摘要：以庙嘴长江大桥西坝锚碇地连墙支护体系施工为例，介绍了在复杂卵石地层内大型地连墙成槽的“引－抓－冲－修”优化工艺，针对黏土层和卵石夹漂石层采用“三钻两抓法”，针对基岩层采用“五钻修孔法”。该工艺克服了施工区域有限、施工机械受限、施工工期紧等困难，有效解决了卵石地质条件下快速成槽的施工工艺难题，并且优化后的方案具有费用低、工效快、噪音小、成槽质量好的优点。
关键词：卵石地层；地连墙成槽；施工方案
引言
地下连续墙是应用在基础工程和地下工程施工中的常见技术[1]。随着大型桥梁工程建设的快速兴起和发展，地下连续墙开始作为围护结构使用在桥梁深基础施工工程中（如悬索桥重力式锚碇基础），起到防渗、挡土和承重的多重作用[2-3]。
地下连续墙施工对地质条件要求较高，在遇到复杂地质条件（如淤泥质土、含漂石的冲积层和超硬岩石等），则应用传统的施工方法会遇到很多困难，甚至难以实施。本文结合庙嘴长江大桥西坝锚碇地连墙成槽施工过程，对卵石地层内地下连续墙的成槽施工技术进行深入研究，并对其施工中的关键环节进行优化，成功实现了在复杂的卵石地层内地下连续墙施工。
1工程概况
宜昌市庙嘴长江大桥工程全长3.23km，其中主桥为单跨锚式悬索桥，主跨布置为：250+838+215m，共设置2个主塔，DJ1#主塔位于原江南公路上，DJ2#主塔位于西坝侧江岸边。西坝锚碇位于西坝中下游，因锚碇周边建筑物密集，环境复杂，有效施工区域有限，并且工期紧，任务重，故采用地连墙方式形成锚碇基坑。
1.1 工程水文地质概况
西坝为河漫滩沉积层地貌单元，属长江的江心洲。
根据地质勘查报告，西坝侧锚碇区域上部主要为人工填土、粉质粘土、卵石夹漂石等，下伏基岩为中～强风化砂岩，各地层的组成成分具体如下：①人工填土层：主要成分为碎石及卵石，含量为50%，粘土充填，层厚1.0～4.0m。②粉质粘土层：主要成分为碎石及卵石，含量约为80%，粘土充填，层厚3.9～6.3m。③卵石夹漂石层：卵石粒径一般2～10cm，大者17～30cm，含量为65～95%，漂石粒径20～50cm，含量约为5～15%，层厚9.1～18.0m；该层卵石含量高、粒径大、透水性强，成槽易塌孔，成槽质量差。④砂岩：主要成分为中细砂岩、砾岩、泥质粉砂岩等，层厚：6.3～9.2m。该层地质强度较大，单轴抗压强度为9.4～35.4MPa。
西坝区地下水与江水连通，地下水位高。地质详细情况见图1。
图1西坝侧锚碇地连墙地质柱状
1.2 地连墙设计参数
地连墙总长为184.5m，深度为26.8m，厚度为1.2m，布置为外径60m的环形结构，见图2。西坝锚碇地连墙共分为四类槽段，其中I、II期槽段中心线展开长为5.0m，III、IV期槽段中心线长展开为4.75m。I期槽段18个，II期槽段17个，III、IV期槽段各1个。地连墙导墙分为内侧导墙和外侧导墙，内侧导墙为“L”型结构，外侧导墙为“[”型结构，其墙体厚度、直径尺寸在国内同类型悬索桥锚碇地连墙基础中均排在前列
图2 锚碇结构构造
2 地连墙施工方案选择
2.1常用施工方案
目前地连墙施工成槽设备主要有液压双轮铣槽机、钢丝绳抓斗、冲击钻等。国内广泛使用的地连墙成槽施工方案多采用双轮铣槽机成槽，该设备适用于覆盖层和中硬强度的岩石，具有成槽工效快、铣削效率高、接头质量好、成槽精度高、成槽孔形规则等明显优点[4-6]，但双轮铣槽机设备稀少昂贵，维护成本高，施工费用较高，并且铣削法、凿铣法无法穿过卵石质层，国内尚无成熟施工经验可借鉴[7-9]，故并不适用于本次施工选用。
