侯雷 秦贈(zèng)安 羅光財(cái) 張立 羅新中

摘 ?要：本文依托深圳地鐵13號(hào)線白芒站項(xiàng)目地連墻施工，主要從機(jī)械設(shè)備選型及技術(shù)措施兩方面討論大型孤石發(fā)育地層地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)，提高孤石發(fā)育地層地下連續(xù)墻成槽工效及施工質(zhì)量，成功解決遇到因周邊環(huán)境及地質(zhì)復(fù)雜造成的成槽困難，具有一定的借鑒及推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：大型孤石發(fā)育;地下連續(xù)墻;快速成槽

中圖分類號(hào)：TU753 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號(hào)：2096-6903（2019）03-0000-00

0引言

近年來(lái)隨著地下工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地連墻施工技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。在地連墻施工過(guò)程中，在殘積土或風(fēng)化花崗巖地層中常常會(huì)遇到孤石，由于孤石形狀各異、大小不一、強(qiáng)度高、發(fā)育不明等，因此采用傳統(tǒng)沖樁機(jī)工藝施工效率低，鉆具損耗大，易出現(xiàn)卡鉆、掉鉆、塌孔等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及質(zhì)量。如何處理地連墻成槽施工所遇到的大型孤石，是當(dāng)前面臨的主要技術(shù)難題。

以深圳地鐵13號(hào)線白芒站地連墻施工過(guò)程中遇到的大型孤石問(wèn)題及采用的對(duì)策為研究對(duì)象，從機(jī)械設(shè)備選型及技術(shù)措施兩方面討論大型孤石發(fā)育地層地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)，提高孤石發(fā)育地層地下連續(xù)墻成槽工效及施工質(zhì)量，為相關(guān)工程提供參考。

1 工程概況

深圳市地鐵13號(hào)線白芒站位于深圳市南山區(qū)，車站全長(zhǎng)693m，基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬21.3～22.3m，基坑深17.3～26.9m，采用明挖順筑法施工。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)為800mm地連墻，共256幅，標(biāo)準(zhǔn)幅寬6m，深度最大為33.7m。嵌固深度：土層、全風(fēng)化中取6.5～7m，土狀強(qiáng)風(fēng)化6～6.5m，塊狀強(qiáng)風(fēng)化5～5.5m，中風(fēng)化巖層取2.5m，微風(fēng)化巖層取1.5m。場(chǎng)地范圍內(nèi)從上至下穿越地層主要為素填土、填碎石土、雜填土、有機(jī)質(zhì)土、可塑粉質(zhì)黏土、礫砂、可塑礫質(zhì)黏性土、硬塑礫質(zhì)黏性土、全風(fēng)化黑云母花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化黑云母花崗巖、中風(fēng)化黑云母花崗巖、微風(fēng)化黑云母花崗巖，其中軟土層中夾雜高強(qiáng)度不規(guī)則孤石，因此其地質(zhì)條件較復(fù)雜。經(jīng)補(bǔ)勘：大型孤石發(fā)育，孤石強(qiáng)度約為80～100MPa。

2 工程難點(diǎn)

（1）孤石分布范圍廣，埋深無(wú)規(guī)律。將近80%地連墻均遇到孤石。孤石埋深無(wú)規(guī)律，大部分在礫質(zhì)黏性土及全、強(qiáng)風(fēng)化層中，埋深較深，無(wú)法從地表挖出換填。

（2）孤石尺寸大、強(qiáng)度高，成槽難度大。孤石形狀各異、大小不一，最大8.2m，普遍2～6m，無(wú)法采用成槽機(jī)抓取。孤石強(qiáng)度高達(dá)80～100MPa，處理困難，效率低，施工周期長(zhǎng)。

（3）沖錘施工易偏孔，處理難度較大。采用傳統(tǒng)沖樁機(jī)工藝，沖錘施工易偏孔。Ⅰ期槽段施工9個(gè)主孔，靠Ⅱ期槽段接頭處主孔進(jìn)入Ⅱ期槽段30～40cm，Ⅱ期槽段接頭處半軟半硬，接頭沖孔易滑移，處理難度較大，周期較長(zhǎng)，因此影響Ⅱ期槽段成槽及接頭質(zhì)量。

