地下連續(xù)墻成槽設(shè)備選型

蔡龍成，李建高

(1.江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 路橋工程系，南昌 330013;2.中鐵隧道集團(tuán) 第三工程處，廣東 深圳 518052)

1 工程概況及成槽工藝

20世紀(jì)80年代初期，地下連續(xù)墻施工工藝引入我國(guó)，目前已被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)工程施工中，作為臨時(shí)或者永久截水墻或擋土墻［1-2］。由于工程建設(shè)的需要，地連墻施工越來(lái)越深，墻厚越來(lái)越厚，遇到的工程地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜。因此，選擇合適的成槽設(shè)備直接關(guān)系到地連墻施工的成敗。

目前，地下連續(xù)墻開(kāi)挖主要設(shè)備大致可分為:抓斗、重錘以及液壓雙輪銑3種。其中，液壓抓斗的閉斗力大，挖槽能力強(qiáng)，多設(shè)有糾偏裝置，可以保證高效率、高質(zhì)量地挖槽［3］。故而，土質(zhì)地基中成槽通常選用液壓抓斗成槽設(shè)備。

天津文化中心交通樞紐工程地鐵Z1線為負(fù)三層三跨結(jié)構(gòu)，基坑開(kāi)挖深度26 m，寬度25.7 m，采用地連墻作圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地連墻寬度1 m，最大墻深67 m。如此深度墻體施工在國(guó)內(nèi)少見(jiàn)于相關(guān)研究文獻(xiàn)中，并且存在大量的 Z型、T型、V型、L型、Y型等異型幅［4-5］。此外，由于施工工期緊，必須在嚴(yán)寒的冬季進(jìn)行施工?；诖?，在Z1線地連墻施工中先選取15幅試驗(yàn)槽段，槽深為65.5 m或67 m，分別采用利渤海爾HS855HD、上海金泰SG50及上海金泰SG40A等3種液壓抓斗型設(shè)備各成槽5幅。通過(guò)全過(guò)程跟蹤、全過(guò)程記錄，取得各項(xiàng)施工參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)的第一手資料，為成槽設(shè)備選型提供實(shí)測(cè)依據(jù)。三種成槽設(shè)備的主要參數(shù)如表1所示。

表1 成槽設(shè)備主要參數(shù)

1.1 水文地質(zhì)條件

Z1線地質(zhì)情況如表2所示。水文地質(zhì)極為復(fù)雜，基坑穿越粉土、黏性土和粉砂層，土體穩(wěn)定性較差，地質(zhì)分界線較雜亂，粉砂層最大厚度達(dá)18 m。地下水位高，潛水水位在地表以下0.5～1.0 m左右，并穿越兩層承壓水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)初步結(jié)果，兩層承壓水水頭大沽高程分別為0和 －0.5 m。

表2 土層特征及分布情況

1.2 成槽工藝

1.2.1 初步方案

標(biāo)準(zhǔn)槽段砂層以上部分采取三序成槽，先挖兩邊，再挖中間，開(kāi)挖順序如圖1所示。開(kāi)挖過(guò)程中實(shí)測(cè)垂直度，并及時(shí)糾偏。當(dāng)砂層段標(biāo)貫值過(guò)大時(shí)，為提高成槽效率和縮短成槽時(shí)間，采用“兩鉆一抓”施工工藝。即先施工先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔由BG25型旋挖鉆機(jī)成孔，確保垂直度控制在1/300以內(nèi)，然后在引導(dǎo)孔中間采用液壓抓斗成槽機(jī)抓土成槽。

圖1 槽段開(kāi)挖順序

1.2.2 調(diào)整方案

在前兩個(gè)試驗(yàn)槽段采用“兩鉆一抓”施工工藝中發(fā)現(xiàn)，先導(dǎo)孔垂直度難以滿足要求，故在后續(xù)槽段中放棄該施工工藝。同時(shí)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，超深地連墻采用三序成槽，塌槽后抓斗被埋難以處理。所以，地質(zhì)條件較差時(shí)用六次開(kāi)挖成槽工藝，地質(zhì)條件較好時(shí)為減少定位采用四次開(kāi)挖成槽工藝，如圖2所示。

圖2 地下連續(xù)墻成槽工藝(單位:m)

