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【摘 要】 超深地下连续墙因地质条件复杂、质量要求高等因素影响，施工成本高，本文通过对应用实例施工条件下可采用的施工设备、接头方式和钢筋笼吊装等方案进行经济比选，在施工中优化资源配置，提高设备功效，加强各阶段成本的控制，从而多角度降低了成本支出。
【关键词】 液压双轮铣；地下连续墙施工；成本控制
引言：
经过几十年的发展，地下连续墙技术已经相当成熟，并且正在代替很多传统的施工方法而被用于基础工程的很多方面。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料，现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构，最近十年更被用于大型的深基坑工程中。一般深度超过50m以上的即为超深地下连续墙，目前最大开挖深度为140m。受地质条件复杂、质量要求高等因素影响，超深地下连续墙因施工成本很高。如何有效地控制其施工成本，成为施工单位十分关心的问题。下面以武汉轨道交通四号线复兴路～拦江路站区间武昌风井地下连续墙施工为例，简要介绍超深地下连续墙施工成本的控制。
1 工程概况
武汉轨道交通四号线复兴路～拦江路站区间（越江段）是武汉市重要的过江通道，其附属结构武昌风井位于武昌区紫阳路上，距长江防洪墙约235m，武昌风井为矩型结构，基坑为8.4m×24.7m，基坑开挖深度47.987m属超深基坑。由于该风井对围护结构防水和承受荷载要求较高，且结构受力复杂，因此围护结构采用“1.5m厚钢筋混凝土地下连续墙+1m厚素混凝土连续墙止水”。
其中1.5m厚C35P8钢筋混凝土地下连续墙作为内围护结构，其外包尺寸11.4m×27.7m，地连墙深度70m，成槽体积约7800m3，外侧围护结构采用1m厚C15素混凝土地下连续墙，外包尺寸29.4m×30.1m，墙深62.887m，成槽体积约7232m3。
场区覆盖层为第四系冲洪积相地层，基岩为志留系坟头组沉积岩，岩性为泥岩，岩质较软；岩体受结构影响较严重，大部分较破碎。地层自上至下分别依次是杂填土、粉质粘土、粉质粘土与粉细砂、粉土互层、粉细砂、圆砾土、强风化泥岩（44Mpa），其中以粉细砂为主（厚25.6～36.7m）。根据设计要求，下部入岩深度为10～15m。
2 成槽施工方案技术经济比选与设备选型
2.1施工方案比选
地下连续墙施工有双轮铣、液压抓斗、冲击钻等不同设备可供选择，就本工程地连墙而言具有一定的特殊性：武昌风井地连墙成槽深度达到70m、厚度为1.5m、地下水位高、施工精密度要求极高，若是施工垂直度有些微偏差，将造成地下竖井在开挖中的渗漏甚至严重的工程灾害。因此选择适当的设备，采用科学经济的工艺具有决定性意义。
双轮铣适用于除在孤石、较大卵石外的各种地层，一般情况下双轮铣设备施工进度与传统的抓槽机和冲孔机在土层、砂层等软弱地层中优势并不十分明显，大约为抓槽机的2～3倍，而在中风化岩层中（60MPa以下）双轮铣效率是冲击钻的10～20倍。根据本项目特点，拟定了三种技术方案，并进行了工期和费用估算，详见施工方案技术经济分析对比表1。
（1）方案一和方案二相比，抓斗和冲击钻施工虽然成本较低，但工期较长，成槽精度和接头抗渗不如双轮铣施工效果好。
（2）方案三：由于双轮铣施工设备数量有限，成本较高，若考虑加快施工进度，则可在双轮铣施工的同时，用抓斗其他部位的Ⅰ期槽土层和砂层。虽然该方案费用比方案一略低，但由于需增加一个工作平台，而施工现场无法布置，且抓斗部分的成槽质量不如双轮铣。
