杭州地鐵連續墻成槽入巖施工技術研究與實踐

摘要：針對杭州地鐵6號線美院象山站中風化灰巖強度高、工期緊、周邊環境復雜的特點，杭州地鐵首次引進德國寶峨BC40雙輪銑進行連續墻成槽施工。本文闡述了雙輪銑成槽切削原理、套銑接頭處理、成槽質量控制等主要技術特點，為杭州地鐵后續施工積累了寶貴的工程經驗，同時也為雙輪銑成槽在類似硬巖層的應用提供了借鑒和參考。

Abstract： In view of the high strength， tight construction period and complex surrounding environment of Meiyuanxiangshan Station of Hangzhou Metro Line No.6， Hangzhou Metro introduced the German Baodi BC40 two-wheel milling for continuous wall slot forming. This paper describes the main technical features of the two-wheel milling slot cutting principle， the milling joint processing， the slot quality control， etc. It has accumulated valuable engineering experience for the subsequent construction of the Hangzhou subway， and also provides reference? for the application of double-wheel milling slot forming in similar hard rock layer.

關鍵詞：雙輪銑;連續墻;成槽工藝;套銑接頭

Key words： two-wheel milling;continuous wall;slot forming process;sleeve milling joint

中圖分類號：U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）17-0134-04

1? 工程概況

6號線美院象山站位于杭州市西湖區洙泗路與美院南路交叉口，沿美院南路東西向布置。車站周邊環境復雜，地下管線繁多，四周為密集的商業、學校和住宅區。東北象限為之江家園三區，距主體地連墻最近處僅5.6m，東南象限為小區配套公建，西北象限為中國美術學院國際設計博物館，西南象限為中環國際大廈。車站為地下三層雙柱三跨箱型框架結構，與杭富線疊島換乘。主體基坑長308.15m，寬23.7m，深26.26～27.60m，基坑底位于中風化灰巖層。圍護結構采用1m厚地連墻加內支撐體系，共設161幅地墻，地連墻平均深度約30m。

2? 成槽設備的選取

車站典型地質斷面見圖1，車站基坑底坐落于中風化灰巖中，室內天然單軸抗壓強度介于57.70～98.30MPa，平均值75.32MPa，室內飽和單軸單軸抗壓強度介于46.30MPa～88.20MPa，平均值68.41MPa，屬硬巖，巖芯RQD為60～90%，巖體較完整，巖體基本質量等級為Ⅱ類。地墻入中風化灰巖深度達4～10m，若采用傳統的沖擊鉆加方錘入巖成槽，沖擊鉆孔易傾斜影響成槽質量，對周邊環境尤其是之江家園住宅樓的噪音及振動影響大[1]，同時考慮工期要求，本站采用了對周邊環境影響小、施工效率高的雙輪銑成槽機，具體設備見圖2，銑輪長2800mm，寬度640～1500mm，雙輪銑利用帶切割齒的切削輪切削巖層成槽，能適用于各種巖土層成槽[2-3]。

3? 接頭形式的選取

常用的地連墻接頭形式均可滿足雙輪銑成槽要求，如套銑接頭（平接法）、工字鋼接頭、接頭管法等[4]，目前國內雙輪銑成槽接頭形式以前兩者為主，本工程采用套銑接頭。

主體基坑開挖范圍所在土層呈微～弱透水性，相較于其他接頭形式，采用套銑接頭具備如下優點：

①無需地墻接頭裝置，節省施工成本，縮短施工工期。與型鋼接頭相比，可節省大量鋼材，減輕鋼筋籠吊裝重量;與接頭管法相比，可減少接頭管的吊裝環節，避免接頭管起拔困難的情況。

②套銑接頭銑削一期槽段同時清除附著在槽段邊的泥皮，混凝土澆筑后形成一道水密性良好的接頭，可有效控制地墻接縫漏漿及夾泥現象。

③套銑接頭一期、二期槽段相互套嵌15cm，形成連接緊密的鋸齒形摩擦面，具備良好的應力傳遞效果。

4? 雙輪銑成槽工藝

根據車站的實際地質情況，地連墻成槽采用抓銑結合成槽工藝，一期墻體成槽順序：上部粘性土采用液壓抓斗成槽，下部基巖采用雙輪銑銑槽;二期墻體全部采用雙輪銑銑槽。具體成槽工藝流程見圖3。