3 主要成槽方式

深圳地鐵13號(hào)線白芒站地連墻施工過(guò)程中，從機(jī)械設(shè)備選型及技術(shù)措施兩方面討論大型孤石發(fā)育地層多種地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)。土層、全風(fēng)化巖層及土狀強(qiáng)風(fēng)化巖層采用成槽機(jī)直接成槽，對(duì)存在的孤石、基巖突起項(xiàng)目首先采用傳統(tǒng)沖樁機(jī)“往返沖擊破碎法”進(jìn)行處理。根據(jù)項(xiàng)目前期施工情況發(fā)現(xiàn)，沖樁機(jī)對(duì)深度大、強(qiáng)度高的硬巖施工效率低，因此，在使用沖樁機(jī)破碎前增加使用旋挖鉆、潛孔錘引孔等多種處理工藝，探討多種硬巖（大型孤石）地層地連墻組合成槽方式。

3.1 成槽機(jī)+沖樁機(jī)成槽

針對(duì)軟土–常規(guī)無(wú)坡面硬巖采用成槽機(jī)+沖樁機(jī)組合成槽施工，其單純采用沖樁機(jī)成槽施工效率可提高1.5倍。先使用成槽機(jī)對(duì)地連墻上部軟弱土層進(jìn)行開挖，待開挖至硬巖時(shí)，成槽機(jī)無(wú)法直接抓槽，采用沖樁機(jī)沖孔成槽。沖樁機(jī)按主副孔順序成孔，沖孔完成后利用方錘修孔。以6米標(biāo)準(zhǔn)槽段為例，沖孔布置方式如圖1所示。

（1）成槽機(jī)抓取上部軟土。采用“三抓成槽”工藝，先抓兩側(cè)，后抓中間，保證抓斗兩側(cè)受力均勻。

（2）沖孔成槽施工。到達(dá)巖面后，換用沖樁機(jī)進(jìn)行成槽。沖樁機(jī)采用Ф820mm圓錘，標(biāo)準(zhǔn)6mⅠ期槽段設(shè)置9個(gè)錘位，主副孔間隔設(shè)置，1#、3#、5#、7#、9#為主孔位置（1#、9#錘位超出分幅線外0.4m）。施工時(shí)，先沖主孔，后沖副孔，為保證槽段凈寬，副孔施工時(shí)要適當(dāng)走錘。

（3）方錘冼槽施工。所有孔位沖孔完成后，采用沖樁機(jī)配備方形沖錘修孔冼槽，方錘一般為整體鑄鋼，平面尺寸為0.8m×1.8m，重量在鉆機(jī)牽引功能限制下盡量選用重錘。對(duì)一個(gè)槽段，平面上從一端沖到另一端，沖槽至設(shè)計(jì)槽底標(biāo)高下0.1m。

（4）清槽施工。成槽完成后，為控制槽底沉渣，需對(duì)槽底進(jìn)行清槽。當(dāng)槽底沉渣較厚時(shí)，可先用抓斗進(jìn)行抓除，隨后采用氣舉反循環(huán)進(jìn)行清槽（即利用壓縮空氣在導(dǎo)管下端的氣室處形成一個(gè)負(fù)壓，將沉渣吸入導(dǎo)管內(nèi)，從管口噴出）。在清槽過(guò)程中，應(yīng)不斷向槽內(nèi)泵送優(yōu)質(zhì)泥漿，以保持液面高度，防止塌孔。直至槽底沉渣厚度≤10cm，槽內(nèi)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后，方可進(jìn)入下一步施工。

