深圳地铁银湖站复杂地质条件下多机械组合地连墙成槽技术(1.6终稿)(共5页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上深圳地铁银湖站复杂地质条件下多机械组合地连墙成槽技术孙百彬，周子璐、欧阳苗、陈家明、丁兴、吴训保Technology for diaphragm wall Trenching under Poor Geological Condition and Multi-mechanical equipment combination of YinHu Station of ShenZhen Metro 作者简介：孙百彬，中建四局第六建筑工程有限公司深圳分公司， 【摘要】深圳地铁9号线银湖站车站为6、9号线换乘车站，是连接“地铁-公交-长途客运一体化”的交通枢纽，银湖站穿过密集的

2、周边环境，场地狭小，地质条件复杂， 地下连续墙成槽困难，施工效率低，通过采用多机械组合成槽施工，确保了施工质量和工程进度。【关键词】复杂地质条件 地下连续墙 多机械组合施工 双轮铣槽机 专心-专注-专业1 工程简介银湖站为深圳市地铁9号线第13个车站，车站位于北环大道银湖汽车站南侧，沿北环大道辅道呈东西方向布置。车站总长度为313.8m，基坑深约23.2-26.3m，银湖站采用“明挖法”施工，基坑围护结构为地下连续墙+内支撑体系，连续墙厚度1000mm，标准墙幅为6m，分127幅墙施工，连续墙平均深度31m。2 工程地质情况本工程所在地区为低丘陵地貌，车站范围内地势较平坦、地面标高在24m-2

3、7m之间。揭露地层有人工填土、填石、混合岩残积砂质粘性土以及全、强、中、微风化混合岩。其分层自上而下分布如图1所示：图1 银湖站地质分布图其中，在基坑范围内，强、中、微风化混合岩分布全场，强风化岩平均厚约10.5m，中风化岩平均厚约2m，微风化岩主要集中在主体27轴位置，该区域平均层厚约6m。地下水位在本区段埋深1.10-4.90m，平均标高22.76m（相对标高-3m）。该区段地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水的条件下具微腐蚀性，在干湿交替的条件下具微腐蚀性。3 成槽的不利因素3.1人工填土层该层强度低，压缩性高，结构松散，物理力学性质差，渗透性大，自稳性差，对

4、基坑开挖、支护及止水影响较大。如果采用冲孔桩机施工，易发生偏孔现象；若采用成槽机成槽，则开挖时可能会发生地面沉降、导墙变形，导墙下部塌槽，甚至可能卡斗、成槽偏位等严重质量事故，且成孔工效极为缓慢，在工期较短的情况下，进度无法得到保障。3.2淤泥质粘土层该层强度低，压缩性高，物理力学性质差，易发生蠕动和扰动，在整个地下连续墙施工过程中会引起塌槽，甚至导致成槽失败、硬化路面大面积开裂、成槽机械倾斜、抓斗被埋等事故，极为不利于地连墙成槽。3.3中、微混合岩层该层天然状态下物理力学性质较好，但水理性质差，且岩层极硬，常规成槽机机械成槽速率缓慢，无法保证地连墙施工进度要求。3.4周边管道及建筑物基坑周边

5、存在密集的管道及建筑物，其中对地连墙施工造成严重干扰的，详见图1所示：图1 周边建筑、管道与基坑位置关系图如图1所示，银湖大厦与次高压燃气管道距离基坑位置极近，地连墙成槽过程所产生的震动、地下水流失，易导致建筑及管道的沉降、变形，当震动大于2.5cm/s时，则可能造成燃气管道破裂，危险性极大，重制约了地连墙施工方案的选择和实施。3.5深地透水性基坑所处范围地下水位埋深浅，多为粘性土层，透水性强。施工过程中地下水位的下降对周边环境影响大，容易造成周边建筑及管道的沉降变形，也会影响地连墙的成槽质量。4 成槽机械的分析现阶段国内应用于地连墙成槽的施工机械大多为冲及钻、成槽机，也有采用旋挖机成孔的做法