4.1 成槽切削原理

雙輪銑槽機屬于反循環開挖機具，利用雙輪銑槽機切割輪切削石碴、反循環排碴[5]。采用藏在切割輪內的切齒切削巖石，然后將其與膨潤土懸浮液相混合，如此巖石碴土可被切齒切割成約70～80mm甚至更小的碎塊，隨即緊挨切割輪的離心泵將碎塊懸浮液一同抽吸出開挖槽。雙輪銑成槽施工排碴見圖4所示。

離心泵會不斷將碎石、泥土和土液混合物抽出，并送至泥漿篩分站，泥漿處理車間內有礫石分離器和除砂器，可從泥漿中分離出碎石、泥土和雜質，然后利用泥漿給進泵把過濾后的泥漿液泵回開挖槽內，如此便形成了一個封閉回路。

溝槽的垂直度運用兩個獨立的測斜器進行測量，測量主要沿墻板軸線和垂直于墻板軸線的兩個方向，設備會將測量到的數據傳輸到車內計算機，由車內計算機進行處理同時顯示出來，相關工作人員能夠隨時監測到相關數據，并且分析監測數據判斷其是否異常，通過調整切削輪速度的方法來糾正沿墻板軸線方向垂直度。若巖石的綜合強度超過60MPa，采用帶錐形齒頭刀盤的嵌巖切削輪替換標準切削輪，該切削齒適用于硬巖層的成槽施工，錐形齒頭刀盤切削輪如圖5所示。

4.2 套銑接頭處理

成槽采用跳槽施工，相鄰槽段施工間隔時間須≥24h。一期槽段平均寬度6800mm，采取三序成槽，先切削兩邊，再切削中間，使切割輪兩側受力均勻[6]，標準槽段的開挖順序如圖6所示。在轉角處部分槽段因一次無法完全銑盡時，在銑輪的一側安設特制鋼支架對軟弱一側進行支撐來平衡另一側的阻力，防止切割輪因受力不均勻導致槽壁左右傾斜。

二期槽段在一期墻澆注完成并達到70%強度后施工，套銑兩邊一期槽段各15cm，在二期槽成槽結束后用鋼刷壁器進行接頭刷壁處理，防止槽段接頭部位滯留泥皮造成墻體接頭處局部夾泥。二期槽砼澆筑后與一期槽砼相互套嵌，結合形成一道水密性良好的接頭。本工程套銑接頭形式見圖7。

4.3 質量控制要點

4.3.1 導墻施工

連續墻成槽前，應沿墻面兩側施做導墻，采用C30鋼筋混凝土結構，其分段長度和型式根據工程地質條件、施工荷載及挖槽方式決定。導墻底部應置于原狀土層中，導墻底標高宜低于地下連續墻設計頂標高不少于0.2m，導墻頂應高出連續墻頂0.5m且導墻施工接頭應與連續墻接頭部位錯開。導墻后側不應回填建筑垃圾等透水性材料，采用黏性土回填夯實。

混凝土導墻拆模后應及時施做墻間支撐，導墻與連續墻中心線應一致，導墻槽口寬度為連續墻厚度加50mm，導墻頂標高應高出現狀地面200mm，與硬化地坪標高齊平，導墻平面中心線偏差小于10mm，墻面不平整度偏差小于5mm。

4.3.2 泥漿工藝

連續墻成槽時，泥漿性能的優劣跟槽壁的穩定密切相關，是連續墻施工中的一個關鍵因素。泥漿采用鋼板集裝箱進行儲存，由泥漿泵及軟管組成泥漿循環管路進行輸送和回收。新制泥漿須采用合格的自來水和性能指標優良的純堿、膨潤土和高濃度CMC作為原材料。在泥漿箱內新制泥漿的儲存時間應超過二十四小時，然后經泥漿泵不斷攪拌，使其充分水化后才能投入使用。再生泥漿由槽段內回收的泥漿經土渣分離篩和雙層震動篩多級分離凈化后通過性能指標調整形成。廢棄泥漿在泥漿箱存儲凝固后采用罐車外運丟棄處理。連續墻成槽前，可在場地內設置臨時疏干井降低地下水水位，確保泥漿護壁效果。

