地下連續墻入巖施工技術經濟探討

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摘要：在軟土地層中，地下連續墻加內支撐是深基坑設計的常用圍護結構。依托某地鐵車站工程，介紹地下連續墻的施工流程及成槽工藝，從槽孔垂直度、連續墻滲漏水、施工進度三個方面重點分析地下連續墻施工難點、預防措施，就地下連續墻實際施工過程中出現的進度緩慢問題進行總結，并從經濟指標方面與雙輪銑槽機進行對比，分析各工況下的經濟指標，為類似工程提供經驗。

關鍵詞：地下連續墻；巖層；經濟指標；深基坑

地下連續墻，簡稱地連墻或連續墻，用于軟土地層深基坑圍護結構。連續墻具有剛度大、止水效果好等優點，但也存在施工成本高、工藝復雜等缺點，如何根據實際工程條件，選擇合理的施工工藝，是工程成功與否的關鍵。據工程場地條件、設計情況及地質條件可知，地下連續墻常用的施工設備主要為旋挖鉆機、成槽機、沖孔樁機、銑槽機等[1]，如何根據實際情況合理的選擇施工工藝，是深基坑工程安全、質量、進度、成本各方面成功與否的關鍵。

1工程概況

1.1設計及水文地質情況

某工程為城市軌道交通地下三層車站，基坑圍護結構為800mm厚地下連續墻，連續墻深度約28m，基坑開挖深度約為23.5~25m。場區地層主要以砂層、風化砂礫巖地層為主，地下水水量豐富且水力連通。

1.2工程難點分析

工程難點如下：場地地層上部以礫砂、中砂地層為主，開挖易引起槽壁坍塌。地下連續墻入巖深度約在10m左右范圍內，垂直度控制難度大。入巖后，如何加快施工速度是工程施工難點之一。

2施工工藝

2.1施工工藝流程

連續墻施工工藝見圖1。

2.2成槽工藝

通過對本工程施工工期及地質條件分析可知，連續墻入巖深度較深，確定施工工藝為“旋挖鉆機配合沖擊鉆機破碎巖層、成槽機取土成槽。

3與雙輪銑槽機經濟指標對比

3.1本工程成槽時間統計

為分析成槽效率，現場對不同地質情況的成槽時間進行了詳細的統計，耗時合計131.5h，詳見表1。

3.2材料及人工價格說明

電價按1元/度計算，柴油單價按照8200元/t，人均工資為5000元/月，鈉基膨潤土單價2.84t/m3，按450元/t，均采用22型切削齒，單價為270元/個。

3.3雙輪銑經濟指標

主動力為605kW柴油發動機，泥漿篩分凈化及泥漿循環系統總功率為232kW，效率按0.55計算，能耗為127.6元/h，在各種土層的能耗如表2。雙輪銑的膨潤土、切削齒及其它配件消耗情況見表3。雙銑機工作時需要3～4人才能把工作完成，不同巖石強度人工費見表4。綜合雙輪銑能耗、材料消耗和人工費，雙輪銑在各種地層的成本單價見表5.

3.4成槽機配合旋挖鉆機經濟指標

3.4.1成槽機計算說明本車站地下連續墻按20m砂層和8m中強風化層計算，砂層施工采用S40型成槽機獨立完成作業，滿負荷運作時間約為5h。中強風化巖層采用SH30型旋挖鉆機引主孔，沖擊樁機沖副孔，S40型成槽機清渣的方式進行施工。該范圍施工統計時間為：S40型成槽機運作時間7h（含泥漿置換7h），SH30型旋挖鉆機運作時間15h，沖擊樁機作業時間36h（含泥漿置換12h）。3.4.2S40成槽機在砂層作業效率統計秋水站槽寬0.8m，單幅長6m，砂層厚度20m，成槽機約5h完成（不間斷）該地層土方開挖施工，單位均產量為19.2m3/h。該時間內統計柴油消耗約為200L，柴油密度為0.85L/kg，每小時油耗即為34kg/h。S40型成槽機主動力為263kW的柴油發動機，泥漿篩分凈化及泥漿循環系統總功率為260kW，效率按0.55計算，能耗為143元/h，在各種土層的能耗見表6。3.4.3各機型在中強風化巖層作業效率統計經計算，成槽機單位均產量為5.48m3/h，該時間內統計柴油消耗越位250L，每小時油耗即為30.35kg/h。泥漿篩分凈化及泥漿循環系統總功率為260kW，效率按0.55計算，能耗為143元/h。SH30型旋挖鉆機按半幅槽段挖方計算，單位產量為1.28m3/h，統計單幅槽段油耗為650L/幅，即每小時油耗36.83kg/h。沖擊樁機作業功率45kW/h，泥漿篩分凈化及泥漿循環系統總功率為305kW，效率按0.55計算，經計算電費為96.2元/h，單位產量為1.28m3/h。各機型能耗統計見表7，S40型成槽機在各種土層中消耗見表8。S40型成槽機工作時需要3人才能把工作完成，則砂層人工費為1.08元/m3。按3種機械作業時長共58h，開挖方量為38.4m3，單位均產量0.662m3/h，中強風化層人工費31.4元/m3。綜上所述，S40型成槽機在各種地層的成本如下：砂層為89.18元/m3，中風化巖層（50MPa以下的巖石）為850.1元/m3。在施工進度方面，與傳統的液壓抓斗成槽機和沖擊鉆機相比較，雙輪銑設備在土層、砂層等軟弱地層中無明顯優勢，但在中風化巖層（50~100MPa）效率可達5~8m3/h。在微風化巖層（＞100MPa）可達到1~2m3/h；而在此種地層中液壓抓斗基本無法單獨使用，必須采用旋挖鉆機配合沖擊鉆機來完成。

4建議

成槽設備及成槽方式選擇至關重要，根據施工進度計劃和成本計劃，并結合地質條件，正確選擇成槽設備和成槽方式，是施工順利的決定因素。成槽垂直度的好壞直接關系到各槽段的接頭質量，直接決定是否需要糾偏，所以在地下連續墻施工中必須采取多種有效措施確保成槽垂直度。相對于樁基礎施工，連續墻的工藝復雜，尤其在目前行業合同單價普遍偏低的大環境下，如何從管理中要效益、如何合理縮短生產周期，涉及到資源投入、方案制定、隊伍選擇、現場施工管理以及對施工風險充分預估等多方面的問題，必須引起重視.

作者：鄒道增 單位：中鐵十八局集團市政工程有限公司