《杭州地铁连续墙成槽入岩施工技术研究与实践》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

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杭州地铁连续墙成槽入岩施工技术研究与实践

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摘要：针对杭州地铁6号线美院象山站中风化灰岩强度高、工期紧、周边环境复杂的特点，杭州地铁首次引进德国宝峨BC40双轮铣进行连续墙成槽施工。本文阐述了双轮铣成槽切削原理、套铣接头处理、成槽质量控制等主要技术特点，为杭州地铁后续施工积累了宝贵的工程经验，同时也为双轮铣成槽在类似硬岩层的应用提供了借鉴和参考。

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.

关键词：双轮铣;连续墙;成槽工艺;套铣接头

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

中图分类号：U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2019）17-0134-04

1? 工程概况

6号线美院象山站位于杭州市西湖区洙泗路与美院南路交叉口，沿美院南路东西向布置。车站周边环境复杂，地下管线繁多，四周为密集的商业、学校和住宅区。东北象限为之江家园三区，距主体地连墙最近处仅5.6m，东南象限为小区配套公建，西北象限为中国美术学院国际设计博物馆，西南象限为中环国际大厦。车站为地下三层双柱三跨箱型框架结构，与杭富线叠岛换乘。主体基坑长308.15m，宽23.7m，深26.26～27.60m，基坑底位于中风化灰岩层。围护结构采用1m厚地连墙加内支撑体系，共设161幅地墙，地连墙平均深度约30m。

2? 成槽设备的选取

车站典型地质断面见图1，车站基坑底坐落于中风化灰岩中，室内天然单轴抗压强度介于57.70～98.30MPa，平均值75.32MPa，室内饱和单轴单轴抗压强度介于46.30MPa～88.20MPa，平均值68.41MPa，属硬岩，岩芯RQD为60～90%，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅱ类。地墙入中风化灰岩深度达4～10m，若采用传统的冲击钻加方锤入岩成槽，冲击钻孔易倾斜影响成槽质量，对周边环境尤其是之江家园住宅楼的噪音及振动影响大[1]，同时考虑工期要求，本站采用了对周边环境影响小、施工效率高的双轮铣成槽机，具体设备见图2，铣轮长2800mm，宽度640～1500mm，双轮铣利用带切割齿的切削轮切削岩层成槽，能适用于各种岩土层成槽[2-3]。

3? 接头形式的选取

常用的地连墙接头形式均可满足双轮铣成槽要求，如套铣接头（平接法）、工字钢接头、接头管法等[4]，目前国内双轮铣成槽接头形式以前两者为主，本工程采用套铣接头。

主体基坑开挖范围所在土层呈微～弱透水性，相较于其他接头形式，采用套铣接头具备如下优点：

①无需地墙接头装置，节省施工成本，缩短施工工期。与型钢接头相比，可节省大量钢材，减轻钢筋笼吊装重量;与接头管法相比，可减少接头管的吊装环节，避免接头管起拔困难的情况。

②套铣接头铣削一期槽段同时清除附着在槽段边的泥皮，混凝土浇筑后形成一道水密性良好的接头，可有效控制地墙接缝漏浆及夹泥现象。

③套铣接头一期、二期槽段相互套嵌15cm，形成连接紧密的锯齿形摩擦面，具备良好的应力传递效果。

4? 双轮铣成槽工艺

根据车站的实际地质情况，地连墙成槽采用抓铣结合成槽工艺，一期墙体成槽顺序：上部粘性土采用液压抓斗成槽，下部基岩采用双轮铣铣槽;二期墙体全部采用双轮铣铣槽。具体成槽工艺流程见图3。

4.1 成槽切削原理

双轮铣槽机属于反循环开挖机具，利用双轮铣槽机切割轮切削石碴、反循环排碴[5]。采用藏在切割轮内的切齿切削岩石，然后将其与膨润土悬浮液相混合，如此岩石碴土可被切齒切割成约70～80mm甚至更小的碎块，随即紧挨切割轮的离心泵将碎块悬浮液一同抽吸出开挖槽。双轮铣成槽施工排碴见图4所示。

