引言
地连墙施工技术应用范围极其广泛，常常被作为超大、超深基坑围护结构的首选。但随其结构形式的多样化，地连墙的深度也越来越深，施工难度也越来越大。本文通过成槽方案的比选，再到成槽设备的比选，最后通过实践做出对比分析，得出超深地连墙成槽设备选型的结论。
1工程概况
云南省滇中引水工程龙泉倒虹吸为滇中引水工程昆明段输水工程的其中一段，主要位于昆明市盘龙区境内。其中倒虹吸接收井位于昆曲高速与沣源路交叉口西侧绿化带内。基坑为R=8.5m的圆形结构，开挖深度77.3m，围护结构采用1.5m地连墙帷幕止水，地连墙成槽深度96.6m，分Ⅰ期槽和Ⅱ期槽各7个，P1、P2、P3为Ⅰ期槽段，S为Ⅱ期槽段，地下墙接头采用铣接头，Ⅰ、Ⅱ期槽段交错布置。其中，首开“ ”型槽段7幅，闭合“一”型槽段7幅。接收井浅表部覆盖土层由第三系素填土（Qml）、冲洪积（Qal+pl）粉质黏土、黏土及粉土、冲湖积（Qal+l）粉质黏土、黏土、粉土及泥炭质土组成，下伏基岩为强风化石灰岩，基岩的层顶埋深69.20m～87.10m。
2成槽方案比选
根据目前国际上通用的地连墙的成槽方式，基本可分为抓斗式成槽、冲击式成槽、回转式成槽三种，但在复杂地层中的成槽施工，多种成槽方式组合的施工工艺，往往能起到更好的成槽效果。根据工程地质，本工程出现“冲+铣结合”、“旋+铣结合”、“抓+铣结合”三种比选方案。
表2-1 成槽方案比选
经综合对比分析，I期槽采用冲+铣、旋+铣方案虽成本较低，但成槽质量无法有效保障，采用“抓+铣结合”施工效率高，垂直度控制好，II期槽采用旋+铣能有效保证成槽效率，但成槽前均需进行槽壁加固。结合国内及国外成槽设备以及吊装设备的性能及参数，最终确定I期槽采用“抓+铣结合”方案，II期槽采用“旋+铣结合”方案进行施工。
3成槽设备选型
成槽设备的选择关乎成槽效率及成槽质量，成槽设备的选择主要考虑以下几个因素：（1）地层条件；（2）设计要求；（3）成槽设备的适用性。
3.1 地层条件
根据接收井的地层现状，按照土层的软硬程度进行分类，其中深度范围为0~26m可统称为上部黏土层，其标贯击数范围为5~20击，具有一定强度及抗变形能力，可塑为主；深度范围为26~60m可统称为中部含砾石黏土层，其标贯击数范围为20~40击，韧度中等，中压缩性，含砾石、圆砾较多；深度范围为60m~85m可统称为下部黏土层，其标贯击数大于20击，韧度中等，较高压缩性，少量含砾石、圆砾；深度范围为85m以下可统称为底部岩层，主要为强风化白云质灰岩地层，强度高，高压缩性。并根据地层情况绘制软硬塑黏土分界线及岩土分界线，为下一步成槽设备选型及成槽过程控制提供参考。
3.2设计成槽要求
接收井地连墙成槽深度96.6m，成槽宽度1.5m，成槽垂直度要求为1/650，槽段最大允许偏移宽度为14.8cm。相邻两槽段中心线任一深度偏差小于60mm，厚度允许偏差0～30mm，清底厚度小于100mm。
3.3成槽设备选型分析
I期槽采用“抓+铣结合”的方案，II期槽采用“旋+铣结合”方案进行施工，要对铣槽机、成槽机、旋挖桩进行设备选型。由于旋挖桩设备在国内技术成熟且已普遍推广使用，这里不再对该设备进行选型论述。本节主要对铣槽机、铣齿及成槽机的选型进行论述。
3.3.1 铣槽机设备选型
双轮铣槽机是目前国际上最先进的地连墙成槽设备，它通过液压系统驱动下部两个轮轴转动，水平切削、破碎地层，采用反循环出渣，通过中间吸管将切削的渣土混合物吸出地面然后通过地面泥浆处理站处理，处理完的符合浓度的泥浆再通过循环系统再次进行利用，通过反复的循环，最终完成连续墙的成槽。国际上常用的双轮铣槽机主要由德国宝峨集团、意大利土力公司等公司生产，国内也有上海金泰工程机械有限公司、徐工集团等公司生产。目前国外主流铣槽机外型及主机要求上比较接近，造价高昂，但设备稳定性好、破岩能力强、施工效率高。国内生产的铣槽机在铣轮机构、纠偏能力、承载主机等方面与国外公司无明显区别，再加上中国制造的优势，其成本及运输、维护费用较国外公司降低很多，但在成槽深度、成槽精度及设备稳定性与国外公司还存在一定的差距。
表3-1 铣槽机选型
考虑接收井超深地连墙的成槽深度、成槽垂直度控制、设备的地层适应性、II期槽铣接头施工效率和施工质量等因素，结合需铣槽至96.6m深度对液压系统、传动系统、密封系统、显示系统的有效工作及设备的稳定性要求，最终确定铣槽机选型采用进口设备的德国宝峨BC40型（主机MC96）铣槽机。
3.3.2 铣槽机铣齿选型
