紧邻地铁复杂地质下多机械组合超深入岩地下连续墙施工技术*

单根德，韩海亮，张文博

(中国建筑第四工程局有限公司深圳总承包公司，广东 深圳 518048)

0 引言

近年来，随着经济的发展，建筑业发展迅速，城市土地资源逐渐稀缺，地下空间开发成为城市发展的趋势和主流方向，深基坑工程越来越多。在众多深基坑支护结构形式中，地下连续墙以其刚度大、整体性好、基坑开挖过程中安全性高、位移控制效果好、墙身抗渗性能好等优点，在高层建筑地下室、地铁车站区间、电站深基坑工程中的应用越来越广泛。

1 工程概况

深圳市前海综合交通枢纽及上盖物业工程占地面积约10万m2，总建筑面积约42.3万m2，建筑用途包括地下设备用房、车库、枢纽大厅、交通换乘、商业等。共8栋塔楼，地下室共6层，宽80～100m，长约830m，深约30m，地下1～6层层高依次为6.5，6.0，6.0，4.0，4.0，4.0m。将8个基坑分为4部分进行施工，采用地下连续墙+环形内支撑的支护形式。本工程北邻双界河路，南邻桃园路，西邻听海路，东邻地铁11号线。

2 工程地质与水文地质条件

场地岩土层自上至下依次为：人工填土层(素填土、填石、杂填土、填淤泥)，第四系全新统海积淤泥，全新统冲洪积黏土、中粗砂，上更新统湖沼沉积淤泥质黏土，冲洪积粉质黏土、砾砂，中更新统残积砂质粉质黏土、构造岩及全～微风化加里东期混合花岗岩。

本工程位于前海湾填海区，附近无地表水流，南侧存在几处抛石挤淤形成的积水洼地，面积约100m2，水深0.5～1.1m。西侧赋存于冲洪积中粗砂、砾砂层中，因受上下相对隔水层的阻隔，具有微承压性。基岩裂隙(构造裂隙)水主要赋存于强、中风化带及断裂构造裂隙中，具有微承压性。淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土及黏土层属隔水层，其余地层属弱含水～弱透水性地层或相对隔水层。地下水主要补给来源为大气降水和海水，地下水排泄以径流为主，地下水位随季节性变化较大，场地原始地貌为滨海潮间带，现已填海造地。水质分析结果表明，地下水中C1-含量偏高，说明地下水与海水尚有水力联系。场地地下水水位受大气降水及地形控制，整体自东而西向前海湾方向排泄。

3 地下连续墙设计

地下连续墙厚1 200mm，标准幅宽5.1，5.2，6.0m(部分半截墙),墙深32～50m，纵横向配筋均采用HRB400钢筋，主筋保护层厚度外侧为70mm、内侧为50mm，钢筋笼采用4榀桁架筋。采用C35P10水下混凝土浇筑地下连续墙，地下连续墙入岩终孔条件为入中风化花岗岩3m或微风化花岗岩0.5m。

4 支撑系统设计

1)支撑系统由冠梁、腰梁、支撑、立柱及立柱桩组成，竖向设置6道钢筋混凝土支撑(见图1),每层板上各设置1道，地下室结构采用顺作法施工，每浇筑完成1层板便拆除1道支撑。

图1 支撑系统典型剖面

2)每道钢筋混凝土支撑均布置环向内支撑、对撑、局部角撑，对撑水平间距一般为9m，在第1道钢筋混凝土支撑上设置栈桥板，作为施工作业平台。

5 地下连续墙施工重难点

1)工程地质条件差

入中风化或微风化花岗岩>10m的地下连续墙共24幅，入岩深度共332.37m，综合入岩量大。

2)施工要求高

根据设计要求，地下连续墙深32～50m，如果相邻两幅墙结合较差，将造成渗漏，给基坑支护带来重大安全风险。因此，本工程对地下连续墙垂直度的要求高。因紧邻已运营地铁线路，地下连续墙施工过程中不能产生较大振动。由于本工程为综合交通枢纽，对工程进度的要求高。

6 机械设备选型分析

根据本工程入岩实际情况与施工要求，对不同机械设备成本、优缺点等进行分析，结果如表1所示。本工程应特别关注对紧邻地铁线路的影响，应选择垂直度控制较好、振动较低的施工工艺，经对比分析，选择成槽机+旋挖机+冲孔方锤进行入岩成槽施工。

表1 机械设备选型分析

7 关键施工技术

地下连续墙施工工艺流程为：施工准备(施工机械设备组装、泥浆循环系统安装和材料设置)→测量放样→导墙制作→第1阶段土层及强风化花岗岩层挖掘，土方晾晒与外运→第2阶段中风化及微风化花岗岩层入岩取芯→第3阶段冲孔方锤修孔→沉渣清理及换浆→刷壁→钢筋笼加工制作与安装→钢筋笼吊装→混凝土导管安放→二次清孔→混凝土浇筑→混凝土养护。针对工程重难点，为保证顺利入岩及基坑围护结构安全，对关键施工技术进行精细化控制和高质量管理，将风险降至可控范围内。

7.1 液压抓斗成槽机抓槽施工

液压抓斗成槽机就位后，首先抓除槽段上部淤泥层和砂层，首次抓槽时须保证具有足够的开槽深度，预留部分强风化花岗岩层辅助旋挖机钻孔，防止偏孔。对于标准槽段，先挖两边，再挖中间，抓进强风化花岗岩层后分析岩样，当强风化花岗岩层可作为导向孔时，停止抓孔，进行下步工序。冲孔方锤修孔完成后，须利用成槽机抓除槽段底部碎岩屑和沉渣，然后进行清孔工作。

