斜岩地层地连墙旋抓铣快速成槽施工工艺及应用

2022-04-20刘先南LIUXiannan

建筑机械化 2022年3期

刘先南/LIU Xian-nan

(广州白云国际机场股份有限公司，广东广州 510000)

新白广城际机场T1 站位于广州白云国际机场核心运营区域，车站范围地质从上向下分别为填土、砂层、粉质黏土、弱风化灰岩，地下水主要为第四系孔隙水和岩溶水，稳定水位埋深为1.5～8.2m，车站采用明挖顺作法施工，基坑标准段宽23.9m，深度21.08～23.51m，采用地下连续墙+内支撑的支护体系，为确保隔水、防止砂浆绕流，地连墙嵌入完整岩2m，最大槽深约63m。

因灰岩面起伏较大，斜岩工况分布广泛，经一槽两钻揭露，单幅地连墙岩面高差超过5m 的占比约42%，超过10m 的占比约25%，最大高差为19.9m，岩石强度50～60MPa。成槽时，由于弱风化灰岩强度较高、岩面倾斜、岩面上多为砂层，采用铣槽机成槽时容易发生偏孔，采用铣槽机“吊铣”时，易导致斜岩面坡度越来越大，最终无法成槽，采用回填高标号混凝土，成本高、成槽时间长，上述处理手段导致成槽工效低，且由于砂层深厚，长时间成槽易引发槽壁坍塌的安全风险，因此需对斜岩地层中地连墙的成槽施工工艺进行研究和比选，以达到快速成槽的目的。

1 采用“旋抓铣”地连墙成槽工艺

针对斜岩工况，采用旋挖引孔、液压抓斗抓土、铣槽机破岩的“旋抓铣”地连墙成槽工艺。首先通过旋挖机进行引孔（图1），降低斜岩面的坡度和岩石的整体性，形成铣槽机刀架的工作基面，引孔数量可根据斜岩的坡度、强度情况进行设置，对于岩面高差超过5m、强度大于30MPa的槽段，一序槽设置4 个、二序槽设置1 个引孔，引孔位置在铣槽机每刀交界处。结合工字钢外侧翼板宽度（0.25m），以及二序槽施工等因素，一序槽实际成槽宽度6.8m，二序成槽5.2m。采用旋挖机引孔后使得下部岩层形成有效作业台阶，以达到后期铣槽机快速破碎斜岩的效果。

图1 旋挖引孔示意图

在旋挖钻机引孔完成后，采用液压抓斗和铣槽机配合成槽，在粘粒含量较高的粉质粘土层使用液压抓斗，防止铣槽机在地层中糊轮。在砂层、灰岩中使用铣槽机成槽，以保证槽壁稳定并提高成槽效率。

2 二序槽段靠工字钢下方岩层处理方法

地连墙普遍采用工字钢接头，在一序槽钢筋笼两侧设置工字钢，二序槽钢筋笼插入一序槽工字钢内形成工字钢接头。在斜岩地层中，岩面起伏较大，相邻地连墙深度差异较大，如二序槽成槽深度比一序槽更深时，由于铣槽机刀架大于工字钢宽度，无法对一序槽工字钢下方的岩层进行处理，采用冲桩机进行处理，工效较低（图2）。

图2 二序槽下部岩层示意图

因此，可通过优化施工顺序、改进工字钢接头工艺等提高二序槽靠工字钢下部岩层处理效率。

2.1 优化施工顺序

传统地连墙成槽采用跳槽开挖，采用该方式进行成槽会造成一序槽与二序槽连接接头较多，在岩面分布广泛、斜岩软硬不均地层下会导致二序槽比一序槽深度较深，便会导致二序槽靠工字钢下部岩层处理困难，降低成槽效率。

将传统的一序、二序槽施工顺序调整为“先深后浅”，按照槽段深度确定施工顺序，避免二序槽成槽过程中靠一序槽工字钢下方岩层处理工效较低，如图3 所示。

图3 “先深后浅”成槽顺序示意图

2.2 优化工字钢接头工艺

传统一序槽地连墙钢筋笼两侧焊接工字钢，二序槽钢筋笼插入一序槽的工字钢中形成工字钢接头。部分槽段钢筋笼可调整为单边工字钢（图4），结合成槽顺序的调整，避免二序槽靠近一序槽工字钢下部岩层处理困难的问题。

图4 单边工字钢示意图

2.3 防止混凝土绕流施工措施

因地下工程具有隐蔽性的特点，在地下连续墙的浇筑过程中混凝土有很大几率从工字钢翼缘板与槽壁之间的缝隙绕流至相邻槽段，导致接头处理困难。为防止出现上述情况，可通过应用地连墙接头箱和安装于抓斗上的接头刷，在地连墙钢筋笼下放到位后，在地连墙接头工字钢内插入接头箱，可有效避免传统丢砂包导致的砂包无法处理、处理不干净及堵塞泵口导致的相关问题（图5）。应通过超声波检测等手段将成槽后的地连墙垂直度控制在1/200 以内，以便钢筋笼体及接头箱顺利安装，接头箱可根据混凝土初凝时间，采取试拔，防止因混凝土硬化导致接头箱无法顺利拔除的问题，同时，利用安装于抓斗的接头刷，可有效清除工字钢接头的泥沙，提升接头处理效率和质量。