因此，通过比较分析，本项目最终确定采用液压双轮铣槽机施工方案。
2.2机械设备选型
双轮铣槽机工作原理[2]为反循环的削掘方式。由铣轮打碎的岩土混合着泥浆经由吸渣泵送到泥浆筛分系统，削掘出的岩土将会被震动筛分离丢弃，净化后的泥浆将由供浆泵送回开挖槽段。
目前市场上常用的双轮铣设备主要出自德国宝峨公司、意大利卡沙哥兰地地基设备有限公司、法国索莱唐日公司、意大利土力机械有限公司，工作原理基本相同。根据工程的特点及工程量，最终選用德国宝峨BC32配备BE-500型泥浆净化器进行本工程地连墙工程的施工。
3 废渣、废浆处理成本控制
双轮铣成槽施工在排碴同时即清孔换浆，通过泥浆净化系统分离出的渣土和废弃的泥浆需进行外运，弃渣经集渣坑集中后，采用集中出渣的方式，由挖掘机装车，用自卸车运至指定弃土场。而废浆池污水及废浆采用封闭的泥浆罐车运送至指定排放点进行处理。
本工程地下10～60m为粉细砂地层、粉质粘土与粉细砂、粉土互层，该地层土质颗粒细小，泥质、钙质量大，侵水软化，在成槽过程中随着融入泥浆中的泥质、钙质含量的增加，泥浆的粘性增加，携渣量较高，不能及时的分离出去，而且细小颗粒的粉砂也很难被分离，这就造成该地层条件下需要比其他地层条件下分离出的渣土量减少，而循环泥浆用量增大，废弃泥浆同样增多。经现场统计，最初施工的墙幅废渣量约为成槽体积70%，而弃浆量约为成槽体积的1.5倍，废浆外运量远大于废渣量。
目前武汉市场上泥浆外运价格约为土方外运价格的一倍，若废浆全部外运，外运费用约为170万元，如何能减少废浆外运费用对整个施工的成本控制起着重要作用。
本工程采取以下两种措施，在加强废渣分离效果的同时，有效降低了废浆的外运成本：
（1）加强筛分能力以减少护壁泥浆量：针对粉细砂地层筛分要求，增加一台高速离心机进行二次分离，使废渣分离量提高，同时提高了泥浆的利用率，最终将泥浆的废浆率控制在30%以内，有效的减少了废浆量。
（2）针对罐车外运废浆价格高的问题，采用将废浆通过封闭的泥浆罐车运送至场外沉淀池沉淀后，上部泥浆采用罐车外运，下部形成的固体状渣土用自卸汽车外运。 4 钢筋笼吊装方案技术经济比选与成本控制
钢筋笼可以采用不同的吊装方案和设备，但成本支出相差很大，这也是成本控制必须考虑的问题。本工程1.5m钢筋砼连续墙的钢筋笼最大长度约67m，共16幅墙，包括“一”形Ⅰ期槽段、“L”形Ⅰ期槽段、“一”形Ⅱ期槽段3种类型，其中“一”形Ⅰ期幅钢筋笼组装后重量最大重量达205t，钢筋笼拟分两段或三段吊装，具体方案技术与经济比选如下：
4.1方案一（分二段吊装）
考虑吊车设备选用依据为旋转半径9m，吊车主臂需伸长42m（作业高度36m），因此钢筋笼两段吊装分段长度为：上段31m，下段36m，最大钢筋笼上段重94.8t，下段钢筋笼重110.2t，钢筋笼主筋之间采用接驳器连接。
通过钢筋笼在起吊过程中的受力分析和履带吊设备参数，本方案拟采用350t及250t履带吊各一台（其中350t履带吊为主吊，250t履带吊为抬运及空中翻转之用）。
4.2方案二（分三段吊装）
钢筋笼三段吊装分段长度为：上段长23.5m，中段长18m，下段长25.5m，最大钢筋笼上段重68.5t，中段钢筋笼重68.5t，下段钢筋笼重68t。钢筋笼主筋之间采用接驳器连接。
通过钢筋笼在起吊过程中的受力分析和履带吊设备参数，本方案拟采用350t及150t履带吊各一台（其中350t履带吊为主吊，150t履带吊为副吊）。
4.3方案技术经济对比分析
4.3.1工期方面：
