袁習奎，萬魁元，吳善春，王賢洲

（廣東長正建設有限公司 廣東 珠海 519000）

0 引言

近年來隨著我國城市建設發(fā)展，城市隧道項目逐年增加，特別是越來越多的隧道采用明挖法施工。城市明挖隧道施工風險也在不斷增大，地下連續(xù)墻作為圍護結構的一種型式，已經(jīng)成為明挖隧道施工重要組成環(huán)節(jié)，影響著明挖隧道施工進度及基坑開挖的安全。地下連續(xù)墻已廣泛應用于基坑圍護結構，同時可作為主體結構。在地下連續(xù)施工中，孟陳詳?shù)热耍?］對微風化巖層地下連續(xù)墻成槽采用雙輪銑結合重錘破巖、成槽機取土、鈉基泥漿護壁的成槽方法，有效確保進入微風化巖層的地下連續(xù)墻施工進度及質(zhì)量。袁浩巒等人［2］和朱繼紅等人［3］對海域圍巖內(nèi)復雜地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工，總結出采用“成槽機+沖擊錘+旋挖鉆（牙輪鉆）”施工工藝，實現(xiàn)地下連續(xù)墻施工效率的提升。李學聰［4］在復雜地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工中，提出槽壁應進行加固處理，有利于減小地表的沉降，保證槽壁的穩(wěn)定性。

珠海隧道東岸工作井及掛錠角以西明挖段施工場地東側為掛錠角山體，西側為磨刀門水道。場地內(nèi)上為流塑態(tài)淤泥層，并夾有砂層，下部主要為堅硬花崗巖層，最大強度達到151 MPa。巖面走向由東向西逐漸降低。施工前期，采用“成槽機+沖擊鉆”施工，無法滿足成槽要求。如何保證施工工期、確保成槽質(zhì)量，以及在無槽壁加固設計的情況下避免槽壁坍塌，是地下連續(xù)墻成槽施工的關鍵。

目前針對不同地層中地下連續(xù)墻施工，許多學者［5-9］提出不同的成槽工藝，但對于同時臨山臨水地域的復雜地質(zhì)條件的施工方案的研究相對較少。本文以珠海隧道東岸工作井及掛錠角以西明挖段地下連續(xù)墻施工為背景，分析總結在上軟下硬地層中地下連續(xù)成槽施工的設備選型、存在的問題及處理措施，以優(yōu)化地下連續(xù)墻成槽施工工藝，保證施工效率，提高經(jīng)濟效益，為后期類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 工程概況

珠海隧道工程TJ1 標西起東岸工作井，以礦山法形式下穿掛錠角山體后，向北轉向接入珠海大道主線。北線起點樁號LK3+799.944，終點樁號LK4+998.285，長度1 198.341 m；南線起點樁號RK3+800.00，終點樁號RK5+002.588，長度1 202.588 m。珠海隧道TJ1 標掛錠角西側明挖段位于珠海市珠海大橋南側，掛錠角山體西側，臨近磨刀門水道，如圖1所示。

圖1 項目位置平面Fig.1 Plan of the Project Location

珠海隧道東岸工作井采用1 200 mm 厚地下連續(xù)墻作為基坑圍護結構；DA01-DA03節(jié)段采用1 000 mm厚地下連續(xù)墻作為基坑圍護結構；DA04-DA05 節(jié)段采用鉆孔灌注樁+旋噴樁作為支護結構，如表1所示。

表1 設計主要參數(shù)Tab.1 Main Design Parameters

1.2 工程地質(zhì)

東岸場地屬海陸交互相沉積地貌區(qū)，上部以第四系填土、沖海積淤泥、細中砂及含碎石粗砂為主，中部以花崗巖殘積土為主，下部基巖為花崗巖。主要地層有①-1 素填土、①-2 雜填土、①-4 填砂、②-1 淤泥、②-5 細中砂、③-3 含碎石粗砂、⑤-3 礫砂、⑥-1 全風化花崗巖、⑥-2-2 碎塊狀強風化花崗巖、⑥-3-1 中風化花崗巖、⑥-3-2 中風化花崗巖、⑥-4 微風化花崗巖，如表2所示。