离心泵会不断将碎石、泥土和土液混合物抽出，并送至泥浆筛分站，泥浆处理车间内有砾石分离器和除砂器，可从泥浆中分离出碎石、泥土和杂质，然后利用泥浆给进泵把过滤后的泥浆液泵回开挖槽内，如此便形成了一个封闭回路。

沟槽的垂直度运用两个独立的测斜器进行测量，测量主要沿墙板轴线和垂直于墙板轴线的两个方向，设备会将测量到的数据传输到车内计算机，由车内计算机进行处理同时显示出来，相关工作人员能够随时监测到相关数据，并且分析监测数据判断其是否异常，通过调整切削轮速度的方法来纠正沿墙板轴线方向垂直度。若岩石的综合强度超过60MPa，采用带锥形齿头刀盘的嵌岩切削轮替换标准切削轮，该切削齿适用于硬岩层的成槽施工，锥形齿头刀盘切削轮如图5所示。

4.2 套铣接头处理

成槽采用跳槽施工，相邻槽段施工间隔时间须≥24h。一期槽段平均宽度6800mm，采取三序成槽，先切削兩边，再切削中间，使切割轮两侧受力均匀[6]，标准槽段的开挖顺序如图6所示。在转角处部分槽段因一次无法完全铣尽时，在铣轮的一侧安设特制钢支架对软弱一侧进行支撑来平衡另一侧的阻力，防止切割轮因受力不均匀导致槽壁左右倾斜。

二期槽段在一期墙浇注完成并达到70%强度后施工，套铣两边一期槽段各15cm，在二期槽成槽结束后用钢刷壁器进行接头刷壁处理，防止槽段接头部位滞留泥皮造成墙体接头处局部夹泥。二期槽砼浇筑后与一期槽砼相互套嵌，结合形成一道水密性良好的接头。本工程套铣接头形式见图7。

4.3 质量控制要点

4.3.1 导墙施工

连续墙成槽前，应沿墙面两侧施做导墙，采用C30钢筋混凝土结构，其分段长度和型式根据工程地质条件、施工荷载及挖槽方式决定。导墙底部应置于原状土层中，导墙底标高宜低于地下连续墙设计顶标高不少于0.2m，导墙顶应高出连续墙顶0.5m且导墙施工接头应与连续墙接头部位错开。导墙后侧不应回填建筑垃圾等透水性材料，采用黏性土回填夯实。

混凝土导墙拆模后应及时施做墙间支撑，导墙与连续墙中心线应一致，导墙槽口宽度为连续墙厚度加50mm，导墙顶标高应高出现状地面200mm，与硬化地坪标高齐平，导墙平面中心线偏差小于10mm，墙面不平整度偏差小于5mm。

4.3.2 泥浆工艺

连续墙成槽时，泥浆性能的优劣跟槽壁的稳定密切相关，是连续墙施工中的一个关键因素。泥浆采用钢板集装箱进行储存，由泥浆泵及软管组成泥浆循环管路进行输送和回收。新制泥浆须采用合格的自来水和性能指标优良的纯碱、膨润土和高浓度CMC作为原材料。在泥浆箱内新制泥浆的储存时间应超过二十四小时，然后经泥浆泵不断搅拌，使其充分水化后才能投入使用。再生泥浆由槽段内回收的泥浆经土渣分离筛和双层震动筛多级分离净化后通过性能指标调整形成。废弃泥浆在泥浆箱存储凝固后采用罐车外运丢弃处理。连续墙成槽前，可在场地内设置临时疏干井降低地下水水位，确保泥浆护壁效果。