Ⅰ期槽两段钢筋笼吊装需8小时可以完成，而三段吊装需要13小时完成，Ⅱ期槽两段钢筋笼吊装需6小时完成，而三段吊装需要9小时完成。但由于本工程的关键工序为成槽施工，因此分段吊装方案对总工期影响不大。
4.3.2施工成本方面：
（1）吊车使用费：根据市场价格350t履带吊租赁费35万/月、250t履带吊租赁费25万/月、150t履带吊租赁费15万/月，根据钢筋砼墙施工工期租赁吊车使用时间为2个半月，此外还有柴油费、吊车进出场及组装费，计算得出两段吊装比三段吊装方案吊车使用费增加34万元。
（2）接驳器费用：钢筋笼分段处连接采用接驳器，两段吊装比三段吊装方案少一层接驳器约2980个，接驳器费用相差一倍，约2万元。
经过对比，采用三段吊装较两段吊装施工支出费用少32万元，而对总工期基本无影响。此外安全方面，三段钢筋笼吊装时最长钢筋笼25.5m，两端钢筋笼吊装最长钢筋笼36m。因此，综合考虑安全和施工成本后确定選用三节钢筋笼吊装方案，吊车选用350t及150t履带吊各一台。最后实践证明，选择方案二是正确的，有效地控制了施工成本支出。
5 提高设备效率，降低施工成本
在武昌风井前期铣槽机效率较低，主要原因为（1）本工程使用的铣槽机使用年限较长，虽然在调试已进行了维修和保养，但设备故障率仍较高。1.5m厚地连墙齿轮刀具数量较1m厚连续墙多，油耗和齿轮更换量都较大，由于购买国外配件时间较长对工期也有所耽误。（2）本工程的中风化泥岩含泥量较大，常将整个齿轮完全包裹导致铣槽无法进行，必须将铣槽机提出，用钢丝刷进行清理后方可继续铣槽，影响了施工速度，且增加了油耗。（3）由于粉砂地层的影响除造成了泥浆量增加外，也加重了泥浆筛分设备的负担，造成筛分系统故障率和维修成本增加。
因地层岩性的特殊性和双轮铣成槽机的局限性，不仅影响了施工工期，也增加了施工成本。经过反复研究，项目积极采取各种措施有效地降低了施工成本：
（1）由于国外配件价格高，制作邮递时间长，除了提前考虑备足常用的配件尤其是齿轮，还积极寻找国产可供替换的配件，不仅可以降低了单价，而且节约了时间。
（2）原方案为了保证工期选择了施工进度较快的锥齿刀具，但在铣泥岩时糊轮现象非常严重。考虑平齿较长且配有刮泥板，能有效避免在软岩中出现的糊轮现象，因此现场同时配备两种铣轮，施工时根据地层的岩性和强度进行调换铣轮和刀具，上部土层和砂层采用锥齿轮，入岩后更换为平齿轮，有效的提高了施工进度。
（3）通过增加对粉细颗粒再次分离的筛分系统，对泥浆进行进化处理，提高了泥浆利用率。
6 结束语
目前，双轮铣成槽机在连续墙深度大、精度要求高、工期紧及岩性较硬地层的施工中显现出很强的优势，但其设备依赖进口，整机及零配件价格昂贵，维修费用高。武昌风井地连墙施工中配件（含齿轮）和维修费用约占成槽费用的22%，且岩石强度增加、连续墙厚度增加，双轮铣的使用成本中配件及维修费用比例也大幅度增加。因此，在超深地下连续墙施工中尽可能从其他方面进行技术经济分析，不断寻求降低配件消耗的方法，更大程度降低施工成本。
总之，超深基坑地下连墙的施工方案对工期及施工成本有较大的影响，实践证明，施工方案多方面比选，优化施工方案是降低成本的有效方法之一。只有在施工过程中结合现场实际积极采取优化方案、合理引进新技术等有效措施，才能保证质量和工期的同时，降低施工成本，提高经济效益。
参考文献：
[1]刘桂佳，采用双轮铣槽机施工地下连续墙[J].建筑机械化，2005（9）：35-38.
[2]颜巍，双轮铣槽机施工技术与经济性分析[J].建筑机械化，2010（6）：79-81.
[3]朱思闻，液压双轮铣槽机地下连续墙施工技术[J].上海隧道，2005（1）：1821.