6、。以下结合银湖站常规成槽机械的单一施工情况对这些机械的施工性能进行分析。4.1单一成槽机械的应用及功效分析4.1.1冲孔桩机应用情况：机械类别应用原理施工图冲孔桩机成环冲孔时将冲锥式钻头提升一定高度后，以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内渣浆。银湖站应用情况：冲中风化层60cm/d，微风化层30cm/d，一副墙5个主孔4个副孔，最多只能两台钻机冲同一幅墙，冲孔难度大，硬岩层中单幅墙成槽耗时达两个月以上。冲孔桩机优点：因成本低廉，在素填土、混合岩残积砂质粘性土为主的岩土层中成孔，多选择冲孔桩机。功效分析：冲孔桩机工效0.21m³/工时，按常规地质计价，单价为544.84

7、元/工时。单孔成槽平均耗时约107个工时，成孔效果并不理想。4.1.2旋挖机应用情况：机械类别应用原理施工图旋挖机BG46旋挖机通过底部带活门的桶式钻头回转破碎岩土，并装入钻斗内，再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土。银湖站应用情况：使用旋挖机施工，施工效率高，31m深单孔成槽，用时约24小时，即3台班。全天候施工，旋挖机在地连墙导孔施工中，成孔天23个/天。旋挖机优点：具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层较广泛。功效分析：经统计，旋挖机冲钻24小时，即3台班，钻岩93.32m3，钻岩工效=工程量/消耗台班=93.32/3=31.11m3/台班，31m深的单孔只须6.25小时完成，

8、钻孔成效卓著。4.1.3成槽机应用情况：机械类别应用原理施工图成槽机SH400成槽机利用抓斗部位的抓齿破开土体，在咬合两面抓斗将中间部分土体夹住，并提升抓斗将抓斗内土掏出。银湖站应用情况：成槽机在遇到高硬度岩层时，抓斗无法破开岩石，须冲孔桩机先冲钻出左右两侧的导孔，抓斗方才能通过夹住中间凸出岩石将其拔出，施工效率极低，无法满足施工进度要求。成槽机优点：成槽机对地层适应性强，在淤泥、砂、砾石、卵石及中硬强度岩层中开挖，工效显著。功效分析：工效为29.64m³/工时，按土方计价，单价为23711元/工时。仅针对单幅墙完成土层抓掏约6个工时，岩层不计。4.1.4双轮铣槽机应用情况：机械类别

9、应用原理施工图双轮铣槽机BC40铣槽机两个滚筒反向转动，铣齿将地岩铣削破碎，吸砂口将岩渣与泥浆排到地面泥浆站，集中处理后再回灌,如此往复循环,直至终孔成槽。银湖站应用情况：铣槽机铣削中、微岩层时，单幅墙损坏齿轮数约200-588个，提高成本7万-20.5万元。且机械维修时间长，个别零部件须进口购买的情况，严重影响工程进度。铣槽机优点：在全、强、中、微风化岩及凸起基岩等较硬岩层中成槽均具有良好效果及效率。功效分析：主要用于地下连续墙槽内岩层铣削施工，工效为5.33 m³/工时，按岩石量计价，单价为26554.13元/工时。仅针对单幅墙完成岩层铣削约33.8个工时。4.2多机械组合施工工

10、艺及工效分析由于前期冲孔桩机成槽效率不理想，工期滞后严重。而后采用旋挖机及成槽机配合施工，在岩层的施工效率也无法满足进度要求。经技术方案的可行性、工期、成本等方面综合考虑，我部决定引进德国宝峨BC40双轮铣槽机用于铣削岩层。并为减少铣槽机的机械损坏，降低维修成本，最终确定多机械组合施工的成槽方式，即：冲孔桩机+旋挖机组合成孔；成槽机+铣槽机组合成槽。多机械组合图例如下所示：1.组合成孔：冲孔桩机+旋挖机2.组合成槽：成槽机+铣槽机4.2.1多机械组合施工成槽工艺（1）组合成孔施工导孔成孔施工是通过冲孔桩机与旋挖机的组合应用，以冲孔桩机为主，旋挖机为辅，同时于不同槽段钻孔。以旋挖机的高效性快速成