3.2 成槽機(jī)+旋挖鉆+沖樁機(jī)成槽

針對(duì)軟土-較大坡面硬巖地層的地連墻采用成槽機(jī)+旋挖鉆+沖樁機(jī)組合成槽施工。先使用成槽機(jī)對(duì)上部軟土進(jìn)行抓取成槽，待成槽至孤石或硬巖時(shí)使用旋挖鉆進(jìn)行鉆孔，對(duì)于塊狀強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖、中風(fēng)化混合花崗巖可采用普通鉆筒進(jìn)行鉆孔，對(duì)于微風(fēng)化混合花崗巖采用牙輪鉆筒進(jìn)行鉆孔。旋挖鉆鉆頭直徑800～820mm，其成槽沖孔布置與沖樁機(jī)成槽方式布孔相似，具體如圖2 所示。

旋挖鉆將1、3、5、7、9號(hào)主孔施工至設(shè)計(jì)槽深后，再使用旋挖鉆施工2、4、6、8號(hào)副孔，主副孔間殘留巖塊采用旋挖鉆或沖樁機(jī)圓錘沖孔，然后使用方錘修孔，最后用接頭箱沿槽段擺動(dòng)及超聲波槽壁檢測(cè)儀復(fù)核槽段寬度、沉渣等，若沉渣較厚再用旋挖鉆機(jī)清理、氣舉反循環(huán)進(jìn)行二次清槽，旋挖鉆鉆頭詳圖3所示。

3.3 成槽機(jī)+潛孔錘+沖樁機(jī)成槽

針對(duì)范圍廣、強(qiáng)度高的硬巖地層地連墻采用成槽機(jī)+潛孔錘+沖樁機(jī)組合成槽施工。先使用成槽機(jī)對(duì)上部軟土進(jìn)行抓取成槽，待成槽至孤石或硬巖時(shí)使用潛孔錘進(jìn)行鉆孔，全護(hù)筒跟進(jìn)，護(hù)筒直徑800mm，潛孔錘錘頭直徑750mm，其成槽施工如圖4、5、6所示。

4幾種成槽問(wèn)題的處理方法及工作效率

4.1高強(qiáng)度大型孤石處理方法

在B-05幅地連墻成槽至11.6m時(shí)遇到一塊高約10m的孤石，強(qiáng)度達(dá)90MPa，采用潛孔錘施工，每個(gè)孔位均為主孔，可不跳孔施工，采用全護(hù)筒跟進(jìn)，提高護(hù)壁能力、減少塌孔的可能性，同時(shí)沉渣利用高壓空氣通過(guò)套管與鉆桿的空隙排出孔外，徹底清除孔內(nèi)沉渣，成孔與清孔同步進(jìn)行。

4.2中、微風(fēng)化混合花崗巖層處理方法

巖層上部地質(zhì)為礫質(zhì)粘性土、全風(fēng)化混合花崗巖層，采用旋挖鉆配牙輪鉆頭進(jìn)行主、副孔鉆孔，每天進(jìn)尺達(dá)約6m;部分入巖較多或強(qiáng)度高的，更換為潛孔錘進(jìn)行主孔施工，每天可進(jìn)尺36m，較旋挖鉆效率提升約8倍。

4.3斜巖處理方法

基巖表面為斜面，旋挖鉆機(jī)鉆孔取芯時(shí)，容易出現(xiàn)鉆頭崩尺、打滑偏孔現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)處理為：（1）向槽段內(nèi)填充塊石與斜巖上部大致齊平，采用沖樁機(jī)將巖面沖平，一般往下沖孔1m左右，然后采用旋挖鉆進(jìn)行下部平整巖面鉆孔;（2）當(dāng)采用旋挖鉆在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)已偏孔，且偏孔較嚴(yán)重時(shí)，停止鉆孔，向偏孔部位灌注高強(qiáng)度水下混凝土至偏孔上方，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，先用沖樁機(jī)試沖，確認(rèn)混凝土強(qiáng)度及巖面平整度后，繼續(xù)用旋挖鉆進(jìn)行鉆孔，每日進(jìn)尺僅4m左右;（3）采用潛孔錘鉆孔，全護(hù)筒同步跟進(jìn)，能有效克服石塊的塌落卡鉆、垂直度偏斜等難題，且施工效率有保障，每日進(jìn)尺可達(dá)20m。