美院象山站連續墻成槽泥漿性能指標見表1，施工中根據地質情況實時調整泥漿配比。

4.3.3 槽段定位

①為確保墻體的質量不受影響，保證在二期槽段施工期間避免銑削到一期槽段的鋼筋籠，應做到以下兩方面：一是必須保證一期槽段的鋼筋籠在施工期間的各個環節都保持在正確的位置，不管是吊放環節還是澆筑混凝土環節;二是必須在一期槽段的鋼筋籠到二期槽的邊緣預留足夠的空隙。本工程采用在一期槽鋼筋籠兩側安裝直徑250mm的PVC管，間隔是每四米一個，幫助鋼筋籠準確定位。通過銑槽期間銑出的PVC管道的碎片，可分析出槽位是否正確。如圖8所示。

②二期槽段施工直接影響著套銑接頭成槽施工質量，必須對此予以重視，二期槽段施工時應銑掉一期槽端兩端的接頭混凝土，同時開孔時必須做好銑頭的導向定位，因為兩端砼強度較高一旦形成偏斜極難處理和改變。開孔時，采取大扭矩低轉速進行銑輪，當銑削至一定深度導向穩定后，再適當加快銑削速度，如此可有效避免因開孔過快形成偏斜，大大降低了施工難度。為了保證二期槽開孔位置準確，導向穩定，采用接頭板定位的施工工藝，即在一期槽澆筑砼前，在孔口接頭位置下設長6m的導向板，砼澆筑完畢一段時間后將導向板拔出，預留出二期槽孔的準確位置，起到良好的導向作用見圖9。

4.3.4 刷壁、清底換漿

二期槽段成槽后進行接頭位置刷壁，是控制連續墻接縫防水質量的關鍵環節。由起重機懸掛刷壁器緊貼一期槽段接頭位置上、下中速升降進行刷壁處理。刷壁次數不得小于20次，經上、下往復直至最后一次其刷壁鋼絲上沒有任何泥皮和泥渣方可停止。

在連續墻成槽結束后，灌注水下混凝土前，進行槽段清底換漿工作，以清除槽底沉碴，置換出槽內稠泥漿。當槽內泥漿指標和沉碴厚度符合設計要求時，方可停止清底換漿。清底從槽段底部抽吸并及時補充泥漿，保證槽底泥漿比重≤1.15g/cm3及槽底沉渣不大于100mm。

清底換漿時不能一次將泥漿泵或吸泥管下放到底，為避免泥漿泵或吸泥管堵塞，應先在距槽底1～2m處進行試吸。泥漿泵或吸泥管必須由淺入深，在槽段全長范圍內往復移動作業，及時向槽內補充優質泥漿，保持泥漿液面平衡，確保槽段清底換漿工作符合要求。

5? 結語

杭州地鐵6號線一期工程美院象山站首次引進液壓雙輪銑槽機施工地下連續墻，克服了傳統成槽設備在硬巖層施工效率低、噪音大、振動大的問題。結合車站所處地層性質，采用套銑接頭形式，加快了美院象山站地連墻的施工進度，保證了連續墻的施工質量，還有效解決了周邊鄰近建筑物的安全及穩定問題，監測數據顯示鄰近建筑物沉降在允許范圍內，達到了預期的設計目標。雙輪銑成槽在美院象山站中的成功應用，為杭州地鐵后續施工積累了寶貴的工程經驗，同時也為雙輪銑成槽在類似硬巖層的應用提供了借鑒和參考。

參考文獻：

[1]施仲衡.地下鐵道設計與施工[M].二版.西安：陜西科學技術出版社，2006.

[2]劉加峰.雙輪銑槽機在堅硬花崗巖地質條件下的地下連續墻施工應用[J].建筑施工，2016（2）：193-195.

[3]馮曉峰.液壓雙輪銑槽機在地下連續墻施工中的應用[J].公路交通技術，2012（5）：49-53.

[4]劉國彬，王衛東.基坑工程手冊[M].二版.北京：中國建筑工業出版社，2009.

[5]劉桂佳.采用雙輪銑槽機施工地下連續墻[J].建筑機械化，2005（9）：35-28.

[6]孫靜.套銑接頭在地下連續墻施工中的應用[J].建筑技術，2011，42（11）：1036-1038.

作者簡介：林峰（1988-），男，浙江寧波人，工程師，碩士研究生，研究方向為地下工程。