表2 主要工程地質(zhì)特征Tab.2 Main Engineering Geological Characteristics

2 地下連續(xù)墻施工重難點

⑴ 前期根據(jù)地質(zhì)詳勘報告分析，采取了“成槽機＋沖擊鉆”的施工工藝，即一幅槽段先用沖擊鉆沖擊成槽，成槽施工完畢后采用成槽機抓至槽底。但施工時發(fā)現(xiàn)，沖擊鉆成槽過程中，在入巖之后出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象，需反復回填片石修整，施工工效較低，耗時40 d 依然無法成槽。

⑵場地內(nèi)上層主要為淤泥，下層為中風化花崗巖及微風化花崗巖，巖層起伏變化較大。且基巖強度較高，基巖抗壓強度最大值達151 MPa，如圖2 所示。成槽困難，施工周期較長，無法保證施工進度。

圖2 旋挖鉆取出基巖芯樣Fig.2 Take out Bedrock Core Sample with Rotary Drill

⑶地層上部主要為淤泥，設計無槽壁加固，地下連續(xù)墻成槽過程中對槽壁的擾動，造成槽壁塌孔。

3 地下連續(xù)墻成槽施工

采用“旋挖鉆+雙輪銑”成槽施工工藝，如圖3所示。首選旋挖鉆作主孔引孔，后采用雙輪銑銑削成槽。

圖3 地下連墻施工工藝流程Fig.3 Construction Process Flow Chart of Diaphragm Wall

首先一幅槽段布置5 個引孔，主孔間距1.5 m，引孔采用旋挖鉆施工，引孔施工完成后，施工至入巖段后采用雙輪銑施工，雙輪銑的寬度均為2.8 m，一幅槽段分三刀，先兩邊后中間（見圖4）。

圖4 地下連續(xù)墻主副孔布置Fig.4 Layout of Main and Auxiliary Holes of Diaphragm Wall （mm）

4 存在問題及處理措施

4.1 基巖強度高，成槽周期較長

前期對工作井W6 槽段采用“成槽機+沖擊鉆”施工工藝成槽施工。2021 年1 月3 日W6 槽段開槽，2021年3月3日成槽?？偝刹壑芷?9 d，單幅成槽周期長。在W6 槽段成槽過程中，發(fā)生偏孔現(xiàn)象（見圖5），且沖擊鉆鉆孔磨損嚴重（見圖6），并出現(xiàn)卡錘情況。針對偏孔，采取回填片石，重新沖擊成孔，但發(fā)現(xiàn)孔位仍無法修正。對槽段采取回填C60 混凝土，采用雙輪銑進行銑槽。

圖5 W6槽段槽壁聲波檢測Fig.5 Acoustic Wave Detection of W6 Groove Wall

圖6 沖擊鉆鉆頭磨損Fig.6 Impact Drill Bit Wear

針對基巖強度高，成槽周期較長，應采取以下措施：①施工前，應對地質(zhì)進行補勘，探明地質(zhì)情況，為地下連續(xù)墻成槽設備選型提供依據(jù)；②合理選擇設備組合，優(yōu)化施工工藝，采用“旋挖鉆+雙輪銑”施工工藝，單幅地下連續(xù)墻平均成槽周期為10 d，有效地提高施工進度，且保證成槽質(zhì)量。

4.2 槽壁坍塌

原設計地下連續(xù)墻槽壁無加固，在S1槽段施工過程中檢查發(fā)現(xiàn)導墻嚴重下沉變形，造成東岸工作井S1、S2、S3、Z1、Z3、Z5 槽段基坑內(nèi)側導墻垮塌，外側重載道路下沉，泥漿上涌。主要是由于地層中上部13 m 主要為淤泥層，自穩(wěn)性較差，雙輪銑在進入中風化花崗巖及微風化花崗巖巖層中銑槽周期較長，對槽壁產(chǎn)生長時間擾動，造成槽壁在淤泥層出現(xiàn)塌孔。