铣槽机常规的铣齿有平齿、锥齿、滚齿三种。平齿常用于不大于20MPa的岩层中，锥齿常用于不大于110MPa的岩层中，但岩层强度超过60MPa后，进尺非常慢；滚齿主要用于高强度的花岗岩。铣齿的选择主要根据地质条件，本工程地质勘察揭示上部约70m为土层，下部约20m为强风化白云质灰岩。采用平齿能很好切削黏土和砂层，但是破岩能力不足；滚齿破岩能力强，但是造价成本高昂、使用不灵活，岩面高差过大对滚齿磨损较大。
根据接收井地质条件，I期槽成槽采用平齿能很好切削黏土和砂层，不易糊轮、结泥饼，但是破岩能力不足，综合成槽效率I期槽选用平齿。II期槽成槽主要以铣接头为主，中间需铣除土层，下部铣除约30m强风化白云质灰岩，岩层强度在30MPa以内。根据II期槽铣接头的特点，需要铣掉I期槽平均40cm的梯形接头，强度在42MPa以上的混凝土，结合两侧的铣接头、混凝土强度、施工效率和垂直度控制，最终确定II期槽选用锥齿。
3.3.3 成槽机选型
液压抓斗成槽机是目前最主流的地连墙成槽设备，国外液压抓斗成槽机主要以德国利勃海尔、宝峨集团生产的产品为代表，尤其以德国宝峨公司生产的液压抓斗在施工效率、抓斗闭合力等方面遥遥领先。国内目前大部分重机设备公司已生产过液压抓斗成槽机的核心技术，上海金泰、三一重工、徐工等公司均已实现生产销售，特别是上海金泰前期与德国宝峨合资，独立后在原来的技术上进行不断改造与改进，已走在国内行业的最前方，目前已占据国内约60%的市场份额。尤其以金泰SG70、SG80、SG90系列产品成槽效率明显、深槽挖掘能力更大，控制系统及稳定性方面达到国内领先。
表3-2 成槽机选型
结合本工程地质条件及成槽深度，考虑到成槽机国内技术的成熟性，本工程选用上海金泰SG70，该成槽机是国际首款70t级液压连续墙抓斗，成槽宽度可达1.5m，槽深可达80m，完全适用于本工程上部70m的软土抓槽，同时该设备在国内应用较广，维护相对较低，损坏配件国内能及时更换，比起德国宝峨设备租金相对较低。上海金泰SG70采用了双卷扬工作，下放速度可达70m/min，提升速度40m/min（斗重28t），成槽效率高，深槽挖掘能力更大，控制系统稳定性提高并改善了燃油经济性；在成槽垂直度控制方面，采用先进的可编程的测斜装置，具有X、Y方向动态检测系统及推板纠偏功能，能记录并存储抓斗的挖掘作业过程。
4成槽设备实际应用及分析
4.1成槽效率分析
根据本文前面的地质情况及设备选型分析，最终确定Ⅰ期槽采用德国宝峨的BC40铣槽机及金泰SG70成槽机配合的“抓铣结合”方法，II期槽采用德国宝峨的BC40铣槽机及三一重工SR360旋挖钻配合的“掏铣结合”方法。
I期槽分三抓完成P1、P2、P3，通过实际成槽效率统计，Ⅰ期槽成槽时上部黏土层标贯值较低，成槽机抓取进尺较快；中部粉质黏土、粉土夹圆砾标贯值较高，土层自密性较好，成槽机抓取困难，进尺较慢；下部黏土层标贯值较高，具有高压缩性、膨胀性，成槽机抓进尺较慢；底部白云质灰岩，强度在30MPa以内，铣槽机进尺较慢。根据后期槽段现场统计分析，成槽速度与分析一致。按照1天16小时的有效工作时间，Ⅰ期槽需8-10天完成成槽。
II期槽的成槽效率主要取决于铣接头的铣削，有效成槽速度与地层本身构成关系相对较小。上部采用旋挖桩掏出中间土体后再进行铣槽，效率较高，主要影响作业功效的原因为Ⅰ期槽复铣边混凝土情况，套铣部分混凝土相对均匀则铣槽机齿轮受力均匀，不易偏孔，成槽速度较快，反之混凝土不均匀则导致铣槽机左右铣轮受力不均匀。下部铣槽时因铣轮结泥饼而影响作业时间，粉土层铣轮结泥饼较严重，清理困难。II期槽铣槽机有效铣槽深度为97.2m，平均铣槽速度为0.8m/h，成槽完成需要8天左右。
4.2成槽垂直度分析
垂直度是检验成槽质量的关键指标，随着深度的增加，垂直的度的控制也会越来越难。本工程结合地层标贯值和参数，预判不同地层需要调整的操作方法及质量控制措施，同时辅以每5-10m的超声波测壁纠偏，最后14幅地连墙的平均成槽垂直度为1/1000，达到设计要求的1/650。另外德国宝峨BC40型铣槽机采用吸抽法清孔，槽壁扰动较小，清孔能力强，沉渣厚度小于100mm，符合设计要求。
5结束语
简而言之，在超深地连墙成槽设备选型时，一定要从工程的实际出发，充分研究工程地质条件、设计要求、设备适应性及稳定性，根据施工需要选择合理的成槽设备。只有选对了与施工高度匹配的设备，才能更加安全顺利的完成成槽任务。
参考文献：
[1]徐云喆.双轮铣槽机铣槽装置的比较研究.江西建材，2015（06）；
[2]彭彩贵.软土砂层超深地连墙成槽施工技术探讨.散装水泥，2019（06）；
[3]陈刚.超深地连墙的抓铣结合成槽施工.地基基础，2014(01)；
[4]扶奋勇.地震多发带半胶结粉质黏土地质条件下地连墙成槽设备选型研究.工程设备与材料，2020（24）；
[5]张建宇.双卷扬液压抓斗成槽机设计与分析.吉林大学，2018。