作者简介：黄丽华（1983-），女，四川中江人，2005年毕业于西南交通大学土木工程专业，本科，工程师，主要从事市政地铁施工合约管理。
【关键词】 液压双轮铣；地下连续墙施工；成本控制
引言：
经过几十年的发展，地下连续墙技术已经相当成熟，并且正在代替很多传统的施工方法而被用于基础工程的很多方面。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料，现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构，最近十年更被用于大型的深基坑工程中。一般深度超过50m以上的即为超深地下连续墙，目前最大开挖深度为140m。受地质条件复杂、质量要求高等因素影响，超深地下连续墙因施工成本很高。如何有效地控制其施工成本，成为施工单位十分关心的问题。下面以武汉轨道交通四号线复兴路～拦江路站区间武昌风井地下连续墙施工为例，简要介绍超深地下连续墙施工成本的控制。
1 工程概况
武汉轨道交通四号线复兴路～拦江路站区间（越江段）是武汉市重要的过江通道，其附属结构武昌风井位于武昌区紫阳路上，距长江防洪墙约235m，武昌风井为矩型结构，基坑为8.4m×24.7m，基坑开挖深度47.987m属超深基坑。由于该风井对围护结构防水和承受荷载要求较高，且结构受力复杂，因此围护结构采用“1.5m厚钢筋混凝土地下连续墙+1m厚素混凝土连续墙止水”。
其中1.5m厚C35P8钢筋混凝土地下连续墙作为内围护结构，其外包尺寸11.4m×27.7m，地连墙深度70m，成槽体积约7800m3，外侧围护结构采用1m厚C15素混凝土地下连续墙，外包尺寸29.4m×30.1m，墙深62.887m，成槽体积约7232m3。
场区覆盖层为第四系冲洪积相地层，基岩为志留系坟头组沉积岩，岩性为泥岩，岩质较软；岩体受结构影响较严重，大部分较破碎。地层自上至下分别依次是杂填土、粉质粘土、粉质粘土与粉细砂、粉土互层、粉细砂、圆砾土、强风化泥岩（44Mpa），其中以粉细砂为主（厚25.6～36.7m）。根据设计要求，下部入岩深度为10～15m。
2 成槽施工方案技术经济比选与设备选型
2.1施工方案比选
地下连续墙施工有双轮铣、液压抓斗、冲击钻等不同设备可供选择，就本工程地连墙而言具有一定的特殊性：武昌风井地连墙成槽深度达到70m、厚度为1.5m、地下水位高、施工精密度要求极高，若是施工垂直度有些微偏差，将造成地下竖井在开挖中的渗漏甚至严重的工程灾害。因此选择适当的设备，采用科学经济的工艺具有决定性意义。
双轮铣适用于除在孤石、较大卵石外的各种地层，一般情况下双轮铣设备施工进度与传统的抓槽机和冲孔机在土层、砂层等软弱地层中优势并不十分明显，大约为抓槽机的2～3倍，而在中风化岩层中（60MPa以下）双轮铣效率是冲击钻的10～20倍。根据本项目特点，拟定了三种技术方案，并进行了工期和费用估算，详见施工方案技术经济分析对比表1。
（1）方案一和方案二相比，抓斗和冲击钻施工虽然成本较低，但工期较长，成槽精度和接头抗渗不如双轮铣施工效果好。
（2）方案三：由于双轮铣施工设备数量有限，成本较高，若考虑加快施工进度，则可在双轮铣施工的同时，用抓斗其他部位的Ⅰ期槽土层和砂层。虽然该方案费用比方案一略低，但由于需增加一个工作平台，而施工现场无法布置，且抓斗部分的成槽质量不如双轮铣。
因此，通过比较分析，本项目最终确定采用液压双轮铣槽机施工方案。
2.2机械设备选型
