双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用

胡 静，刘新年

（1.武汉地铁集团有限公司，湖北 武汉 430030；2.武汉科技大学，湖北 武汉 430064）

近些年随着城市化步伐的加快，为缓解交通压力，城市轨道交通建设步伐也随之加快，城市地下空间资源开发规划日益复杂庞大，受到越来越多人的关注。

地下连续墙具有防渗性能好、墙体刚度大、适用范围广等优点，被广泛应用于城市地下空间建设、地铁建设、工民建基坑支护、江河湖泊堤坝堤防和围堰防渗处理以及大桥锚定等工程施工中。双轮铣槽机由于其施工效率和精准度高、安全环保、地层适应性强等优势，是目前最先进的地下连续墙施工设备，期施工过程中能够有效改善成槽设备对地表沉降、变形的影响。本文以武汉地铁5 号线复兴站施工中双轮铣槽机应用为例，阐述其施工原理和工艺，具有较好的工程实际应用价值。

1 工程概况

复兴路站为武汉地铁5号线工程第8座车站，位于武昌区张之洞路与复兴路交叉口，复兴路规划红线宽50m，张之洞路规划红线宽40m。复兴路站为地下双层三跨（局部两跨）岛式车站，站台宽14m，车站结构外包总长约679.8m，标准段车站宽为23.3m，基坑深约16.8～19.4m，覆土厚度2.1～4.9m。车站共设10 个出入口、3 个安全出入口和4 组风亭，车站两侧均为盾构区间，北端为复～彭区间的盾构始发井，南端为武～复盾构区间的接收井。

车站采用半盖挖顺做法施工，车站主体采用钢混结构，基坑标准段采用地下连续墙与内支撑结合的支护形式，临近老住宅小区段、基坑盾构段采用1 000mm 厚地下连续墙+内支撑的支护形式，其中标准段采用4 道支撑（第一道为混凝土支撑，第三道撑设置换撑），盾构扩大段采用4道支撑（第一道为混凝土支撑，第三道撑设置换撑），主体基坑重要性等级为一级。车站基坑围护结构地下连续墙单元槽段共238 幅，较多采用一字型、T 型、斜型和Z 型槽段，以H 型钢接头连接地下连续墙。

根据地质勘探成果，建设场地上部由近代人工填土层、淤泥质黏土、粉砂等土质组成，施工段地下水主要为卵石层潜水及基岩裂隙水。设计勘察时地下水位埋深2.4～4.0m，水位高程6.36～7.78m，具承压性，主要补给来源为河水及降水。

2 施工对地表稳定性的影响

1）土体再固结导致的地表变形和移动。在隧道施工开挖时，周围的土体不可避免地受到挤压而变得密实，因此，土壤的有效压力和孔隙水压力增加，形成超孔隙水压力。开挖后，土体中应力释放，孔隙水压力不断下降，孔隙水的附加压应力完全由土体颗粒承担，致使土体再固结从而引起土壤的变形位移。另外，随着土壤再次固结后时间的流逝，土壤长时间的再次受到压缩变形，从而导致土层的沉降。

2）应力松弛引起的地表变形。隧道开挖后，原有的应力平衡状态被破坏，土体中的三向应力状态转化为双向应力状态，释放隧道周围的应力，导致应力的松弛，从而引起地层的运动和变形。在隧道开挖过程中，如果支护不及时，甚至会发生倒塌和屋顶倒塌。

3）地层损失引起的地表变形和沉降移动[1]。造成地层损失的主要原因是实际开挖体积与隧道施工完成后的开挖体积之间的差异，地层的变形和沉降运动也是由于地层的损失造成的。隧道断面的会聚运动是由这方面的原因造成的。

3 地下连续墙主要施工技术

3.1 施工工艺流程

如图1 所示，地下连续墙施工工艺为：测量放线→导墙施工→地下墙成槽→刷壁清孔→钢筋笼吊放→安装接头箱→水下混凝土浇注→拔除接头箱。

图1 地下连续墙施工工艺流程图

3.2 地下连续墙施工过程中难点

1）异型槽段施工 转角处地下连续墙墙幅（Z字型、L 字型），在成槽过程中更容易受到成槽机动力荷载的扰动，发生塌方现象，确保地下连续墙施工过程中的安全和质量是施工控制的难点和重点。

2）钢筋笼吊装 复兴路站地下连续墙钢筋笼长度最大为40.4m，围护结构钢筋笼长度长、重量大，吊装作业风险极大，且采用整体吊装，施工过程中安全风险高、施工工艺较繁琐，吊装过程时间长，确保焊接质量及槽壁稳定、确保施工过程中的安全是施工难点。

