超硬裂隙地层地下连续墙成槽施工技术

贺望宇

(中铁十六局北京轨道交通工程建设有限公司, 北京 101100)

地下连续墙在各类地下结构工程中应用越来越广泛[1-3]，目前软土地层中的设计施工等较成熟，但在超硬裂隙地层中的应用尚有待进一步研究，如成槽施工技术等。昆明地铁五号线圆通公园站位于圆通山动物园以北，鼓楼路与一条连通鼓楼路与盘江西路的巷道(无名路)交叉口处，车站采用地下两层岛式站台车站，主体建筑面积为8 269.70m2，附属建筑面积为2 060.30m2，总建筑面积为10 330.00m2(其中地下建筑面积为10 330.00m2)，外包总长为132.30m，标准段总宽为19.90m，主体基坑标准段开挖深度约为18m，设地下连续墙共计64幅，墙深21.425～32.568m。地下连续墙标准幅宽为5.0m，厚0.8m，采用H型钢接头，采用成槽施工技术。

1 地下连续墙成槽施工难点

根据地质超前钻勘测结果显示，本站地层主要由素填土、粉质黏土、石灰岩构成，平均入岩深度为8.5m，其中石灰岩地层硬度大、裂隙溶洞较多(图1)。通过岩石抗压强度测试，其自然状态抗压强度达到了40MPa，为典型的超硬裂隙发育地层。

图1 圆通公园超前钻地质情况

施工前期，根据地质超前钻勘测结果，采用了“岩溶注浆+成槽机+双轮铣”的施工工艺。利用前期超前钻的孔洞，采用水泥浆用注浆机对岩层裂隙溶洞进行注浆处理，然后采用成槽机抓取上部土层，最后用双轮铣铣槽至槽底。但在施工过程中发现，由于岩层裂隙极发育，注入的水泥浆会随着裂隙流失掉，从而导致注浆效果并不理想。在后续成槽过程中，由于岩层硬度较大，双轮铣加压至最大时仍无法达到理想工效，耗时一月仍无法完成成槽，同时由于注浆效果不理想，成槽过程中经常出现塌孔现象，导致成槽效率极低，也大大增加了后期混凝土的浇筑方量。因此地下连续墙的成槽施工难点主要在于岩层硬度大且裂隙溶洞极发育。

2 地下连续墙成槽施工技术

2.1 超硬岩层及裂隙溶洞的应对措施

由于岩层裂隙溶洞极发育，使得岩溶注浆的效果不理想，同时岩层硬度大，对于双轮铣的铣槽工效也产生了较大影响，所以在地下连续墙成槽过程中，采取了以下应对措施：首先采取旋挖钻进行超前导洞施工。利用旋挖钻完成的超前导洞，再结合前期超前钻探所确定的溶洞位置，采用C10水下混凝土对溶洞进行填充。这样做的好处在于，一方面利用超前导洞可以充分地对溶洞进行填充，解决了岩溶注浆效果不理想的难题，能有效预防后期双轮铣施工过程中可能出现的塌孔现象；另一方面使用C10水下混凝土填充，相当于与岩层进行了置换，C10水下混凝的硬度远远小于岩层硬度，这也将大大加快后期双轮铣的施工工效。

因此，地下连续墙的成槽工序流程为：测量放样→导墙施工→配制泥浆→导墙内灌入泥浆→旋挖钻机到位→引孔施工完成→C10水下混凝土灌注，填充裂隙溶洞→成槽机就位，抓至岩层→土层施工完成→双轮铣槽机就位→成槽→细抓清底→成槽完成，吊装钢筋笼及混凝土浇筑

2.2 旋挖钻引孔及裂隙溶洞填充

现场导墙施工完成后，开始旋挖钻引孔施工。现场地下连续墙槽段分为首开幅、连接幅和闭合幅三种形式。根据槽段的形式、接头的形式和抓斗的宽度(一般取2.8m)，确定旋挖钻的引孔位置。

