低净空条件下地下连续墙成槽施工工艺选择

2023-01-26董磊

城市道桥与防洪 2022年12期

董磊

（上海远方基础工程有限公司，上海市 200436）

0 引言

低净空是地下连续墙施工过程中常见的一种成槽环境，在地下隧道工程、城市高架桥下工程、电缆密布区域以及地铁车站设计施工中常进行净低空成槽施工。对于低净空下地连墙成槽的研究越来越引起科研人员的重视，有学者将目光集中在高架桥下地连墙的成槽施工[1-2]，也有部分科研人员对高压线下低净空地下连续墙成槽施工进行研究[3-5]。此外，还有学者密切关注复杂环境下低净空条件下成槽施工的关键技术[6-8]。李慕涵[6]对市中心内20 m净空下地下连续墙施工，论述了该复杂环境下适合采取的有效关键技术。杜峰[7]也对近距离低净空下地下连续墙成槽技术应采取的钢筋笼分段吊装等关键技术。一些学者还对低净空下钢筋笼吊装问题进行分析讨论[3，7-8]。也有少部分科研人员对低净空施工进行过系统性分析，王鹏等[9]通过系统性分析19 m、13 m、9 m、6 m 4种不同低净空工况的施工经验，针对性地提出了相应的解决措施，并分析了各种措施和设备的优缺点与适用性。

本文基于已完成地下连续墙低净空条件下施工案例，总结出4种低净空下成槽施工工艺，并根据上海远方汪家墩项目进行成槽施工工艺比选，得出适用于该项目的施工工艺。

1 低净空成槽施工工艺介绍

通过对上海远方基础工程有限公司已完工低净空地下连续墙成槽项目及部分文献，对使用的低净空地下连续墙成槽项目施工工艺进行总结，结果见表1。其中，上海远方SGL40成槽机是在金泰SGL40成槽机的基础上进行改造的矮槽成槽机。

表1 地下连续墙低净空施工项目统计

根据项目实际成槽工艺结果选用表1总结出四种低净空成槽施工工艺，分别是纯抓、冲抓、抓铣、纯铣，并对该4种工艺进行详细介绍。

1.1 纯抓

纯抓工艺是指成槽过程中仅使用矮槽成槽机进行成槽施工。比如南京中胜路站、上海龙阳站、杭州河景路站等项目低净空区域成槽施工中，使用矮槽成槽机金泰SGL40或XG500E进行施工。该工艺操作简单，但对于硬层施工效率较低，需要辅助设备，适用于较浅的软土层、中粗砂层和细砂层。在限高条件下，能在6 m低净空条件下进行施工。

1.2 冲抓

冲抓工艺是指成槽过程中，上部松软土层采用冲击锤冲击引孔后使用冲方锤修槽成孔成槽方式，如长沙华雅站低净空成槽。该工艺入硬层成本较低，但由于其施工工序烦琐、功效低的缺点在低净空施工中使用较少。该工艺适用于较浅固结砂土层等强度不高的土层。在限高条件下，能在7.6 m低净空条件下进行施工。效率比纯抓工艺要低。

1.3 抓铣

抓铣工艺是指采用成槽机抓取槽段顶部松软土层，铣槽机直铣成槽方式。该工艺需在狭小空间内进行设备更换，过程较为烦琐，且成本较高。其优点是该工艺对于黏土层功效较快、废浆率较低，适用于空间较大的施工场地。在限高条件下，能在6 m低净空条件下进行施工。

1.4 纯铣

纯铣工艺是指采用低净空铣槽机进行成槽。该工艺的缺点为施工成本较高，但以其工艺简单、功效较快、地层适应性强而较多地在一些复杂地层及空间环境中被广泛使用。在限高条件下，能在4 m低净空条件下进行施工。

根据调查结果发现，在低净空施工中，最能影响成槽工艺选择的是施工场地地质情况。在地层强度不大的情况下，由于铣槽机费用较成槽机及冲击钻机与方锤要高得多，因此在地层强度较小的情况下选择冲抓和纯抓工艺更具优势。而成槽机在低净空下，设备更换烦琐；纯抓工艺较冲抓工艺要简单，且工效更高、使用范围更广，对于某些稍硬但未达到岩层强度的地层更具优势。铣槽机因适用地层广，尤其适用于强度较大的地层而在该类项目得到广泛应用。

2 汪家墩项目工程概况

武汉轨道交通12号线汪家墩站与运营8号线未来实现换乘，8号线汪家墩站西侧围护结构采用800 mm厚地下连续墙，部分地连墙位于徐东高架下，净空高度为8.01 m，如图1、图2所示。

图1 徐东高架实景图（团结大道路口处）

图2 项目地质实勘

拟建场地分布土层自上而下可划分为11层，分别为：1-1杂填土层，分层厚度2.47 m；3-1 a黏土层，分层厚度1.5 m；3-1 b黏土层，分层厚度3.3 m；3-1 a黏土层，分层厚度2.2 m；3-4淤泥质黏土层，分层厚度3.1 m；3-5粉质黏土粉砂互层，分层厚度7.9 m；4-1细砂夹粉土层，分层厚度4.7 m；4-2-1细砂层，分层厚度14.6 m；4-2-2细砂层，分层厚度0.4 m；15c-1强风化泥质砂岩层，分层厚度1.3 m；15c-2中风化泥质砂岩，分层厚度19 m（见图3）。

图3 地层分布

3 施工工艺选择

3.1 净空高度

考虑徐东高架底部至地面高度为7.70 m，该净空下，以上提及的4种施工工艺都能够满足施工要求。

3.2 地质情况

根据地层勘测报告，该地层存在中风化泥质砂岩。在该种地质下，能够满足要求的施工工艺有抓铣工艺与纯铣工艺。其中，抓铣工艺的缺点是更换设备较为烦琐，尤其在空间受限的情况下；而纯铣除经济性外，都能较好地满足施工要求。

3.3 施工质量控制

由于施工过程中低净空成槽及钢筋笼吊装作业时间较长，槽段空置时间较正常槽段施工久，因此对槽壁稳定性要求更高。使用抓铣工艺槽段空置时间较纯铣工艺时间要长，且成槽机垂直度控制较铣槽机垂直度控制效果要差。因此，在质量控制方面，纯铣工艺较抓铣工艺要更优。

3.4 工效

成槽机施工时，需要转运出土箱。出土箱占地大，转运时间长。铣槽机则不需转运。该地质情况下，上部非岩层地质成槽机成槽效率高于铣槽机，但成槽机对于下部岩层无法进行有效开挖，受场地限制设备更换烦琐，且场地较小，不一定能有效满足设备更换要求。另外，设备更换可能导致设备闲置，经济性差。成槽机成槽需进行反循环，单幅槽反循环时长为8～12 h，铣槽机不需进行反循环。因此，在工效方面，纯铣工艺较抓铣工艺要更优。