美院象山站连续墙成槽泥浆性能指标见表1，施工中根据地质情况实时调整泥浆配比。

4.3.3 槽段定位

①为确保墙体的质量不受影响，保证在二期槽段施工期间避免铣削到一期槽段的钢筋笼，应做到以下两方面：一是必须保证一期槽段的钢筋笼在施工期间的各个环节都保持在正确的位置，不管是吊放环节还是浇筑混凝土环节;二是必须在一期槽段的钢筋笼到二期槽的边缘预留足够的空隙。本工程采用在一期槽钢筋笼两侧安装直径250mm的PVC管，间隔是每四米一个，帮助钢筋笼准确定位。通过铣槽期间铣出的PVC管道的碎片，可分析出槽位是否正确。如图8所示。

②二期槽段施工直接影响着套铣接头成槽施工质量，必须对此予以重视，二期槽段施工时应铣掉一期槽端两端的接头混凝土，同时开孔时必须做好铣头的导向定位，因为两端砼强度较高一旦形成偏斜极难处理和改变。开孔时，采取大扭矩低转速进行铣轮，当铣削至一定深度导向稳定后，再适当加快铣削速度，如此可有效避免因开孔过快形成偏斜，大大降低了施工难度。为了保证二期槽开孔位置准确，导向稳定，采用接头板定位的施工工艺，即在一期槽浇筑砼前，在孔口接头位置下设长6m的导向板，砼浇筑完毕一段时间后将导向板拔出，预留出二期槽孔的准确位置，起到良好的导向作用见图9。

4.3.4 刷壁、清底换浆

二期槽段成槽后进行接头位置刷壁，是控制连续墙接缝防水质量的关键环节。由起重机悬挂刷壁器紧贴一期槽段接头位置上、下中速升降进行刷壁处理。刷壁次数不得小于20次，经上、下往复直至最后一次其刷壁钢丝上没有任何泥皮和泥渣方可停止。

在连续墙成槽结束后，灌注水下混凝土前，进行槽段清底换浆工作，以清除槽底沉碴，置换出槽内稠泥浆。当槽内泥浆指标和沉碴厚度符合设计要求时，方可停止清底换浆。清底从槽段底部抽吸并及时补充泥浆，保证槽底泥浆比重≤1.15g/cm3及槽底沉渣不大于100mm。

清底换浆时不能一次将泥浆泵或吸泥管下放到底，为避免泥浆泵或吸泥管堵塞，应先在距槽底1～2m处进行试吸。泥浆泵或吸泥管必须由浅入深，在槽段全长范围内往复移动作业，及时向槽内补充优质泥浆，保持泥浆液面平衡，确保槽段清底换浆工作符合要求。

5? 结语

杭州地铁6号线一期工程美院象山站首次引进液压双轮铣槽机施工地下连续墙，克服了传统成槽设备在硬岩层施工效率低、噪音大、振动大的问题。结合车站所处地层性质，采用套铣接头形式，加快了美院象山站地连墙的施工进度，保证了连续墙的施工质量，还有效解决了周边邻近建筑物的安全及稳定问题，监测数据显示邻近建筑物沉降在允许范围内，达到了预期的设计目标。双轮铣成槽在美院象山站中的成功应用，为杭州地铁后续施工积累了宝贵的工程经验，同时也为双轮铣成槽在类似硬岩层的应用提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].二版.西安：陕西科学技术出版社，2006.

[2]刘加峰.双轮铣槽机在坚硬花岗岩地质条件下的地下连续墙施工应用[J].建筑施工，2016（2）：193-195.

[3]冯晓峰.液压双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用[J].公路交通技术，2012（5）：49-53.

[4]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].二版.北京：中国建筑工业出版社，2009.

[5]刘桂佳.采用双轮铣槽机施工地下连续墙[J].建筑机械化，2005（9）：35-28.

[6]孙静.套铣接头在地下连续墙施工中的应用[J].建筑技术，2011，42（11）：1036-1038.

作者简介：林峰（1988-），男，浙江宁波人，工程师，硕士研究生，研究方向为地下工程。

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