7.2 旋挖机入岩施工

标准槽段旋挖机钻孔分为主、副孔，主孔4个，孔径1.2m，沿地下连续墙长边中轴线均匀分布；副孔3个，孔径1.2m，沿地下连续墙长边中轴线均匀分布在两主孔之间。旋挖机采用分段进尺的方式施工，为保证垂直度，旋挖机每次钻进5～6m，每次钻进结束后利用冲孔方锤修孔，达设计岩面标高时停止钻进。

7.3 冲孔方锤修孔施工

旋挖机每次钻进结束后，利用冲孔方锤对旋挖机成孔后的槽壁岩石进行清理。由于槽壁岩石量较少，冲孔方锤受力面较小，单位面积岩石所受冲击力较大，破岩速度快，引起的振动和噪声较低，不会对紧邻地铁线路产生影响。

7.4 泥浆护壁施工

在地下连续墙成槽过程中，随着开挖深度的增加，需连续不断地向槽内供给新鲜泥浆，保证护壁泥浆高出地下水位1m以上，且泥浆各项指标须符合技术要求，以起到良好的护壁作用，防止槽壁坍塌。遇含砂量较大的槽壁时，泥浆相对密度和黏度均应增大。

泥浆制作方式包括膨润土、泥粉、烧碱造浆和冲击泥土自造浆，如果泥浆指标不符合要求，需进行处理，即采用机械和重力沉淀相结合的方式，将槽段中置换出的泥浆进行机械处理，然后流入沉淀池进行重力沉淀，经24h稳定后利用水泵将表面清稀部分浆水抽至过滤池，通过多层滤网过滤后排走，剩下的浆体重复利用。

应注意，混凝土浇筑前测定泥浆面以下1m及槽底以上0.5m处泥浆相对密度和含砂量，如果相对密度>1.2，须采取清孔置换泥浆措施。

8 施工质量控制措施

8.1 液压抓斗成槽机施工质量控制

1)合理安排每个槽段挖槽顺序，使抓斗两侧阻力均衡。

2)液压抓斗成槽过程中，遇抛石、孤石等情况时，若抛石、孤石体积较小，直接利用成槽机捞出；若抛石、孤石体积较大，横跨槽段区间，改用旋挖机将抛石、孤石破碎或挤压出槽段区间。

8.2 旋挖机孔位纠偏控制

1)测量工程师现场测量放线旋挖机孔位，并报监理工程师审批。

2)旋挖机钻进过程中通过钻机自带定位纠偏系统进行孔位控制。

8.3 旋挖机垂直度控制

1)利用内置水平调节装置摆放平稳旋挖机。

2)旋挖机钻进过程中利用操作室内电脑测斜纠偏系统控制钻杆垂直度。

3)分段旋挖，分段校正垂直度。

4)成槽过程中利用成槽机显示仪进行垂直度跟踪观测，严格做到随挖随纠偏，达到1/150的垂直度要求。

8.4 冲孔方锤修孔质量控制

1)冲孔方锤放入槽段前，认真检查冲孔方锤尺寸，尤其是宽度，要求其与槽段厚度、旋挖钻孔直径基本保持一致。

2)冲孔方锤修孔过程中采用正循环清孔，将岩渣带出槽底，以保证冲击成孔进度。

3)完成每段修孔后，对槽段尺寸进行测量，以保证修孔到位。

4)定期检查机械设备，发现隐患及时处理。每次更换冲孔方锤时应检查锤径是否符合要求，应在冲孔方锤上设置打捞环，更换新锤后应上下拉空数次，冲程不宜太大，确定不会出现卡锤现象。

5)因梅花孔造成卡锤时，如果锤头可向下活动，稍松钢丝绳，使锤头转动一定角度，尝试将锤头提出。

6)对于某些卡锤情况，可将小直径圆锤下放至槽段内进行冲击，将卡锤石块挤进孔壁或碰撞冲孔方锤，使冲孔方锤脱离卡点，尝试将锤头提出。

8.5 成槽漏浆现象预防与处理

1)由于地质原因造成的少量漏浆现象，可在泥浆中加入0.5%～2%的锯末作为防漏剂，继续成槽。

2)开挖槽壁过程中遇孔洞时如出现大量漏浆，立即停止成槽，并不断向槽内送浆，保持槽内泥浆面高度，防止槽壁坍塌。挖出导墙外侧土体，查找漏浆源头并进行封堵，处理结束后继续成槽。

8.6 槽壁坍塌处理

1)槽壁坍塌处导墙虽未断裂，但因底部架空无法继续承重，因此，吊装钢筋笼前先架设具有足够刚度的钢梁，并将钢筋笼荷载通过钢梁传至坍塌区域外的地基上。

2)混凝土浇筑时，在远离坍塌处利用泵车直接下料。

3)槽壁坍塌造成混凝土沿工字钢两侧绕流，给相邻槽段开挖、钢筋笼下放带来一定困难，进而造成质量事故。为此，混凝土浇筑完成后，采用旋挖机配合专用刷壁器对绕流到相邻槽段的混凝土进行清理(见图2)。

图2 刷壁器

9 结语

以深圳市前海综合交通枢纽及上盖物业工程为依托，对施工重难点进行分析，通过机械设备选型分析，选择成槽机+旋挖机+冲孔方锤进行地下连续墙入岩成槽施工。对液压抓斗成槽机抓槽、旋挖机入岩、冲孔方锤修孔、泥浆护壁施工进行介绍，并提出相应的施工质量控制措施，保证了施工进度，达到了良好的施工效果。同时，本工程地下连续墙施工未对紧邻已运营地铁线路造成影响，紧邻地铁

线路自动化监测系统监测数据稳定，未发出预警信息，处于安全运营状态。