11、孔，以满足下一步成槽机的施工需求，同时8台冲孔桩机跟进施工，形成成孔时间差，为流水施工创造条件。导孔设计位于单元地连墙的两侧，直径1000mm，深度直入岩层。主要目的是使单元地连墙两侧掏空后，方便成槽机抓斗的咬合以加快施工进度。导孔在施工过程中需注意以下几点：a、施工前要通过测量确定每幅地连墙两端孔位（冲孔桩机还需要严格找平）；b、须结合成槽机和铣槽机的施工速率，合理配置冲孔桩机的数量，以满足后续流水施工需求；c、成孔施工时，钻头中心平面应与导墙中心平面相吻合；d、导孔冲钻深度须须直至岩石层，方可停止钻孔。导孔示意图如下：“一”字型槽导孔示意图“L”型槽导孔示意图（2）组合成槽施工1）成槽机开

12、挖软土层成槽机施工时，通过抓斗对强度相对较弱的土层抓土，每一单元槽分三抓成槽，采用跳挖的形式，按先两侧后中间的顺序，直至槽段内岩层上12m处停止抓槽。成槽示意图如下：成槽机施工示意图2)铣槽机铣削岩层在上层软土层用成槽机抓至岩层后，再使用双轮铣槽机铣削下部岩层。双轮铣槽机参数如下表所示：宝峨BC40双轮铣槽机参数齿轮箱扭矩100KN.m铣槽机高度12.6m最小成槽宽度600mm最大成槽宽度2800mm铣槽机泥浆泵450立方米/小时根据铣槽机参数，每一单元槽分三铣成槽，采用跳挖的形式，按先两侧后中间的顺序，直至槽段整体达到设计深度。铣槽过程示意图如下：铣槽机施工过程中，机身的垂直度应与槽段轴线一

13、致，并由两个独立的测斜仪监测，其数据由驾驶室内的电脑处理并显示在液晶屏上，从而驾驶员可随时监控并通过改变铣槽机的转速来实现对铣槽机垂直度的调整。4.2.2组合施工工效分析采用组合施工使用的情况下，一幅墙的成槽速率为：使用成槽机施工，平均抓土量约48m³，约须1.62个工时，工效237.11 m3/台班；使用铣槽机施工，平均挖岩量约84m³，约需15.8个工时，工效=42.63 m3/台班；使用冲孔桩机施工，平均冲岩量48m³，约需工时28.7个工时，工效1.67m3/台班。则单幅墙成槽时间为46.12个工时，工效为31.2m立方/台班。通过多幅地连墙的流水施工作业

14、，最快可实现单幅墙成槽仅需36个小时的高效率施工。5 多机械组合施工注意事项多机械组合成槽技术主要适用于地质条件复杂的地连墙施工，为真正做到各机械优势互补、提高工效等方面的优势，还须注意以下几点事项：5.1现场施工人员须充分考虑各机械的施工效率，周密部署、组织协调、及时调度，以确保流水作业的可持续性，避免窝工、停滞造成人材机等费用的损失；5.2须提前全盘考虑各机械对作业面的要求，做好前期准备工作，避免“一机一平整”，将时间浪费在作业面的准备上；5.3须提前考虑到机械维修的问题，做好前期准备工作，尤其是双轮铣槽机此类国际先进的机械，须提前考虑到其零部件的维修和更换，做到随坏随换。 6 结语从银湖站的施工情况可以看出，多机械组合地连墙成槽技术降低了地质条件对机械的施工影响，通过组织协调，合理安排施工计划，规避了单一机械施工对地质的适应性要求，在地连墙成槽的整体施工中做到了优劣互补，成槽工效得到了明显提高，效果显著。目前，随着现代化建设的脚步加快，城市地下地质情况将进一步复杂化，地下连续墙施工越来越广