双轮铣槽机在地下连续墙中的应用

双轮铣槽机在地下连续墙中的应用

摘要：结合双轮铣槽机在湖南城际铁路综合I标开福寺站项目中的施工应用，阐述其设备的施工原理、施工特性、优缺点以及其主要的技术要点。

关键词：双轮铣槽机；施工原理；优缺点

一、前言

随着我国地下工程的发展，连续墙施工设备也从简单的机械钻机发展到今天电液一体化的现代机械。常用的设备主要有：液压抓斗(大多需要冲击钻机配合)、旋挖钻机和双轮铣。双轮铣槽机作为专用的地下连续墙施工设备，以其成槽施工效率高、孔形规则、安全环保、适应地层地质范围广等优点已被普遍采用。

二、双轮铣槽机的工作原理

双轮铣设备的成槽原理是通过液压系统驱动下部两个轮轴转动，水平切削、破碎地层，采用反循环出碴。最大成槽深度可达150m，一次成槽厚度在80cm～280cm之间。

双轮铣设备主要由三部分组成：由起重设备、铣槽机、泥浆制备及筛分系统等部分组成。以德国宝娥公司生产的BC36型双轮铣槽机为例，其主要工作部位为铣刀架，铣刀架是一个高12m、重36t带有液压和电气控制系统的钢制框架，下部安装3个液压马达，水平向排列，两边马达分别驱动两个装有铣齿的铣轮。铣槽时，两个铣轮低速转动，方向相反，其铣齿将地层围岩铣削破碎，中间液压马达驱动泥浆泵，通过铣轮中间的吸砂口将钻掘出的岩渣与泥浆混合物排到地面泥浆站进行集中除砂处理、然后将净化后的泥浆返回槽段内,如此往复循环,直至终孔成槽。

双轮铣槽机的铣头部分安装了一定数量的、用于采集各类数据的传感器，操作人员可以通过触摸屏，很直观地看到双轮铣槽机的工作状态（铣头的偏直状况、铣削的深度、铣头受到的阻力），并进行相应的操作。

三、工程概况

新建铁路长株潭城际铁路工程开福寺站位于长沙开福区。车站呈东--西走向，起止里程为WDK5+582.000-WDK5+837.00，全长257.6m，有效站台长230m，有效站台宽度为14.44米。标准段基坑深度约30.8m，车站覆土厚度约3m，本车站采用明挖法施工。

车站采用地下连续墙围护，主体围护结构长572.823m，采用1200mm厚地下墙，外挂结构围护长57.527m，采用1000mm厚地墙；车站主体标准段1200mm 厚地墙深度为37.2m，东西侧端头井地下墙深度均为41.2m。地连墙接头形式采用套铣接头。

四、双轮铣槽机的主要优缺点

为了提高施工效率，现场配备了液压抓斗1台、双轮铣1台、旋挖钻机1台、冲击钻机8台，四种机械设备交叉作业，根据对机械效率的统计显示，双轮铣槽机具有明显的优势，在钻进深度为41.5m情况下机械效率统计见下表1：

表1机械效率统计表

机械类型平均时间钻进速率备注

双轮铣 14小时 2.95m/h 6m宽槽幅只需3铣

液压抓斗2小时8m/h 仅能施工地面下16m范围内软土地层

旋挖钻 18小时 2.3m/h 单孔，6m宽槽幅需施工4个孔

冲击锤 7天0.25m/h 单孔，适合锤击旋挖钻留下的月牙部分

根据以上机械的对比，表现出双轮铣主要有以下优点和特性：

1、对地层适应性强，可在淤泥、砂、砾石、卵石及中硬强度的岩石、混凝土中开挖；

2、钻进效率高，在松散地层中钻进效率20～40m3/h，在中硬岩石中钻进效率4～8m3/h；

3、槽型规则（垂直度可控制在3‰以内）；

4、运转灵活，操作方便，双轮铣履带式起重机不需轨道，可自由行走；

5、排渣同时即清孔换浆，减少了混凝土浇筑准备时间；

6、低噪音、低震动，可以贴近建筑物施工。

但但同时由于工艺和设备限制其存在一定的局限性：

1、不适用于存在孤石、较大卵石等地层，此种地层下需和冲击钻或爆破配合使用。

2、受设备限制连续墙槽段划分不灵活，尤其为二期槽段；

3、对地层中存在的钢筋比较敏感；

4、配件稀缺，维修复杂且费用高；

5、设备自重大，对地面硬化要求高。

五、双轮铣槽机成槽主要技术要点

1、成槽垂直度控制

在铣槽机放入导墙前，先将铣槽机的铣轮齿最外边对准导墙顶的槽段施工放样线，铣轮两侧平行连续墙导墙面，待铣轮垂直放入导墙槽中再用液压固定架固定铣槽机导向架，固定架固定在导墙顶，确保铣刀架上部不产生偏移，保证铣槽垂直。铣槽过程中，司机可根据操作室电脑上显示的X轴与Y轴偏差，及时通过纠偏板进行纠偏。

2、双轮铣成槽接头形式

常用的连续墙的接头从工艺上均能满足双轮铣成槽，如拔管式套接法、平接法、工字钢接头、接头槽法等，但国内目前常用的接头方式主要有两种：双轮铣套铣接头（平接）和工字钢接头，以前者居多，从各工程实例分析，两种均能满足防渗和围护要求。

①双轮铣套铣接头（平接）

主要工序为：在进行I序槽孔开挖时，超出接头孔中心线10～20cm，Ⅱ序槽孔开挖时，必须将I序槽孔超出接头孔中心线10cm～20cm的混凝土用双轮铣铣削干净，形成新鲜的混凝土接触面, 然后浇注二期混凝土。

②工字钢接头

首先施工两端装有工字钢的双雌槽段，然后将相邻的雌雄槽段或者双雄槽段的钢筋笼吊放至接头处进行搭接。缺点是：除了常规的双轮铣成槽顺序外增加接头刷洗工序，因为竖向的接头浸没在泥浆中，同时也会有外逸的砼，这样接头的表面就无可避免地受到污染及粘上杂物，在浇筑砼之前必须使用装有钢丝刷的接头刷来清理干净。

参考文献

⑴朱思闻液压双轮铣槽机地下连续墙施工技术《上海隧道》2005年第1期

⑵王玉卿双轮铣成槽机技术调查

⑶庄史彬浅谈液压双轮铣槽机在硬质岩层中的施工应用