低凈空條件下地下連續(xù)墻成槽施工工藝選擇

董磊

（上海遠(yuǎn)方基礎(chǔ)工程有限公司，上海市 200436）

0 引言

低凈空是地下連續(xù)墻施工過(guò)程中常見(jiàn)的一種成槽環(huán)境，在地下隧道工程、城市高架橋下工程、電纜密布區(qū)域以及地鐵車(chē)站設(shè)計(jì)施工中常進(jìn)行凈低空成槽施工。對(duì)于低凈空下地連墻成槽的研究越來(lái)越引起科研人員的重視，有學(xué)者將目光集中在高架橋下地連墻的成槽施工[1-2]，也有部分科研人員對(duì)高壓線下低凈空地下連續(xù)墻成槽施工進(jìn)行研究[3-5]。此外，還有學(xué)者密切關(guān)注復(fù)雜環(huán)境下低凈空條件下成槽施工的關(guān)鍵技術(shù)[6-8]。李慕涵[6]對(duì)市中心內(nèi)20 m凈空下地下連續(xù)墻施工，論述了該復(fù)雜環(huán)境下適合采取的有效關(guān)鍵技術(shù)。杜峰[7]也對(duì)近距離低凈空下地下連續(xù)墻成槽技術(shù)應(yīng)采取的鋼筋籠分段吊裝等關(guān)鍵技術(shù)。一些學(xué)者還對(duì)低凈空下鋼筋籠吊裝問(wèn)題進(jìn)行分析討論[3，7-8]。也有少部分科研人員對(duì)低凈空施工進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)性分析，王鵬等[9]通過(guò)系統(tǒng)性分析19 m、13 m、9 m、6 m 4種不同低凈空工況的施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)性地提出了相應(yīng)的解決措施，并分析了各種措施和設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)與適用性。

本文基于已完成地下連續(xù)墻低凈空條件下施工案例，總結(jié)出4種低凈空下成槽施工工藝，并根據(jù)上海遠(yuǎn)方汪家墩項(xiàng)目進(jìn)行成槽施工工藝比選，得出適用于該項(xiàng)目的施工工藝。

1 低凈空成槽施工工藝介紹

通過(guò)對(duì)上海遠(yuǎn)方基礎(chǔ)工程有限公司已完工低凈空地下連續(xù)墻成槽項(xiàng)目及部分文獻(xiàn)，對(duì)使用的低凈空地下連續(xù)墻成槽項(xiàng)目施工工藝進(jìn)行總結(jié)，結(jié)果見(jiàn)表1。其中，上海遠(yuǎn)方SGL40成槽機(jī)是在金泰SGL40成槽機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的矮槽成槽機(jī)。

表1 地下連續(xù)墻低凈空施工項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際成槽工藝結(jié)果選用表1總結(jié)出四種低凈空成槽施工工藝，分別是純抓、沖抓、抓銑、純銑，并對(duì)該4種工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1 純抓

純抓工藝是指成槽過(guò)程中僅使用矮槽成槽機(jī)進(jìn)行成槽施工。比如南京中勝路站、上海龍陽(yáng)站、杭州河景路站等項(xiàng)目低凈空區(qū)域成槽施工中，使用矮槽成槽機(jī)金泰SGL40或XG500E進(jìn)行施工。該工藝操作簡(jiǎn)單，但對(duì)于硬層施工效率較低，需要輔助設(shè)備，適用于較淺的軟土層、中粗砂層和細(xì)砂層。在限高條件下，能在6 m低凈空條件下進(jìn)行施工。

1.2 沖抓

沖抓工藝是指成槽過(guò)程中，上部松軟土層采用沖擊錘沖擊引孔后使用沖方錘修槽成孔成槽方式，如長(zhǎng)沙華雅站低凈空成槽。該工藝入硬層成本較低，但由于其施工工序煩瑣、功效低的缺點(diǎn)在低凈空施工中使用較少。該工藝適用于較淺固結(jié)砂土層等強(qiáng)度不高的土層。在限高條件下，能在7.6 m低凈空條件下進(jìn)行施工。效率比純抓工藝要低。

1.3 抓銑

抓銑工藝是指采用成槽機(jī)抓取槽段頂部松軟土層，銑槽機(jī)直銑成槽方式。該工藝需在狹小空間內(nèi)進(jìn)行設(shè)備更換，過(guò)程較為煩瑣，且成本較高。其優(yōu)點(diǎn)是該工藝對(duì)于黏土層功效較快、廢漿率較低，適用于空間較大的施工場(chǎng)地。在限高條件下，能在6 m低凈空條件下進(jìn)行施工。