双轮铣槽机工作原理[2]为反循环的削掘方式。由铣轮打碎的岩土混合着泥浆经由吸渣泵送到泥浆筛分系统，削掘出的岩土将会被震动筛分离丢弃，净化后的泥浆将由供浆泵送回开挖槽段。
目前市场上常用的双轮铣设备主要出自德国宝峨公司、意大利卡沙哥兰地地基设备有限公司、法国索莱唐日公司、意大利土力机械有限公司，工作原理基本相同。根据工程的特点及工程量，最终選用德国宝峨BC32配备BE-500型泥浆净化器进行本工程地连墙工程的施工。
3 废渣、废浆处理成本控制
双轮铣成槽施工在排碴同时即清孔换浆，通过泥浆净化系统分离出的渣土和废弃的泥浆需进行外运，弃渣经集渣坑集中后，采用集中出渣的方式，由挖掘机装车，用自卸车运至指定弃土场。而废浆池污水及废浆采用封闭的泥浆罐车运送至指定排放点进行处理。
本工程地下10～60m为粉细砂地层、粉质粘土与粉细砂、粉土互层，该地层土质颗粒细小，泥质、钙质量大，侵水软化，在成槽过程中随着融入泥浆中的泥质、钙质含量的增加，泥浆的粘性增加，携渣量较高，不能及时的分离出去，而且细小颗粒的粉砂也很难被分离，这就造成该地层条件下需要比其他地层条件下分离出的渣土量减少，而循环泥浆用量增大，废弃泥浆同样增多。经现场统计，最初施工的墙幅废渣量约为成槽体积70%，而弃浆量约为成槽体积的1.5倍，废浆外运量远大于废渣量。
目前武汉市场上泥浆外运价格约为土方外运价格的一倍，若废浆全部外运，外运费用约为170万元，如何能减少废浆外运费用对整个施工的成本控制起着重要作用。
本工程采取以下两种措施，在加强废渣分离效果的同时，有效降低了废浆的外运成本：
（1）加强筛分能力以减少护壁泥浆量：针对粉细砂地层筛分要求，增加一台高速离心机进行二次分离，使废渣分离量提高，同时提高了泥浆的利用率，最终将泥浆的废浆率控制在30%以内，有效的减少了废浆量。
（2）针对罐车外运废浆价格高的问题，采用将废浆通过封闭的泥浆罐车运送至场外沉淀池沉淀后，上部泥浆采用罐车外运，下部形成的固体状渣土用自卸汽车外运。 4 钢筋笼吊装方案技术经济比选与成本控制
钢筋笼可以采用不同的吊装方案和设备，但成本支出相差很大，这也是成本控制必须考虑的问题。本工程1.5m钢筋砼连续墙的钢筋笼最大长度约67m，共16幅墙，包括“一”形Ⅰ期槽段、“L”形Ⅰ期槽段、“一”形Ⅱ期槽段3种类型，其中“一”形Ⅰ期幅钢筋笼组装后重量最大重量达205t，钢筋笼拟分两段或三段吊装，具体方案技术与经济比选如下：
4.1方案一（分二段吊装）
考虑吊车设备选用依据为旋转半径9m，吊车主臂需伸长42m（作业高度36m），因此钢筋笼两段吊装分段长度为：上段31m，下段36m，最大钢筋笼上段重94.8t，下段钢筋笼重110.2t，钢筋笼主筋之间采用接驳器连接。
通过钢筋笼在起吊过程中的受力分析和履带吊设备参数，本方案拟采用350t及250t履带吊各一台（其中350t履带吊为主吊，250t履带吊为抬运及空中翻转之用）。
4.2方案二（分三段吊装）
钢筋笼三段吊装分段长度为：上段长23.5m，中段长18m，下段长25.5m，最大钢筋笼上段重68.5t，中段钢筋笼重68.5t，下段钢筋笼重68t。钢筋笼主筋之间采用接驳器连接。
通过钢筋笼在起吊过程中的受力分析和履带吊设备参数，本方案拟采用350t及150t履带吊各一台（其中350t履带吊为主吊，150t履带吊为副吊）。
4.3方案技术经济对比分析
4.3.1工期方面：
Ⅰ期槽两段钢筋笼吊装需8小时可以完成，而三段吊装需要13小时完成，Ⅱ期槽两段钢筋笼吊装需6小时完成，而三段吊装需要9小时完成。但由于本工程的关键工序为成槽施工，因此分段吊装方案对总工期影响不大。
4.3.2施工成本方面：
