地下连续墙在超深竖井工程中的应用

夏先科 李 盈

(上海远方基础工程有限公司，上海 200436)

自1958年我国水利部门引进地下连续墙施工技术以来，经过几十年的快速发展，地下连续墙施工设备得到较大改进，其性能也随之大幅提升。伴随不同的施工设备的出现及各种设备的组合施工，相应的施工工艺也应运而生。传统的成槽施工设备为冲击钻机，随后出现液压抓斗、双轮铣等大型机械，大大提高了地下连续墙施工效率和成槽质量。由于地质条件的特殊性，单一成槽设备往往不能完成全部成槽施工，而是要针对不同地层及不同设计深度，配备两种或多种成槽设备组合施工才能高效、高质量的完成成槽工作。笔者以滇中引水龙泉倒虹吸接收井工程为例，分析“抓铣结合”施工工艺在超深竖井工程中的应用。

1 工程概况

龙泉倒虹吸上接龙泉隧洞、下接昆呈隧洞，倒虹吸全长5 060 km，倒虹吸采用盾构施工。接收井工程位于沣源路与昆曲高速交叉口西侧，接收井设计为圆形结构，支护形式采用1.5 m厚地下连续墙，地下连续墙轴线半径9.25 m，基坑开挖深度78.3 m，成槽深度96.6 m，接头形式为铣接头。

2 地质条件

场地浅表部覆盖土层由第四系素填土(Qml)、冲洪积(Qal+pl)粉质黏土、黏土及粉土、冲湖积(Qal+l)粉质黏土、黏土、粉土及泥炭质土组成，下伏基岩为强风化石灰岩，基岩的层顶埋深69.2 m～87.10 m。现据钻探、原位测试及土工试验成果，自上而下将场地内出露的土岩层细分为四个单元层位，各土(岩)层工程地质特征描述及空间分布情况详见表1。

3 地下连续墙设计参数

如图1所示，接收井地下连续墙共计14幅。Ⅰ,Ⅱ期槽段各7个，其中P1,P2,P3为Ⅰ期槽段，S为Ⅱ期槽段，接头为铣接头。地下连续墙成槽深度96.6 m，墙深94 m，地下连续墙墙顶埋深2.6 m，混凝土设计强度等级C35。本工程地下连续墙成槽垂直度要求为1/650，结合成槽深度，槽段最大允许偏差为14.9 cm。地下连续墙具体参数表见表2。

表1 各土(岩)层工程地质特征表

表2 地下连续墙参数表

4 施工工艺

本工程地下连续墙设计深度超深，加之地质条件特殊，施工难度较大，而且本工程对成槽垂直度要求极高。为控制成槽垂直度，保证钢筋笼顺利入槽，本工程对成槽施工工艺选择及成槽设备选型较为苛刻。本工程采用“抓铣结合”施工工艺，成槽机选用国内优秀的金泰SG70成槽机，铣槽机选用俄国宝峨BC40双轮铣槽机。两种成槽机械均配备垂直度控制系统，既能实时监控成槽垂直度，又能及时进行纠偏。抓铣结合施工工序见图2。图中：P1,P2,P3整体为Ⅰ期槽段，S为Ⅱ期槽段；Ⅰ,Ⅱ期槽段接头为铣接头形式；Ⅰ期槽段中P1，P2为第一、第二抓，P3为第三抓。

根据槽段分幅，Ⅰ期槽施工工序为：1)成槽机施工第一抓P1至74 m；2)成槽机施工第二抓P2至74 m；3)铣槽机施工第一抓P1至设计深度；4)铣槽机施工第二抓P2至设计深度；5)成槽机施工第三抓P3至74 m；6)铣槽机施工第三抓P3至设计深度；7)铣槽机清底。

采用跳槽法将两幅Ⅰ期槽段施工结束后，对中间一幅Ⅱ期槽进行铣槽施工，铣槽机自上而下铣削两幅Ⅰ期地下连续墙部分混凝土，直至设计槽深。Ⅱ期槽S施工示意图见图3。

5 “抓铣结合”施工工效分析

结合本工程地层构造及成槽设备性能，Ⅰ期槽段地下连续墙单元槽段74 m以浅采用SG70成槽机施工，74 m至槽底设计深度采用BC40铣槽机施工。由于施工槽段对垂直度要求较高，故对成槽速度进行控制。