(1)对于首开幅。槽段两侧均需要外放，根据规范，外放后槽段的总长度必须大于成槽机抓斗宽度的2倍+连接器的厚度。正常情况下，首开幅幅宽大于2倍抓斗宽度，此时首开幅需引孔4处。假设首开幅幅宽为w，厚度为h，则引孔平面位置按图2确定。

图2 首开幅引孔位置

(2)对于连接幅，槽段一侧需要外放一个接头箱的厚度,再考虑外放，以w宽、h厚的连接幅为例，由于首开幅一端已经引孔，连接幅需引孔两处，引孔平面位置按图3确定。

图3 连接幅引孔位置

(3)对于闭合幅，槽段不需要外放，闭合幅宽w、厚h，由于闭合幅两端均已引孔，只需引孔一处，平面位置见图4。

图4 闭合幅引孔位置

当钻机就位后，首先检查桩位是否准确，利用全站仪检查钻机的水平情况，一旦调试垂直后，及时将旋挖机垂直度显示仪器数据调零，便于及时检查旋挖垂直度，同时还应保证在钻进过程中钻机稳固和水平，不产生位移或沉陷。

当钻机就位准确，垂直度良好，泥浆制备合格后即开始钻进。钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在槽口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正，而且必须保持一定高度的泥浆，以增加压力，保证护壁的质量。

引孔完成后，结合前期超前钻探所确定的溶洞位置，采用C10水下混凝土进行浇筑填充。每个超前导洞设置一个导管，管径φ250mm，采用法兰连接，导管下端距超前导洞底距离控制在0.3～0.5m范围内。在填充混凝土的过程中，需要经常量测混凝土灌注量和上升高度，当混凝土填充至最上层溶洞顶时结束填充。

2.3 液压抓斗成槽机挖槽

待旋挖钻引孔、裂隙溶洞填充结束后，使用液压抓斗成槽机对槽段内上部的土层进行抓取。根据引孔桩位，合理调整成槽机的位置，让成槽机张开的斗齿能够放在孔位里，同时检查成槽机的垂直度显示仪和自动纠偏装置是否能正常工作。成槽机的主钢丝绳必须与槽段的中心重合。成槽机掘进时，采用三抓成槽法开挖成槽，即每幅连续墙施工时，先抓两侧土体，后抓中心土体，如此反复开挖直至岩层位置为止。同时抓取过程中必须做到稳、准、轻放、慢提，并用全站仪双向监控钢丝绳、导杆的垂直度，确保成槽垂直度不大于1/300。当成槽机抓土至达到岩层上方1～2m时停止施工，改成双轮铣铣槽施工。

2.4 双轮铣铣槽

铣槽施工前，应先调整好铣槽机的位置，铣槽机的主钢丝绳必须与槽段的中心重合。铣槽机掘进时，必须做到稳、准、轻放、慢提，并用全站仪双向监控钢丝绳、导杆的垂直度。双轮铣施工至成槽深度满足设计的要求，同一槽段内槽底深度必须一致且保持平整。同时保证槽段垂直度的要求。挖完槽后用超声波测壁仪进行检测，确保成槽垂直度不大于1/300。

地下连续墙成槽施工时，为使每一个施工槽段有充分的时间达到强度要求，同时又不影响工程整体进度，成槽施工采用单元跳跃式进行。

3 结论

(1)超硬裂隙地层地下连续墙成槽过程中，宜首先采取旋挖钻施做超前导洞，再结合前期超前钻探所确定裂隙位置，指导注浆作业。

(2)首开幅槽段两侧均需要外放，外放后槽段总长度须大于成槽机抓斗宽度的两倍与连接器厚度之和。连接幅槽段一侧需要外放一个接头箱的厚度。闭合幅槽段则不需要外放。

(3)地下连续墙成槽施工采用单元跳跃式，需设2个开口槽段，2个开口槽段之间间隔2个以上的槽段，槽段隔2孔跳跃式成槽。