（1）吊车使用费：根据市场价格350t履带吊租赁费35万/月、250t履带吊租赁费25万/月、150t履带吊租赁费15万/月，根据钢筋砼墙施工工期租赁吊车使用时间为2个半月，此外还有柴油费、吊车进出场及组装费，计算得出两段吊装比三段吊装方案吊车使用费增加34万元。
（2）接驳器费用：钢筋笼分段处连接采用接驳器，两段吊装比三段吊装方案少一层接驳器约2980个，接驳器费用相差一倍，约2万元。
经过对比，采用三段吊装较两段吊装施工支出费用少32万元，而对总工期基本无影响。此外安全方面，三段钢筋笼吊装时最长钢筋笼25.5m，两端钢筋笼吊装最长钢筋笼36m。因此，综合考虑安全和施工成本后确定選用三节钢筋笼吊装方案，吊车选用350t及150t履带吊各一台。最后实践证明，选择方案二是正确的，有效地控制了施工成本支出。
5 提高设备效率，降低施工成本
在武昌风井前期铣槽机效率较低，主要原因为（1）本工程使用的铣槽机使用年限较长，虽然在调试已进行了维修和保养，但设备故障率仍较高。1.5m厚地连墙齿轮刀具数量较1m厚连续墙多，油耗和齿轮更换量都较大，由于购买国外配件时间较长对工期也有所耽误。（2）本工程的中风化泥岩含泥量较大，常将整个齿轮完全包裹导致铣槽无法进行，必须将铣槽机提出，用钢丝刷进行清理后方可继续铣槽，影响了施工速度，且增加了油耗。（3）由于粉砂地层的影响除造成了泥浆量增加外，也加重了泥浆筛分设备的负担，造成筛分系统故障率和维修成本增加。
因地层岩性的特殊性和双轮铣成槽机的局限性，不仅影响了施工工期，也增加了施工成本。经过反复研究，项目积极采取各种措施有效地降低了施工成本：
（1）由于国外配件价格高，制作邮递时间长，除了提前考虑备足常用的配件尤其是齿轮，还积极寻找国产可供替换的配件，不仅可以降低了单价，而且节约了时间。
（2）原方案为了保证工期选择了施工进度较快的锥齿刀具，但在铣泥岩时糊轮现象非常严重。考虑平齿较长且配有刮泥板，能有效避免在软岩中出现的糊轮现象，因此现场同时配备两种铣轮，施工时根据地层的岩性和强度进行调换铣轮和刀具，上部土层和砂层采用锥齿轮，入岩后更换为平齿轮，有效的提高了施工进度。
（3）通过增加对粉细颗粒再次分离的筛分系统，对泥浆进行进化处理，提高了泥浆利用率。
6 结束语
目前，双轮铣成槽机在连续墙深度大、精度要求高、工期紧及岩性较硬地层的施工中显现出很强的优势，但其设备依赖进口，整机及零配件价格昂贵，维修费用高。武昌风井地连墙施工中配件（含齿轮）和维修费用约占成槽费用的22%，且岩石强度增加、连续墙厚度增加，双轮铣的使用成本中配件及维修费用比例也大幅度增加。因此，在超深地下连续墙施工中尽可能从其他方面进行技术经济分析，不断寻求降低配件消耗的方法，更大程度降低施工成本。
总之，超深基坑地下连墙的施工方案对工期及施工成本有较大的影响，实践证明，施工方案多方面比选，优化施工方案是降低成本的有效方法之一。只有在施工过程中结合现场实际积极采取优化方案、合理引进新技术等有效措施，才能保证质量和工期的同时，降低施工成本，提高经济效益。
参考文献：
[1]刘桂佳，采用双轮铣槽机施工地下连续墙[J].建筑机械化，2005（9）：35-38.
[2]颜巍，双轮铣槽机施工技术与经济性分析[J].建筑机械化，2010（6）：79-81.
[3]朱思闻，液压双轮铣槽机地下连续墙施工技术[J].上海隧道，2005（1）：1821.
作者简介：黄丽华（1983-），女，四川中江人，2005年毕业于西南交通大学土木工程专业，本科，工程师，主要从事市政地铁施工合约管理。