摘要:在软土地层中,地下连续墙加内支撑是深基坑设计的常用围护结构。依托某地铁车站工程,介绍地下连续墙的施工流程及成槽工艺,从槽孔垂直度、连续墙渗漏水、施工进度三个方面重点分析地下连续墙施工难点、预防措施,就地下连续墙实际施工过程中出现的进度缓慢问题进行总结,并从经济指标方面与双轮铣槽机进行对比,分析各工况下的经济指标,为类似工程提供经验。
关键词:地下连续墙;岩层;经济指标;深基坑
地下连续墙,简称地连墙或连续墙,用于软土地层深基坑围护结构。连续墙具有刚度大、止水效果好等优点,但也存在施工成本高、工艺复杂等缺点,如何根据实际工程条件,选择合理的施工工艺,是工程成功与否的关键。据工程场地条件、设计情况及地质条件可知,地下连续墙常用的施工设备主要为旋挖钻机、成槽机、冲孔桩机、铣槽机等[1],如何根据实际情况合理的选择施工工艺,是深基坑工程安全、质量、进度、成本各方面成功与否的关键。
1工程概况
1.1设计及水文地质情况
某工程为城市轨道交通地下三层车站,基坑围护结构为800mm厚地下连续墙,连续墙深度约28m,基坑开挖深度约为23.5~25m。场区地层主要以砂层、风化砂砾岩地层为主,地下水水量丰富且水力连通。
1.2工程难点分析
工程难点如下:场地地层上部以砾砂、中砂地层为主,开挖易引起槽壁坍塌。地下连续墙入岩深度约在10m左右范围内,垂直度控制难度大。入岩后,如何加快施工速度是工程施工难点之一。
2施工工艺
2.1施工工艺流程
连续墙施工工艺见图1。
2.2成槽工艺
通过对本工程施工工期及地质条件分析可知,连续墙入岩深度较深,确定施工工艺为“旋挖钻机配合冲击钻机破碎岩层、成槽机取土成槽。
3与双轮铣槽机经济指标对比
3.1本工程成槽时间统计
为分析成槽效率,现场对不同地质情况的成槽时间进行了详细的统计,耗时合计131.5h,详见表1。
3.2材料及人工价格说明
电价按1元/度计算,柴油单价按照8200元/t,人均工资为5000元/月,钠基膨润土单价2.84t/m3,按450元/t,均采用22型切削齿,单价为270元/个。
3.3双轮铣经济指标
主动力为605kW柴油发动机,泥浆筛分净化及泥浆循环系统总功率为232kW,效率按0.55计算,能耗为127.6元/h,在各种土层的能耗如表2。双轮铣的膨润土、切削齿及其它配件消耗情况见表3。双铣机工作时需要3~4人才能把工作完成,不同岩石强度人工费见表4。综合双轮铣能耗、材料消耗和人工费,双轮铣在各种地层的成本单价见表5.
3.4成槽机配合旋挖钻机经济指标
3.4.1成槽机计算说明本车站地下连续墙按20m砂层和8m中强风化层计算,砂层施工采用S40型成槽机独立完成作业,满负荷运作时间约为5h。中强风化岩层采用SH30型旋挖钻机引主孔,冲击桩机冲副孔,S40型成槽机清渣的方式进行施工。该范围施工统计时间为:S40型成槽机运作时间7h(含泥浆置换7h),SH30型旋挖钻机运作时间15h,冲击桩机作业时间36h(含泥浆置换12h)。3.4.2S40成槽机在砂层作业效率统计秋水站槽宽0.8m,单幅长6m,砂层厚度20m,成槽机约5h完成(不间断)该地层土方开挖施工,单位均产量为19.2m3/h。该时间内统计柴油消耗约为200L,柴油密度为0.85L/kg,每小时油耗即为34kg/h。S40型成槽机主动力为263kW的柴油发动机,泥浆筛分净化及泥浆循环系统总功率为260kW,效率按0.55计算,能耗为143元/h,在各种土层的能耗见表6。3.4.3各机型在中强风化岩层作业效率统计经计算,成槽机单位均产量为5.48m3/h,该时间内统计柴油消耗越位250L,每小时油耗即为30.35kg/h。泥浆筛分净化及泥浆循环系统总功率为260kW,效率按0.55计算,能耗为143元/h。SH30型旋挖钻机按半幅槽段挖方计算,单位产量为1.28m3/h,统计单幅槽段油耗为650L/幅,即每小时油耗36.83kg/h。冲击桩机作业功率45kW/h,泥浆筛分净化及泥浆循环系统总功率为305kW,效率按0.55计算,经计算电费为96.2元/h,单位产量为1.28m3/h。各机型能耗统计见表7,S40型成槽机在各种土层中消耗见表8。S40型成槽机工作时需要3人才能把工作完成,则砂层人工费为1.08元/m3。按3种机械作业时长共58h,开挖方量为38.4m3,单位均产量0.662m3/h,中强风化层人工费31.4元/m3。综上所述,S40型成槽机在各种地层的成本如下:砂层为89.18元/m3,中风化岩层(50MPa以下的岩石)为850.1元/m3。在施工进度方面,与传统的液压抓斗成槽机和冲击钻机相比较,双轮铣设备在土层、砂层等软弱地层中无明显优势,但在中风化岩层(50~100MPa)效率可达5~8m3/h。在微风化岩层(>100MPa)可达到1~2m3/h;而在此种地层中液压抓斗基本无法单独使用,必须采用旋挖钻机配合冲击钻机来完成。
4建议
成槽设备及成槽方式选择至关重要,根据施工进度计划和成本计划,并结合地质条件,正确选择成槽设备和成槽方式,是施工顺利的决定因素。成槽垂直度的好坏直接关系到各槽段的接头质量,直接决定是否需要纠偏,所以在地下连续墙施工中必须采取多种有效措施确保成槽垂直度。相对于桩基础施工,连续墙的工艺复杂,尤其在目前行业合同单价普遍偏低的大环境下,如何从管理中要效益、如何合理缩短生产周期,涉及到资源投入、方案制定、队伍选择、现场施工管理以及对施工风险充分预估等多方面的问题,必须引起重视.
作者:邹道增 单位:中铁十八局集团市政工程有限公司
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