2 技術(shù)性比較

2.1 成槽速度

一幅槽段利勃海爾成槽機(jī)總用時(shí)為66～72 h，金泰 SG50為75～90 h，金泰SG40A為85～100 h。在砂層中利勃海爾所需時(shí)間為4.8～8.0 h，金泰 SG50為6.3～10.0 h，金泰SG40A為11.0～15.8 h。故初步可知，在此類地層尤其是砂層中，利勃海爾成槽速度較快，金泰SG50次之。

2.2 成槽質(zhì)量

經(jīng)過(guò)KODEN超聲波檢測(cè)，各地連墻成槽垂直度均小于0.3%，三種成槽機(jī)成槽質(zhì)量均能滿足要求。經(jīng)比較，成槽質(zhì)量利勃海爾略好于金泰 SG50，而金泰SG40A最大偏差為0.27%，接近容許值0.30%。

3 經(jīng)濟(jì)性比較

3.1 成槽設(shè)備故障率

根據(jù)設(shè)備維修記錄，利勃海爾在試驗(yàn)槽段施工期間油管爆裂1次，保養(yǎng)1次，保養(yǎng)費(fèi)時(shí)約3 h。金泰SG50在試驗(yàn)槽段施工期間共維修2次，主要是冬季溫度較低，油管容易爆裂。金泰SG40A施工過(guò)程中維修次數(shù)較多。從后續(xù)施工統(tǒng)計(jì)看，這三臺(tái)成槽機(jī)正常保養(yǎng)維護(hù)一次周期均在250～500 h之間。同時(shí)，在嚴(yán)寒條件下，成槽機(jī)電纜與抓斗相連，經(jīng)常進(jìn)入槽內(nèi)。當(dāng)提升出地表卷入電纜槽內(nèi)后，附著于電纜上的泥漿及水極易結(jié)冰，冰塊將電纜牢牢黏結(jié)在一起。當(dāng)抓斗重新下放時(shí)，電纜不能分離，極易發(fā)生折斷。

3.2 成槽設(shè)備耗油量

根據(jù)油料供應(yīng)數(shù)據(jù)，利勃海爾燃油量40 L/h比金泰燃油量33.3 L/h高，但由于成槽用時(shí)較短，所以耗油量并不是最高，而是與金泰SG50相當(dāng)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)比分析，在嚴(yán)寒條件下，槽深60 m以上且需穿越大厚度粉砂層的地連墻采用利勃海爾HS855HD和金泰SG50成槽速度較快、質(zhì)量較高、設(shè)備故障率較低、耗油量較小。因而，在后續(xù)槽段施工中，深槽選擇利勃海爾HS855HD和金泰SG50成槽，淺槽選擇金泰SG40A成槽，這種設(shè)備配置方案保證了地連墻工程的順利完工，并對(duì)今后同類工程中成槽設(shè)備選型具有一定的參考意義。此外，還取得了以下結(jié)論:

1)“兩鉆一抓”施工工藝先導(dǎo)孔垂直度難以滿足要求，在超深地連墻中采用六次開(kāi)挖成槽工藝不易發(fā)生埋抓斗問(wèn)題，效果較好。

2)冬季施工中，先期在桅桿頂部安裝熱風(fēng)機(jī)，采用熱風(fēng)吹向電纜，但由于熱風(fēng)機(jī)的功率受限，同時(shí)電纜提升速度較快，效果不大理想。后改為在桅桿上設(shè)置了三處清洗泥漿的滾軸，進(jìn)行清洗，當(dāng)少量水結(jié)冰后，采用人工清除，一般2～4 h內(nèi)清除一次，效果較好。

［1］胡春環(huán)，胡小鋒，方曉瑞.液壓雙輪銑與液壓抓斗的技術(shù)比較［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，29(2):43-45.

［2］尉勝偉.復(fù)雜地質(zhì)條件下超深基坑地連墻成槽施工技術(shù)研究［J］.鐵道建筑，2010(12):51-54.

［3］陳懷偉.杭州地區(qū)地下連續(xù)墻施工工藝研究［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2008.

［4］田憲國(guó).復(fù)雜條件下地鐵車站深基坑開(kāi)挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)研究［J］.鐵道建筑，2010(6):61-63.

［5］李建高，王長(zhǎng)虹.超深地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定性分析與施工措施［J］.隧道建設(shè)，2011，31(1):57-35.