4 双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用

4.1 铣槽机工作原理及施工工艺

如图2～图4 所示，本工程选用H8 双轮铣槽机，在混凝土接头开挖二期槽段时，应同时切削两侧已浇筑完成的混凝土，以确保结构密实度。液压双轮铣装备DMS 电子系统可对施工参数进行实时监控；专业器械装置可适应强度达50～100MPa 的各种土层或岩层并对偏差进行及时修正。切削渣可循环利用，实现清洁施工。

图2 铣槽机成槽施工流程

图3 铣槽机成槽施工工艺

图4 双轮铣槽机施工示意图

4.2 双轮铣槽机在异型槽段施工中的应用

铣槽机的重要系统为液压和控制系统，液压系统中共有3 个液压马达，两边马达驱动两个装有铣齿的滚筒铣削地层围，中间液压马达驱动泥浆泵将岩渣和泥浆排出后返回槽内，循环作业直至成槽；控制系统主要为两个测斜仪监测，通过自动监控以改变转速调整其垂直度。

工程采用跳跃开挖方式，单元槽段标准段为5.4m 和2.8m，分为一期和二期施工顺序。铣槽机单孔铣槽尺寸为2.8m，采用先两端后中间的施工方式，如图5 所示；二期槽段铣槽机可直接铣削成槽，如图6 所示。

图5 先两端后中间铣槽方式

图6 一次直接铣削成槽

对于工程中地下水回灌可能造成的少量漏浆现象，可在泥浆中加入防漏剂后继续成槽，对于开挖槽壁中出现的孔洞而导致的大量漏浆现象须立即停止成槽以防止槽壁塌方，封堵源头结束后才可继续进行成槽。

5 施工保护对策

5.1 施工质量保障措施

建立完善的质量保证和监督体系，从组织协调、制度保障和施工规范等方面建立良好的运转机制，做到“组织体系指导、管理制度约束、质量要素控制”三位一体（图7）。明确质量控制标准如表1 所示。

图7 质量保证体系

表1 地下连续墙施工质量控制标准表

5.2 支护结构施工阶段的保护措施

1）支护桩采用旋挖成孔方式，以减小对武汉轨道5 号线保护范围内结构的影响。

2）支护桩采用跳桩施工，并在灌注混凝土24h 后进行邻桩成孔施工，且旋挖桩采用泥浆护壁。修筑施工平台之前加密松散地基，采用适当的泥浆性能指标，孔口不小于地下水位2m。

3）清孔完毕后30min 内开始灌注混凝土，围护桩超灌高度按高于设计标高不小于1 倍桩径控制，充盈系数不小于1.15。

4）三重管高压旋喷桩采用跳桩施工，跳桩距离≥4D（D为高压旋喷桩桩径）。

5.3 土方施工阶段的保护措施

1）支撑混凝土达标后即可进行下一步施工，混凝土强度以同等强度养护块强度以及为参考。

2）土方开挖实行“分区分层、限时均衡”原则，尽量缩短基坑无支撑暴露时间。

3）土方开挖分层厚度不超过1.5m（软土层不超过1m），坡度不大于1∶1.5，分段长度不超过20m。

5.4 基础结构施工阶段的保护措施

1）结构底板在开挖基底后应尽快施作，暴露时间不超过8h，以防止基坑土体隆起变形，加快垫层浇筑速度，应坑底垫层浇筑至围护桩顶实。

2）在地下室结构及板撑施工完毕后并达到设计要求强度后，方可按照设计要求逐层拆除内支撑。

3）支撑拆除采用绳锯切割混凝土后装运至指定地点，由镐头机或空压机进行破碎，再集中处理废渣。

5.5 基坑回填阶段的保护措施

1）采用素土分层压实，严格控制压实系数，禁止采用杂填土或垃圾土进行回填。

2）拟采用超前止水后浇带，地下室外墙拆模后，后续工序及时插入，分段施工地下室外墙面层，分段回填，缩短肥槽回填工期，进一步加强基坑稳定。

6 结论

随着城市轨道交通的发展，双轮铣槽机在地铁工程施工中凭借良好的优势被广泛使用，通过本工程的施工实践证明，其在地铁地下连续墙及钢筋笼吊装施工中起着非常重要的作用，同时，施工过程中各阶段的保护措施也是地铁结构安全的重要保证。本文总结出一系列切实可行的施工方法及保护管理措施，以期能为类似工程提供参考。