成槽机施工深度74 m，完成第一抓及第三抓的平均有效时间为29.42 h，平均成槽速度为2.5 m/h。第三抓的平均有效时间为6.65 h，平均成槽速度为11.1 m/h。

铣槽机施工深度为74 m～96.6 m，局部槽段施工深度达97 m。铣槽机完成第一抓及第三抓的平均有效时间为15.19 h，平均成槽速度为1.5 m/h。铣槽机完成第三抓的平均有效时间为9.72 h，平均成槽速度为2.3 m/h。

综上，本工程完成一幅Ⅰ期槽段总体平均有效施工时间为105.59 h，其中成槽机平均有效施工时间65.49 h，铣槽机平均有效施工时间40.1 h。但在实际施工过程中，由于机械设备维修、保养、槽段纠偏、修槽、其他原因造成的窝工等，机械设备的使用率仅为34.7%。

Ⅱ期槽段施工需要铣槽机切削混凝土施工，由于混凝土强度较高，加之对成槽垂直度控制，Ⅱ期槽铣槽机平均有效时间为123.65 h，平均成槽速度为1.28 m/h。机械使用率为35.2%。

6 钢筋笼定位与吊装

本工程地下连续墙采用铣接头工艺，Ⅰ期槽段钢筋笼下放入槽需进行定位，防止Ⅱ期槽双轮铣施工过程中铣削到Ⅰ期地下连续墙内钢筋。钢筋笼定位采用PVC波纹管固定在钢筋笼两端，每隔5 m设置一段，每段长5 m。钢筋笼定位控制见图4。

本工程Ⅰ期槽段钢筋总长94 m，总体重量达127.4 t。由于钢筋笼整体长度长、重量大，故采用分节吊装施工工艺。同时为保证吊装施工安全，经过吊装验算及专家论证，最终确定选用500 t级履带吊作为主吊，180 t级履带吊作为副吊。分节吊装钢筋笼吊点布置为横向4点，纵向5点(主吊2点，副吊3点)。钢筋笼分节情况见表3。

表3 钢筋笼分节配置表

槽段笼宽/m笼长/m总重量/t上节钢筋笼下节钢筋笼长度/m重量/t长度/m重量/tⅠ期槽5.93694127.44653.84873.6Ⅱ期槽2.6009468.14623.14845

钢筋笼吊装入槽工序为：1)吊装下节钢筋笼，下放入槽；2)吊装上节钢筋笼，在槽口位置与下节钢筋笼进行对接；3)钢筋笼整体下放入槽。

由于钢筋笼整体长度较长，下放入槽过程中要割除钢筋笼导管仓内桁架筋等措施钢筋，以免影响浇筑导管卡管，故下放耗时较长，Ⅰ期槽钢筋笼平均下放时间为11.58 h。

7 混凝土

本工程混凝土设计强度等级为C35，采用导管法水下浇筑。由于成槽后钢筋笼下放时间过长，导管安装完成后槽底存在一定厚度的沉渣，故在混凝土浇筑前进行二次清底措施。

本工程地下连续墙Ⅰ期槽段混凝土设计方量为940 m3，需一次性浇筑完成，浇筑体量大，施工风险较高。Ⅰ期槽段采用两根导管同时浇筑，平均浇筑耗时15.3 h。由于前期成槽施工质量控制较好，没有出现槽段倾斜或塌方等质量问题，混凝土浇筑没有出现过超方问题，平均充盈系数为1.02。

8 结语

在圆形小直径超深基坑地下连续墙工程施工中，对成槽垂直度控制尤为关键。采用“抓铣结合”施工工艺，可以有效的控制地下连续墙的成槽垂直度，保证施工质量。通过工效分析可知，在超深地下连续墙施工过程中，成槽速度不宜过快。从管理角度出发，合理安排机械施工工序可提高机械使用率，进而缩短工序衔接时间，节约工期。在小直径圆形超深竖井基坑工程中，地下连续接头形式优选“铣接头”，可有效避免型钢接头下放接头箱产生的一系列风险，并提高接头质量。