4.4巖層接頭孔處理方法

入巖的Ⅱ期槽段接頭孔一部分為Ⅰ期槽段施工回填砂袋，大部分為原狀巖層，孔兩側(cè)軟硬不均，部分槽段因巖層處理擴(kuò)孔、塌孔、砂帶回填不實(shí)等原因，導(dǎo)致Ⅱ期槽段接頭孔部位有較多砼繞流。地連墻采用工字鋼板接頭，工字鋼板基坑內(nèi)外兩側(cè)焊接50cm防繞流鐵皮，Ⅰ期槽段施工時(shí)，一般槽段兩側(cè)均比設(shè)計(jì)槽段寬40cm左右（半個(gè)孔位），Ⅱ期槽段處采用接頭箱，單節(jié)接頭箱長(zhǎng)12m、寬0.6m、厚0.2m，背后空隙回填砂袋。一般巖層上部繞流砼及時(shí)用沖樁機(jī)或旋挖鉆處理，巖層以下部分采用同中微風(fēng)化巖層成槽方法，加快接頭處理，確保接頭處理質(zhì)量。

4.5工效一覽

地連墻成槽因地質(zhì)情況（孤石、基巖突起）采用不同的工藝、設(shè)備選型、施工組織安排、接頭處理等，同時(shí)，不同工藝在不同地層成槽效率也不同，本工程中各種工藝工效具體如表1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）孤石發(fā)育地層提前補(bǔ)勘處理，進(jìn)行針對(duì)性設(shè)備選型。孤石發(fā)育地層，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察資料，編制補(bǔ)勘方案，補(bǔ)勘布孔原則為地下連續(xù)墻補(bǔ)充勘察勘探點(diǎn)按連續(xù)墻的中心點(diǎn)位置布設(shè)，結(jié)合地質(zhì)勘察勘探點(diǎn)，一般間距宜為6～10m，當(dāng)相鄰勘探點(diǎn)揭露的主要地層層位變化較大，應(yīng)適當(dāng)加密勘探點(diǎn)（孤石范圍一般按間隔2m設(shè)一個(gè)補(bǔ)勘孔）。補(bǔ)勘孔鉆探深度要求入中分化巖3～5m或微風(fēng)化巖1～3m，或設(shè)計(jì)槽底以下5m。

（2）設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、工期要求、成本要求、環(huán)保要求、場(chǎng)地布置等多方面進(jìn)行綜合考慮，做到“利益最大化”。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工工效對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，使用潛孔錘對(duì)基巖、孤石進(jìn)行處理具有較高的施工效率，其成本亦同樣提升數(shù)倍，但對(duì)斜巖處理工效相差不是很大。

（3）孔間巖塊處理需反復(fù)沖孔或鉆孔，減少成槽后地連墻鋼筋籠下放時(shí)卡籠及后期基坑側(cè)地連墻面不平整，提高地下工程防水基面施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-05-15

作者簡(jiǎn)介：侯雷（1987—），男，河南駐馬店人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：土木工程。

Construction Technology of Rapid Grooving of Ground Wall in Large Isolated Rock Formation

HOU Lei， QIN Zengan， LUO Guangcai， ZHANG Li， LUO Xinzhong

（1.China construction No.5 Engineering Bureau Co.， LTD.， Changsha Hunan 410004;

2.Shenzhen Metro Group Co.， LTD.， Shenzhen ?Guangdong ?518000）

Abstract： In this paper， based on shenzhen metro line 13 white mans station project to connect wall construction， mainly from two aspects of mechanical equipment selection and technical measures to discuss the large boulder formation underground continuous wall into the construction technology development， improve the development of boulder formation underground continuous wall into working efficiency and quality of construction， successfully solve encountered because of the complex peripheral environment and geological into groove is difficult， promotion has certain reference value.

Key words： large solitary stone development; Underground diaphragm wall; Quickly into a groove