中铁十局集团有限公司 广东广州 510000
摘要：广州市是一个人口众多的国际化大都市，大力发展城市轨道交通系统是解决城市人口日益严峻的交通问题的根本途径。而地铁站主体结构施工前需先进行围护结构地下连续墙的施工，目前地连墙入岩现象逐渐开始普遍，双轮铣工艺使用频率开始增加，但针对不同地质环境及复杂周边环境的双轮铣使用方法研究较少。如何采用不同工法提高施工效率并减少对周边环境的影响已成为施工企迫切需要解决的难题。
本文以广州市轨道交通七号线二期大沙东站围护结构地下连续墙施工为工程背景，根据车站的地质条件，通过分析不同的机械组合施工效率，得出施工效率最高的机械组合方式。
关键词：复杂环境；硬岩；工效
1、引言
1.1 问题的提出
广州市地质条件比较复杂，有“中国地质博物馆”之称，修建地下城市轨道交通系统时难免会遇到地质及复杂的周边环境方面的问题，在现代化快速发展的今天，施工企业追求效益的同时必然关注安全质量。
1.2 研究的意义
在城市地铁施工中，地下连续墙被广泛应用于基坑支护体系，双轮铣已成为地下连续墙施工的一种重要施工机械。由于广州地质存在中硬强度岩层，单一机械施工效率不高，通过分析不同的机械组合方式施工，得出施工效率最高并对周边环境影响最小的机械组合方式，为以后在更广阔的领域中应用。
2、工程概况
2.1 设计概况
广州市轨道交通七号线二期工程大沙东站位于广州市黄埔区大沙东路与镇东路交叉口北侧，沿镇东路南北走向布设，周边重要建筑物较多。大沙东站为七号线二期第五个车站，南接裕丰围站，北联姬堂站，车站与既有地铁五号线大沙东站换乘，两线采用通道换乘。车站为地下四层岛式站台车站，车站全长159m，标准段宽23.3m，车站基坑开挖深度约为35.5～37m。主体围护结构采用1000mm的地下连续墙，深度约为37m～39.5m。
2.2 周边环境情况
大沙东站附近场地主要为丘陵地貌，现状地面为市政道路，地形平坦，地面高程约7.0～8.0m。车站位于大沙东路与镇东路交叉路口北侧，附近建筑物主要为保利黄埔大厦、大沙派出所、广州农商银行、住宅楼等，地面条件较复杂。
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图2.2-1 周边建构筑物分布图
2.3 地质概况
基坑从上到下地层依次为<1-1>、<2-3>、<3-2>、<4N-2>、<6>、<7-1>、<8-1>、<9-1>。
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图2.3-1 地质断面图
3、施工机械设备
大沙东站地连墙土层部分采用液压抓斗成槽，岩层部分采用双轮铣成槽。经过实践统计，发现岩层采用双轮铣直接施工效率很低，成槽时间达 5~7d。因此，项目部调整施工方案，采用多种施工工艺进行比较，采用了液压抓斗（土层）+冲击钻（引孔）+双轮铣（岩层）、液压抓斗（土层）+旋挖钻（引孔）+双轮铣（岩层）的施工方案。
大沙东站共采取了3种不同设备组合成槽方式，以下分别统计了三种成槽方式的施工工效（以38m槽深为例），如表3-1所示。
表3-1 不同机械组合施工效率统计表
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根据对三种不同设备组合成槽工效的对比，得出以下结论：
（1）液压抓斗+双轮铣组合效率最低，设备故障率高，铣齿损耗大，难以满足现场施工进度和成本控制要求。
（2）液压抓斗+冲击钻+双轮铣组合中双轮铣的施工效率最高，双轮铣损耗最低，缺点是引孔周期较长，难以与双轮铣的施工进展相匹配，且冲击钻引孔较易出现偏孔现象，一旦偏孔，纠偏耗费时间较长。
（3）液压抓斗+旋挖钻+双轮铣组合较第一种方式双轮铣效率提升较明显，且旋挖钻引孔速度快，可以满足现场双轮铣施工作业面的需求，引孔质量好，极少出现偏孔现象。
综上所述，液压抓斗+旋挖钻+双轮铣效果最好，既能有效的保障成槽的质量，又能满足现场施工进度要求。
表3-1 施工机械统计表
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4、施工方案