2.2 施工方案优化
考虑到西坝锚碇场地的基岩层厚度较薄，主要地质层为黏土层和卵石夹漂石层，无法发挥出双轮铣槽机的优势，故选用旋挖钻机和抓取式成槽机设备。为提高施工设备使用效率，拟对原有施工方案进行优化，该地连墙施工工艺流程如图3：
图3 优化后地连墙施工工艺
针对不同地层采用多种设备组合进行施工，具体施工步骤以I类槽段为例。
(1)黏土层和卵石夹漂石层
该段地层成槽采用旋挖钻机和抓取式成槽机组成“三钻两抓法”施工，见图3。首先由旋挖钻机在槽段（单个槽段中心展开长度为5m）边线和中线钻进引孔，钻进至基岩层，旋挖钻施工完成后用抓取式成槽机（单次抓取宽度为3m）抓取孔间土层及卵石层，完成黏土层和卵石夹漂石层的成槽施工，通过该组合设备，既能提高抓取效率，又能降低对相邻槽段的震动。
图4 “三钻两抓法”施工布置
(2)基岩层
黏土层和卵石夹漂石层成槽施工完成后，采用“五钻修孔法”完成基岩层的成槽施工，见图4。
图5 “五钻修孔法”施工布置
首先在槽段上均匀布置5台冲击钻机，分两个循环，分别钻进至设计深度，然后用冲击钻机带方形钻头修孔成槽，最后完成槽段成槽施工。
3 施工技术优化成效
3.1 成槽质量
成槽施工是保证地连墙施工质量的重要工序之一，在所有成槽过程中，使用该组合设备，成槽过程均很顺利，且未发生卡钻、斜钻、塌孔等问题，成槽速度与成槽质量均有所提高，证明该技术适合当前复杂地质条件。成槽完成后，全部槽段经过施工单位采用超声波成孔检测仪，均符合设计及规范要求，浇筑完成后经第三方检测单位的超声波检测，检查结果均为I类，均符合设计及规范要求。
3.2 施工工效
根据双轮铣槽机技术参数和施工经验，液压铣槽机在土层和地质较软的地层施工工效约为4～6m/d，在基岩层施工工效约为2.5m/d。
优化后的施工方案，采用“三钻两抓法”完成黏土层和卵石夹漂石层成槽只需1d，采用“五钻修孔法”完成基岩层成槽需要5d。
两种施工方案工效对比分析见表1。
表1 工效对比分析
说明：优化后方案里基岩层成槽效率包含修孔成槽时间。
根据对比分析结果，优化后的施工方案对原施工方案工效提升10%。
3.3 经济效益
根据投标报价显示，使用双轮铣槽机的成槽费用为2380元/m3，而采用优化后的施工方案的成槽费用为1200元/m3。成槽费用降低了50%。
4 结语
庙嘴长江大桥西坝锚碇地下连续墙成槽采用“引－抓－冲－修”施工方法，克服了施工区域有限、施工机械受限、施工工期紧等困难，有效解决了卵石地质条件下快速成槽的施工工艺难题，并且优化后的方案具有费用低、工效快、噪音小、成槽质量好的优点，给今后同类型复杂地质条件下的地连墙成槽施工提供工程实例，进一步促进了复杂地质条件下地连墙的施工工艺发展。
参考文献:
[1]赵明时. 超深异型地连墙施工关键技术研究[J]. 现代隧道技术, 2016,53(2):207-212.
[2]王海东,马金光. 地连墙质量控制新措施[J]. 中国港湾建设, 2017,(3):61-65.
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论文作者:魏青松
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/28
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