成槽機在地鐵站地連墻穿越既有管線施工中的應用研究

摘要：常規型號成槽機械應用于地連墻成槽作業過程中，只可上下垂直操作，針對地下既有管線下方土石難以完成挖設，由此導致管線清拆受阻，使得工程工期延長。針對液壓抓斗優化改進型成槽機進行研究，通過技術改進應用于地鐵站地下連墻穿越既有管線施工，實現利用成槽機抓斗斗尺及側尺，達到削挖側面土石的效果，最大限度降低了既有管線對地下連墻施工干擾作用，有效節省了地鐵工程費用支出。

關鍵詞：成槽機；地鐵地下連墻;液壓抓斗優化；既有管線

0" "引言

地鐵工程施工作業受各類復雜環境因素的影響，不同地下管線歸屬不同產權部門，涉及的工序復雜，改拆工時長，會因特定管線未及時改拆而影響施工進度，進而損耗大量人工、機械等資源。常規成槽機液壓抓斗部件只可進行上下垂直運動，一旦遇到障礙物，將難以通過既有管線下方完成挖掏作業。明挖地鐵站實際施工中會涉及復雜管線作業，如果管線改拆工作延誤，會影響地鐵站施工進度。本文在常規液壓抓斗方式基礎上實施技術改進，建立了一套創新型地鐵站地連墻穿越既有管線施工方式，并將其應用于實際工程，無需待管線改拆即可施工，有效降低了管線改拆工序對地鐵站施工的影響。

1" "成槽機穿越既有管線原理

地鐵工程土建實際施工中常遇到難以施工的地連墻，其中影響施工的管線涉及軍用線纜、運營商通信電纜、電力線纜、自來水管道、水清排管道、煤氣管道等，其歸屬部門多，難以統一協調完成統一改拆，為土建施工帶來極大的不便[1]。同時其土質情況復雜，涉及不同硬土層黏土、人為填土、各類粉質黏土、殘余積土等。

常規SG型號抓斗成槽機在地連墻施工中，其抓斗成槽只可上下垂直運動，無法實現既有管線下方土質清挖作業。對此將成槽機抓斗寬度改進（總加寬1.4m），在保留常規成槽機抓斗系統技術優勢的前提下，優化液壓傳動功能，通過定制更大體積的抓斗斗槽，并在液壓抓斗兩端配置5個側齒裝置，保證機械清挖作業的垂直度。通過液壓傳動系統配合抓斗的合張循環往復轉動，實現土質削切。

液壓傳動部件由兩對對稱結構相同的第一驅動部和第二驅動部組成，在第一驅動部上設立側齒配件，以實現往復裝卸及使用的功能，最終達到既有管線下方土石的清挖作業要求。改造前后的成槽機液壓抓斗對比如圖1所示。

改良后的液壓抓斗成槽機可實現地鐵站地連墻穿越既有管線施工，通過旋挖引孔，液壓抓斗成槽機形成土泥漿護壁，起吊安裝整個鋼筋籠，使槽段工字鋼形成接頭，混凝土灌注通過雙管法實現[2]。地鐵既有管線土方施工中，在成槽巖上方標準槽段利用液壓抓斗成槽機成槽，在下層輕微風化基巖與中層風化基巖利用旋挖機引孔作業，并輔助配合液壓抓斗成槽機成槽。

2" "成槽機在穿越既有管線施工中的應用

2.1" " 地鐵站地連墻重新設置幅寬

為實現地鐵站地連墻貫穿既有管線的有序施工，應對既有管線實施周密勘測。根據勘測數據將管線進行分幅劃分標注，將管線位置留設在本幅中間位置。在地鐵站既有管線位置，應將地連墻的幅寬設為8.3m寬。由于優化改良后的成槽機抓斗寬度為4.2m，相應其頂管寬度應設置為1.6m。將地連墻鋼筋籠設置為兩幅，并分別設置為4m和4.3m，中部拼幅通過母籠和子籠相連，連接好后完成后續的鋼筋籠整體混凝土填充澆筑[3]。地鐵站地連墻幅寬設置如圖2所示。