本文以标准幅宽6m的地连墙为例，成槽前对槽段进行旋挖钻引孔，由于双轮铣两个铣轮的宽度为3150mm，若引5个孔，孔与孔最小间距为300mm，实际引孔过程中会发生串孔现象，除此之外引5孔会导致双轮铣铣轮受力不均无法正常铣槽，影响施工效率，所以分别对地连墙A1引3个孔和地连墙A30引4个孔，引孔完成后使用双轮铣进行铣槽。
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图4-1 3孔布置图
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图4-2 4孔布置图
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图4-3 5孔布置图
对地连墙A1和A30进行施工效率统计，结果如下：
表4-1 施工效率对比表
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由上表得知，旋挖钻引孔4个的地连墙施工效率高于引孔3个的施工效率。
5、对周边建构筑的影响
地连墙施工期间，分别统计了3种不同设备组合成槽方式对大沙东站周边建构筑的影响情况，如下：
表5-1 监测数据统计表
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由监测数据得知，地连墙施工单一采用双轮铣对周边建构筑影响最小，其次是旋挖钻+双轮铣，影响最大的是冲击钻+双轮铣。
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图5-1 监测数据统计图
6、其他
（1）泥浆制备
在地连墙成槽过程中，为了保证成槽质量，循环护壁泥浆的质量控制是一个最重要的环节，性能良好的泥浆既能保证成槽时槽壁的稳定，防止塌孔，同时对浇筑混凝土的质量起着关键性的作用。现场泥浆的储存采用钢制泥浆箱，确保满足2幅地下连续墙施工的泥浆用量。根据现场施工总结新浆指标为：比重1.05～1.08，粘度20～25，含砂率1%～3%；循环泥浆指标为：比重1.15～1.20，粘度25～30，含砂率4%～7%。
（2）成槽
上部软土部分槽段开挖采用液压抓斗，当地连墙深度进入中分化或微风化含砾粗砂岩时采用旋挖钻两侧引孔，引孔后双轮铣施工时铣轮底部可形成临空面，同时破坏了岩层的完整性，可大大提高双轮铣的工效，降低双轮铣铣齿的损耗。也可以对双轮铣成槽起导向作用，保证成槽垂直度。用双轮铣对岩层进行铣槽时，铣头底部两个铣轮按照相反方向进行旋转切削，通过双轮铣铣头自重向下施加压力，使铣齿与岩层摩擦达到岩层破碎效果，形成小粒径的岩石碎渣，通过两铣轮中部大功率吸浆口，将槽段底部泥浆吸出槽段，切削破碎的岩渣同时被吸出，双轮铣后配套泥沙分离器将岩渣及泥浆筛选分离，筛选后的泥浆返回循环浆池，检测其指标合格继续进入循环，检测不合格做废弃处理。如此循环直至达到设计高程。
（3）清槽及刷壁
清洗槽段时，可使用双轮铣铣头配合自身的泥浆循环系统，深入槽底内清洗底部的泥浆。循环泥浆的标准是槽底泥浆重量小于1.15，粘度小于25s，含沙量小于7%，沉积厚度小于10cm。
现行施工的地连墙接头不可避免地产生混凝土砂浆和进入的砂性土体等混合形成附着物。采用刷壁器除去地连墙接头的附着物。刷壁采用偏心挂刷，上下墙璧的次数不应少于10次，直到刷壁器表面无泥砂为止。
刷璧完成后，下放钢筋笼前需要对槽段底部的沉渣进行清理，可利用双轮铣铣刀头吸浆口伸入槽段底部进行清底换浆。在整个清底的过程中，应保证槽段内的泥浆量平衡，泥浆既不溢出地连墙槽段也不低于导墙顶部以下30cm，当底部沉渣厚度小于10cm时，则可以停止清底，进入下道工序。
结语：
随着地下连续墙使用范围越来越广，地质条件越发复杂，在深基坑围护结构施工中通常会遇到硬岩，对于常见的旋挖钻、冲击钻、双轮铣的入岩设备，它们的入岩效率不同，对周边环境影响不同，同一岩层采用不同引孔设备带来的效果可能有着很大区别，故在工期比较紧张的情况下，遇到类似岩层的施工方法可以考虑旋挖钻+双轮铣的施工工艺，其凭借自身具有高适应力、生产高效化及控制精确化等优点，将会在硬岩的城市轨道交通工程中被加以广泛应用。
参考文献：
[1]张绪鹏，双轮铣槽机在硬岩地层地下连续墙施工中的应用[j].长春工程学院学报（自然科学版）2019年第20卷第４期.