福州地铁地下连续墙成槽入岩施工技术

许剑丰

(中铁三局第二工程有限公司，河北石家庄 050031)

地下连续墙是利用各种成槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出沟槽，并在其内浇筑适当的材料而形成一道具有防渗(水)、挡土和承重功能的连续的地下墙体，主要适用于软弱的冲积层、中硬地层、密实的砂砾层，但对岩石地层则存在成槽困难，施工难度大的问题，本文以福州地铁1号线南门兜站为例，说明其施工要点与关键技术。

1 工程概况

福州地铁1号线南门兜站位于八一七路和古田路交叉口处，为1号，2号线“L”形换乘车站。车站为地下2层结构，埋深15．9 m。主体结构采用半盖挖法，围护结构采用地下连续墙，厚度为800 mm，基本槽段幅宽6．0 m，平均深度约27 m，大部分需嵌入中风化岩层(饱和单轴抗压强度达66 MPa)，嵌岩深度为2 m～6 m。车站范围有14个工程地质层，19个工程地质亚层，分别是杂填土、粉质黏土、淤泥、粉质黏土、淤泥质、黏土、粉质黏土、中砂、淤泥质、粉质黏土、粉质黏土、中砂、淤泥质、粉质黏土、中砂、圆砾、残积粉质黏土、残积砂质黏土、残积砂质黏土、全风化花岗岩、散体状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩和中风化花岗岩。

2 成槽方案

地下连续墙通常分为桩柱(排)式结构和槽段式结构。本工程为槽段式地下连续墙，主要工序为成槽→清孔→钢筋笼加工吊装→混凝土浇筑→接头处理。其施工的关键工艺是成槽，目前槽段式连续墙的成槽方法主要有冲击钻进法、钻抓法、抓取法以及铣削法，根据项目的工程地质情况及施工单位的装备情况选择。各种成槽方法的设备有冲击钻机、冲击反循环钻机、旋挖钻机、抓斗和液压双轮铣槽机。由于液压抓斗的闭斗力大，挖槽能力强，多设有纠偏装置，可以保证高效率、高质量地挖槽;冲击钻机对地层适应性强，在各种土、砂层、砾石、卵石、漂石，尤其是软岩、硬岩中都能使用。考虑本工程地质情况，地连墙上部(强风化花岗岩以上)成槽设备选用液压抓斗成槽机，而嵌入中风化岩层则采用冲击钻机进行，并采用相应工法进行施工。

3 施工工艺

3．1 工艺要点

根据本工程地质情况及任务特点，地下连续墙成槽施工采用有纠偏功能的液压抓斗成槽机+冲击钻施工，冲击钻采用多台跳槽式平行施工作业成槽，再利用气举反循环和导管法分别进行一、二次清孔。

3．2 施工准备

根据本工程的任务特点和施工进度，合理经济的选择配套机械，满足本工程快速、优质、全面、经济和均衡生产的要求。施工准备包括:1)场地准备:对施工周围环境进行详细调查，查明施工区(高空、地面、地下)有无妨碍施工的电缆、管线等障碍物，并对受到施工影响的管线采取必要的迁改或防护处理措施。按设计图纸文件要求完成导墙制作，泥浆池修建及一切有关机械全部就位。2)技术准备:施工前完成导线网及水准点的布设，完成测量放样数据计算及复核工作。3)机具准备:投入足够数量的成槽机、冲击钻机以及方形、圆形钻头。配备自卸汽车、泥浆泵等机具设备，确保满足施工需求。各种机械、设备在进场前进行安全检查，保证处于良好状态。4)人员准备:编写专项方案，完善组织保证体系，对相关人员进行培训，落实技术与安全交底工作。

3．3 施工程序

1)泥浆制备:不同机械在地下连续墙入岩施工时对槽壁稳定的要求不同，确保泥浆对槽壁的稳定至关重要。根据本工程的地质情况，采用膨润土、纯碱、CMC按一定比例配制，拌浆采用泵拌和气拌相结合。经试验得出，泥浆性能指标要求见表1。施工过程中根据实际情况，对泥浆性能指标进行适时调整，新拌泥浆贮存24 h后方可使用。

表1 成槽护壁泥浆性能指标要求

2)槽段划分:根据设计图纸文件，地下连续墙标准槽段宽度6 m一幅，对拐角等特殊地段，满足成槽机最小施工宽度的要求。

3)开挖宽度:单元槽段成槽前，先根据本幅槽段的分幅宽度b，加安锁口管接头宽度c，考虑成槽时左右垂直度的偏差外放200 mm，则先施工幅的开挖宽度为(b+2c+400)mm。这样以保证成槽结束后锁口管和钢筋笼能顺利下放到位。同时尽量避免单元槽段之间的接头位置设在转角处。