2.2" " 液壓抓斗成槽機成槽施工

實施導墻施工時，應及時清理導墻中既有管線上端的土體，以防止操作抓斗過程中破壞管線。地鐵地連墻施工之前，應預先完成成槽試驗，根據成槽效果選定施工參數。液壓抓斗成槽機作業時，應嚴格控制抓斗的升起和防落速度。應盡可能放緩操作，以達到槽壁的穩定效果[4]。槽段開挖作業中，液壓抓斗成槽機應按先兩側后中間的施工順序，先挖設地鐵既有管線兩端土體并成型，然后挖設中間段土體。由上至下遞增放置抓斗深度，通過往復閉合開啟抓斗的方式切削土體。

將改良后的液壓抓斗成槽機的抓斗部分放至開挖完成的槽段內，通過抓斗側齒部分水平切削地鐵既有管線下方土石，直到可將成槽機液壓抓斗部分完全放入。將成槽機整體平移到既有管線下方位置，并將抓斗針對既有管線下端的初始定位點位，標記于導墻的相應位置，然后實施挖掘管線下端土石部分。

液壓抓斗成槽機抓斗部分出渣作業過程中，先將成槽機移動到完成好的槽段，緩慢垂直升降裝運殘土，防止裝運造成地鐵既有管線的碰撞破壞，重復操作，直到完成既有管線線段一側土石的清挖操作。然后將液壓抓斗成槽機移到二次成孔槽段區域，并在規定區域放入液壓抓斗進行地鐵既有管線另一側土石的清挖操作。其作業工法與一側土石清挖工法相同，直到將既有管線下端的所有土石全部清挖完畢。緩慢操作液壓抓斗成槽機，以保證槽壁安全。挖裝過程中隨時用測量繩測量槽深，控制其距離槽底2m位置，以避免出現超挖或欠挖的情況。

在實施L狀槽段清挖作業時，應按先長后短的作業順序，如需將短邊擴充，應沿基坑外側方向實施同方向擴充[5]。外端槽段陰角孔壁通常具有較好的穩定性，不會引起坍塌，但內端陽角部分會出現兩端臨空的情況，從而引起坍塌。為有效避免內側拐角槽段發生坍塌情況，應禁止大型機械設備在操作區域行走移動，盡量減少槽段拐角位置作業量，并嚴格控制導墻施工質量。

應選擇具備良好槽段上部土體施工穩定性的深導墻施工技術，完成槽段施工。成槽作業時，應嚴格控制泥漿液面高度，應做到邊使用邊補充。保證泥漿平面同導墻地下水位平面的高度差為0.4m，按時對泥漿配比及黏度進行檢測。每2h進行一次槽中間和槽底的泥漿性能檢測，如性能指標超出規范范圍應馬上置換泥漿。

地鐵站地連墻貫穿既有管線槽段整體挖掘至底部后，利用抓斗實施掃孔操作，以達到清除槽段底部殘渣和鏟平挖接區域槽面的效果。嚴格控制沉渣量低于0.1m，以滿足成槽施工設計標準。完成整體成槽作業后，利用鋼刷將閉合幅和連接幅的側壁位置泥沙清理干凈。

在實施地鐵站地連墻穿越既有管線作業時，應按施工標準完成糾偏操作，保證成槽的垂直度參數低于3‰[6]。完成成槽作業后，利用超聲檢測設備檢驗成槽效果質量，一旦測算出存在偏差，馬上采取糾偏措施。挖設成槽過程中，應控制機械抓斗中心平面同導墻中心平面保持一致，直至槽壁質量具備鋼筋籠下籠的施工作業條件。

2.3" " 鋼筋籠制備及吊裝作業

2.3.1" "鋼筋籠制備

鋼筋籠的制備過程，應嚴格按照單元槽段寬度和地連墻標準配筋圖施工，將兩個鋼筋籠的幅寬分別制成4.3m和4m，并將兩幅鋼筋籠制備成母籠和子籠的模式。嚴格控制鋼筋籠接頭位置鋼筋的精度，滿足接頭設計標準和實際施焊施工需求。

2.3.2" "吊裝作業施工

鋼筋籠整體框架制備完成后，應參照鋼筋籠中心點位置，設定鋼筋籠頂部吊裝點位。實施鋼筋籠吊裝過程中，應采取先主吊和副吊機械同時起吊的方式水平吊裝鋼筋籠，然后采取提升主吊、下放副吊的方式將鋼筋籠懸空吊直。鋼筋籠吊裝工藝圖如圖3所示。

