手段導致成槽工效低，且由于砂層深厚，長時間成槽易引發(fā)槽壁坍塌的安全風險，因此需對斜巖地層中地連墻的成槽施工工藝進行研究和比選，以達到快速成槽的目的。

1 采用“旋抓銑”地連墻成槽工藝

針對斜巖工況，采用旋挖引孔、液壓抓斗抓土、銑槽機破巖的“旋抓銑”地連墻成槽工藝。首先通過旋挖機進行引孔（圖1），降低斜巖面的坡度和巖石的整體性，形成銑槽機刀架的工作基面，引孔數(shù)量可根據(jù)斜巖的坡度、強度情況進行設置，對于巖面高差超過5m、強度大于30MPa的槽段，一序槽設置4 個、二序槽設置1 個引孔，引孔位置在銑槽機每刀交界處。結(jié)合工字鋼外側(cè)翼板寬度（0.25m），以及二序槽施工等因素，一序槽實際成槽寬度6.8m，二序成槽5.2m。采用旋挖機引孔后使得下部巖層形成有效作業(yè)臺階，以達到后期銑槽機快速破碎斜巖的效果。

圖1 旋挖引孔示意圖

在旋挖鉆機引孔完成后，采用液壓抓斗和銑槽機配合成槽，在粘粒含量較高的粉質(zhì)粘土層使用液壓抓斗，防止銑槽機在地層中糊輪。在砂層、灰?guī)r中使用銑槽機成槽，以保證槽壁穩(wěn)定并提高成槽效率。

2 二序槽段靠工字鋼下方巖層處理方法

地連墻普遍采用工字鋼接頭，在一序槽鋼筋籠兩側(cè)設置工字鋼，二序槽鋼筋籠插入一序槽工字鋼內(nèi)形成工字鋼接頭。在斜巖地層中，巖面起伏較大，相鄰地連墻深度差異較大，如二序槽成槽深度比一序槽更深時，由于銑槽機刀架大于工字鋼寬度，無法對一序槽工字鋼下方的巖層進行處理，采用沖樁機進行處理，工效較低（圖2）。

圖2 二序槽下部巖層示意圖

因此，可通過優(yōu)化施工順序、改進工字鋼接頭工藝等提高二序槽靠工字鋼下部巖層處理效率。

2.1 優(yōu)化施工順序

傳統(tǒng)地連墻成槽采用跳槽開挖，采用該方式進行成槽會造成一序槽與二序槽連接接頭較多，在巖面分布廣泛、斜巖軟硬不均地層下會導致二序槽比一序槽深度較深，便會導致二序槽靠工字鋼下部巖層處理困難，降低成槽效率。

將傳統(tǒng)的一序、二序槽施工順序調(diào)整為“先深后淺”，按照槽段深度確定施工順序，避免二序槽成槽過程中靠一序槽工字鋼下方巖層處理工效較低，如圖3 所示。

圖3 “先深后淺”成槽順序示意圖

2.2 優(yōu)化工字鋼接頭工藝

傳統(tǒng)一序槽地連墻鋼筋籠兩側(cè)焊接工字鋼，二序槽鋼筋籠插入一序槽的工字鋼中形成工字鋼接頭。部分槽段鋼筋籠可調(diào)整為單邊工字鋼（圖4），結(jié)合成槽順序的調(diào)整，避免二序槽靠近一序槽工字鋼下部巖層處理困難的問題。

圖4 單邊工字鋼示意圖

2.3 防止混凝土繞流施工措施

因地下工程具有隱蔽性的特點，在地下連續(xù)墻的澆筑過程中混凝土有很大幾率從工字鋼翼緣板與槽壁之間的縫隙繞流至相鄰槽段，導致接頭處理困難。為防止出現(xiàn)上述情況，可通過應用地連墻接頭箱和安裝于抓斗上的接頭刷，在地連墻鋼筋籠下放到位后，在地連墻接頭工字鋼內(nèi)插入接頭箱，可有效避免傳統(tǒng)丟砂包導致的砂包無法處理、處理不干凈及堵塞泵口導致的相關問題（圖5）。應通過超聲波檢測等手段將成槽后的地連墻垂直度控制在1/200 以內(nèi)，以便鋼筋籠體及接頭箱順利安裝，接頭箱可根據(jù)混凝土初凝時間，采取試拔，防止因混凝土硬化導致接頭箱無法順利拔除的問題，同時，利用安裝于抓斗的接頭刷，可有效清除工字鋼接頭的泥沙，提升接頭處理效率和質(zhì)量。

圖5 接頭箱及接頭刷示意圖

3 結(jié)語

通過在本工程中的地連墻旋抓銑快速成槽施工工藝的應用，提高了斜巖地層中地連墻的成槽施工效率，減少了槽壁坍塌等施工風險，并節(jié)約成本，極大地提高了工效，降低了施工對機場的運營及安全影響，此地連墻成槽工藝具有以下優(yōu)點。

1）斜巖地層地連墻成槽時，采用旋抓銑工藝進行成槽，較傳統(tǒng)地連墻成槽方式效率更高，施工成本更低。

2）采用地連墻鋼筋籠單邊工字鋼工藝，進一步提高施工效率。

3）應用地連墻接頭箱和安裝于抓斗的接頭刷，提升接頭處理效率和質(zhì)量。

此地連墻旋抓銑快速成槽施工工藝通過對各成槽設備的優(yōu)缺點進行分析，并且提出了進一步提高地連墻成槽效率的施工工藝，不僅有效地提高了成槽施工效率，降低施工風險，還使得成本得到控制。對于類似條件下及其它復雜地層的地連墻成槽施工有著廣闊的應用前景和推廣價值。O