4)成槽施工:a．入岩前抓槽顺序。对于不入岩的槽段，施工直线型槽段采用“三抓”开挖，即先挖两端最后挖中间(主要步骤如图1所示，按Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ顺序开挖)，使抓斗两侧受力均匀;在转角处部分槽段因一斗无法完全挖尽时或一斗能挖尽但无法保证抓斗两侧受力均匀时，根据现场实际情况在抓斗的一侧下放特制钢支架来平衡另一侧的阻力，防止抓斗因受力不匀导致槽壁左右倾斜。b．入岩后冲槽顺序。待上部成槽完成后，改用冲击钻对下部岩层进行冲击，冲击顺序如图2及图3所示，间隔施工，先冲击奇数孔位，后冲击偶数孔位，最后冲击孔位间的棱角部分。待棱角部位冲孔完毕，即开始用方锤铣槽。c．成槽垂直度控制。成槽前，利用车载水平仪调整成槽机水平。成槽过程中，抓斗入槽、出槽应慢速、稳当，利用成槽机上的垂度仪表及自动纠偏装置来保证成槽的垂直度。成槽垂直精度不小于设计要求。d．槽段测量及控制。根据槽段的实际宽度，每幅测2个～3个点，保证深度满足设计要求。e．刷壁。为提高地连墙接头处抗渗和抗剪性，需在槽段连接处进行刷壁处理。f．清孔。为提高地连墙地基承载力，需将槽段底部沉渣处理干净。采用正、反循环方法，将槽底沉渣清除。

图1 入岩前抓槽

图2 入岩后冲槽

图3 冲击顺序

4 注意事项

1)适时调整泥浆比重。成槽施工时，泥浆受到土体(尤其是中砂)、混凝土和地面杂质等污染，其技术指标将发生变化，容易出现塌方现象。因此，从槽段内抽出的泥浆依据现场试验数据，将泥浆分别回送至循环浆池和废浆池内。混凝土浇筑过程中同样采用PY-80型直立式泥浆泵进行回收泥浆，回收泥浆性能符合再处理要求时，将回收泥浆抽入循环池，当泥浆性能指标达到废弃标准后，将回收泥浆抽入废浆池。成槽过程中采用直立式泥浆泵向槽内送浆，挖槽结束及刷壁完成后，分别取槽内上、中、下三段的泥浆进行比重、粘度、含砂率和pH值的指标测定验收。

2)适当准备备用泥浆。由于地质情况复杂，在泥浆可能漏失的土层中成槽时，储备足够的泥浆，以备堵漏之需。

3)确保成槽垂直度。垂直度对后期钢筋笼的下放及连续墙整体质量有直接性影响，在成槽过程中，需要时刻观察成槽机上垂度仪表，随时进行纠偏。特别是入岩槽段，需要每单元槽配备两台冲击钻，从两侧同时施工。标准单元槽段分9孔，采用跳打的方法，保证锤头受力均衡，垂直度不至出现较大偏差。冲击钻圆锤将槽段冲到设计深度后，用方锤铣槽，保证槽段的垂直、平整。

4)及时进行槽段刷壁。刷壁对于接头处抗渗性能起着决定性的作用，因此刷壁是至关重要的一道工序。刷壁时，钢刷上下反复刷动，直至钢刷上无泥为止。

5)及时清理底部沉渣。由于冲击锤将岩层冲碎，泥浆中含砂率较大，影响进度与质量。本工程采用气举反循环法，即将压缩空气通过导管打入槽底，利用压强差将底部沉渣抽到滤砂机里进行滤砂，可有效的将槽段中的砂过滤出来。

6)注意转角幅及异性幅。对于需入岩的转角幅、异性幅，加快成槽速度，即尽量减少冲击钻作业时间。防止由于冲击钻长时间振动，造成转角处大面积坍塌。

5 结语

通过采用液压抓斗式成槽机+冲击钻施工地下连续墙，有效的解决了福州地铁1号线南门兜站施工场地极为狭小、施工机械作业半径受限等不利因素条件下地连墙入岩的问题，取得了较好的效果。用冲击钻入岩施工替代了大型、特种机械，冲击锤在现场进行改装，有方形及圆形两种钻头形式。施工过程中可大面积、多个工作面同时施工，缩短了工期，降低了施工风险，经济效益显著，为后续类似工程的施工积累了经验。

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