將一幅鋼筋籠通過履帶起重機吊運到作業槽段位置，并緩慢將鋼筋籠放置槽段指定區域。將鋼筋籠平行移動到既有管線下端相應設計放置點位，摘除吊鉤并將鋼筋籠做固定處理。使用相同的方式將另一幅鋼筋籠實施吊裝運輸，并平行移動至既有管線下端設計位置，實施兩幅鋼筋籠的對接操作。然后進行第二幅鋼筋籠的固定處理。

鋼筋籠吊裝至槽內完成拼接固定后，用鋼扁擔機械穿入鋼筋籠吊環中，并置于導墻頂端平面，實施鋼筋籠的固定。校驗鋼筋籠入槽點位定位的高程和平面位置偏差，經過高程和位置的調整，使鋼筋籠吊裝點位滿足施工設計方案規定。鋼筋籠施工完成后實施后續混凝土澆筑作業。兩幅鋼筋籠拼接操作如圖4所示。

3" "成槽機實施地連墻穿越管線施工控制要點

利用液壓抓斗成槽機實施地鐵站地連墻貫穿既有管線施工過程中，應嚴格按照地下建筑工程安全規程操作實施。具體如下：

液壓抓斗成槽機成槽施工的全過程，應對地鐵站既有管線實施防護處理，嚴格控制防止抓斗碰撞既有管線形成破壞。液壓抓斗成槽機抓斗出入槽及導墻口位置的移動速度應緩慢，避免抓斗鉤到導墻低位置形成破壞，同時避免移動過快使泥漿產生負壓或渦流效應，影響兩端土體的穩定性，形成坍塌。

液壓抓斗成槽機作業過程中，懸吊機械鋼制索應處于豎直拉緊態，以保證地連墻槽體挖掘的垂直度精度。施工中應隨時密切關注測斜儀器數值，依據測量值及時對數值實施糾偏。液壓抓斗成槽機經過數次抓槽作業后，應進行180°轉向后作業，以保證槽段橫切面及縱切面的垂直精度[7]。

施工過程專業人員應在導墻對應位置做好樁點標記，以確保達到槽段施工要求的設計尺寸。單位槽段區域暫停成槽施工或施工完成，應及時將液壓抓斗成槽機吊離施工區域，以避免因液壓抓斗成槽機自身重力作用，引起槽段塌陷。成槽機成槽過程種應嚴格控制施工質量，避免泥漿質量低于施工要求。成槽機抓斗禁止進入槽內施工，以避免抓斗被掩埋至槽內。

既有管線下方土方槽段挖掘完成后，及時校驗槽位的寬度、深度、水平度、垂直度等參數，待檢驗合格方可實施清槽換漿操作。利用超聲波測量儀器檢測槽壁垂直度。依據導墻外放護樁點位測量縱向尺寸值，依據單幅定位邊線利用鋼尺測量槽段單幅橫向尺寸，利用測繩測量槽深。

4" "結語

常規液壓抓斗成槽機應用于地連墻成槽作業時，只可上下垂直作業，難以對地下既有管線下方土石實施挖設，由此給管線清拆作業帶來阻礙，拖延施工工期。本文對液壓抓斗實施優化改進，在此基礎上將改進后的液壓抓斗成槽機，應用于地鐵站地連墻穿越既有管線施工實際中，使成槽機抓斗斗尺及側尺達到削挖側面土石的功能，在滿足既有管線下端土方挖掘應用的基礎上，最大化降低既有管線對地下連墻施工干擾作用，有效提高了地鐵站土方施工效率。

參考文獻

[1] 何國康.地鐵車站超深地下連續墻施工技術[J].建筑技術開發.2021（24）：203-204.

[2] 喬亞飛，唐潔，顧贇，等.超深地連墻槽壁側壓力演變模式及其施工擾動分析[J].巖土力學，2022，43（4）：1083-1092，1102.

[3] 詹濤，楊春勃，安斌.在泥質粉砂巖地層中采用雙輪銑快速成槽施工技術[J].隧道建設（中英文），2018，38（12）：2019-2025.

[4] 李方明，高波，朱利明，等.軟土層地連墻施工對鄰近淺基礎房屋影響研究[J].自然災害學報，2018，27（1）：81-87.

[5] 羅業華.雙輪銑槽機在地下連續墻施工中的應用[J].港工技術，2020，57（3）：87-90.

[6] 顧健.異型地下連續墻施工技術分析[J].工程技術研究，2021，6（9）：57-58.

[7] 盧偉.“上軟下硬”復合地層地連墻快速成槽施工關鍵技術研究[J].鐵道科學與工程學報，2020，17（1）：174-180.