針對發(fā)生槽壁坍塌的情況應采取以下措施：①施工前，針對深厚軟弱地層應進行槽壁加固，以保證槽壁的穩(wěn)定性。對東岸工作井S1、S2、S3、Z1、Z3、Z5 槽段槽壁采用φ600高壓旋噴樁進行槽壁加固后進行成槽施工，未發(fā)生槽壁坍塌；②在成槽過程中，根據(jù)地質(zhì)變化，適當增大泥漿密度和提高泥漿黏度。保證泥漿循環(huán)，定時檢測泥漿性能指標是否滿足要求。

4.3 雙輪銑截齒磨損嚴重

雙輪銑銑槽進入中風化花崗巖及微風化花崗巖巖層中，每45 min 就需要檢查雙輪銑截齒磨損情況，檢查發(fā)現(xiàn)大量截齒存在磨損嚴重（見圖7），需頻繁更換截齒，造成施工工效降低。對地下連續(xù)墻成槽過程中雙輪銑截齒的統(tǒng)計，單幅地下連續(xù)墻成槽平均消耗截齒1 200副，單幅地下連續(xù)成槽最高消耗截齒2 700副，造成施工成本增加。

圖7 雙輪銑截齒磨損Fig.7 Trench Cutters Pick Wear

針對這種情況，主要采取以下措施：①地下連續(xù)墻施工前，應在地連墻原位對地質(zhì)情況進行補勘，探明地層分布，明確中風化花崗巖與微風化花崗巖巖層深度及其強度；②當雙輪銑進入巖層后，針對不同的巖層，對截齒的選擇進行優(yōu)化，降低截齒消耗，降低施工成本。

4.4 斜巖處理

掛錠角施工場地位于掛錠角山體西側，且緊鄰掛錠角山體坡腳，磨刀門水道東側。通過詳勘報告及對地質(zhì)進行補勘，巖層面走向為由東向西逐漸遞減。通過補勘發(fā)現(xiàn)基巖巖面變化較大。

針對斜巖處理，采取的主要措施為采用旋挖鉆配截齒桶鉆對上部巖層切削。當鉆進去中風化花崗巖層時，旋挖鉆鉆頭更換為牙輪鉆頭（見圖8）正常鉆進。牙輪鉆頭能有效切削強度較高的巖層。

圖8 旋挖鉆配牙輪鉆頭Fig.8 Rotary Drill with Roller Bit

5 結語

⑴在深層軟土地層中，當無槽壁加固設計時，應在施工前，對地層進行補勘，根據(jù)地層分布情況，增加槽壁加固設計，避免在施工過程中的槽壁坍塌，以保證施工安全及施工進度。

⑵在地下連續(xù)墻成槽過程中，泥漿性能直接影響槽壁的穩(wěn)定性，在淤泥層中，可適當提高泥漿的密度和漿黏度，以保證槽壁的穩(wěn)定性。

⑶在軟土-堅硬花崗巖地質(zhì)條件下，采用“旋挖鉆+雙輪銑”施工工藝，提高施工效率，保證地連墻成槽質(zhì)量。

⑷在地下連續(xù)墻施工中，施工前，應充分了解地質(zhì)情況，主要是探明巖層分布。根據(jù)地質(zhì)情況，合理選擇設備選型及設備組合。對基巖厚且強度較高的地下連續(xù)墻施工，應充分利用工作面，多點展開施工作業(yè)，同時需考慮鋼筋籠制作，做好工序銜接，以保證施工進度。

⑸在進入巖層施工中，雙輪銑截齒磨損嚴重，頻繁更換，導致施工進度緩慢。應勤檢查截齒的磨損情況，根據(jù)截齒的磨損情況，可選用強度更高的截齒。