1.4 純銑

純銑工藝是指采用低凈空銑槽機(jī)進(jìn)行成槽。該工藝的缺點(diǎn)為施工成本較高，但以其工藝簡(jiǎn)單、功效較快、地層適應(yīng)性強(qiáng)而較多地在一些復(fù)雜地層及空間環(huán)境中被廣泛使用。在限高條件下，能在4 m低凈空條件下進(jìn)行施工。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在低凈空施工中，最能影響成槽工藝選擇的是施工場(chǎng)地地質(zhì)情況。在地層強(qiáng)度不大的情況下，由于銑槽機(jī)費(fèi)用較成槽機(jī)及沖擊鉆機(jī)與方錘要高得多，因此在地層強(qiáng)度較小的情況下選擇沖抓和純抓工藝更具優(yōu)勢(shì)。而成槽機(jī)在低凈空下，設(shè)備更換煩瑣；純抓工藝較沖抓工藝要簡(jiǎn)單，且工效更高、使用范圍更廣，對(duì)于某些稍硬但未達(dá)到巖層強(qiáng)度的地層更具優(yōu)勢(shì)。銑槽機(jī)因適用地層廣，尤其適用于強(qiáng)度較大的地層而在該類(lèi)項(xiàng)目得到廣泛應(yīng)用。

2 汪家墩項(xiàng)目工程概況

武漢軌道交通12號(hào)線汪家墩站與運(yùn)營(yíng)8號(hào)線未來(lái)實(shí)現(xiàn)換乘，8號(hào)線汪家墩站西側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻，部分地連墻位于徐東高架下，凈空高度為8.01 m，如圖1、圖2所示。

圖1 徐東高架實(shí)景圖（團(tuán)結(jié)大道路口處）

圖2 項(xiàng)目地質(zhì)實(shí)勘

擬建場(chǎng)地分布土層自上而下可劃分為11層，分別為：1-1雜填土層，分層厚度2.47 m；3-1 a黏土層，分層厚度1.5 m；3-1 b黏土層，分層厚度3.3 m；3-1 a黏土層，分層厚度2.2 m；3-4淤泥質(zhì)黏土層，分層厚度3.1 m；3-5粉質(zhì)黏土粉砂互層，分層厚度7.9 m；4-1細(xì)砂夾粉土層，分層厚度4.7 m；4-2-1細(xì)砂層，分層厚度14.6 m；4-2-2細(xì)砂層，分層厚度0.4 m；15c-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層，分層厚度1.3 m；15c-2中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，分層厚度19 m（見(jiàn)圖3）。

圖3 地層分布

3 施工工藝選擇

3.1 凈空高度

考慮徐東高架底部至地面高度為7.70 m，該凈空下，以上提及的4種施工工藝都能夠滿(mǎn)足施工要求。

3.2 地質(zhì)情況

根據(jù)地層勘測(cè)報(bào)告，該地層存在中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。在該種地質(zhì)下，能夠滿(mǎn)足要求的施工工藝有抓銑工藝與純銑工藝。其中，抓銑工藝的缺點(diǎn)是更換設(shè)備較為煩瑣，尤其在空間受限的情況下；而純銑除經(jīng)濟(jì)性外，都能較好地滿(mǎn)足施工要求。

3.3 施工質(zhì)量控制

由于施工過(guò)程中低凈空成槽及鋼筋籠吊裝作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，槽段空置時(shí)間較正常槽段施工久，因此對(duì)槽壁穩(wěn)定性要求更高。使用抓銑工藝槽段空置時(shí)間較純銑工藝時(shí)間要長(zhǎng)，且成槽機(jī)垂直度控制較銑槽機(jī)垂直度控制效果要差。因此，在質(zhì)量控制方面，純銑工藝較抓銑工藝要更優(yōu)。

3.4 工效

成槽機(jī)施工時(shí)，需要轉(zhuǎn)運(yùn)出土箱。出土箱占地大，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)。銑槽機(jī)則不需轉(zhuǎn)運(yùn)。該地質(zhì)情況下，上部非巖層地質(zhì)成槽機(jī)成槽效率高于銑槽機(jī)，但成槽機(jī)對(duì)于下部巖層無(wú)法進(jìn)行有效開(kāi)挖，受場(chǎng)地限制設(shè)備更換煩瑣，且場(chǎng)地較小，不一定能有效滿(mǎn)足設(shè)備更換要求。另外，設(shè)備更換可能導(dǎo)致設(shè)備閑置，經(jīng)濟(jì)性差。成槽機(jī)成槽需進(jìn)行反循環(huán)，單幅槽反循環(huán)時(shí)長(zhǎng)為8～12 h，銑槽機(jī)不需進(jìn)行反循環(huán)。因此，在工效方面，純銑工藝較抓銑工藝要更優(yōu)。

3.5 最終選擇

綜合考慮凈空高度、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況、施工過(guò)程質(zhì)量控制及工效，選擇純銑施工工藝進(jìn)行該項(xiàng)目施工較為合理。

4 結(jié)論

基于眾多低凈空實(shí)際項(xiàng)目施工情況，總結(jié)出4種低凈空施工工藝，并結(jié)合汪家墩項(xiàng)目比選出針對(duì)該項(xiàng)目適用的施工工藝。提出的4種施工工藝對(duì)于還未形成系統(tǒng)的低凈空施工項(xiàng)目具有重要的指導(dǎo)意義。