沖銑法（潛孔錘+雙輪銑）工藝在地下連續墻施工中的應用

王曉宇

摘 要：文章結合長沙市軌道交通4號線一標湖南大學地鐵站地下連續墻施工的工程實例，從幾種不適宜的施工工藝嘗試到最終確定選擇潛孔錘+雙輪銑的施工工藝的過程，總結出施工此類入硬巖地下連續墻的功效、方法。

關鍵詞：沖銑法；地下連續墻；應用

中圖分類號：TU753 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0170-02

Abstract： Based on the engineering example of underground continuous wall construction of subway station of Hunan University on Line 4 of Changsha Rail Transit， this paper attempts from several unsuitable construction techniques to the process of choosing the construction technology of DTH hammer plus double wheel milling. The effect and method of constructing this kind of underground continuous wall into hard rock are summarized.

Keywords： flushing milling method； underground continuous wall； application

1 工程簡介

湖南大學站為長沙軌道交通4號線一期工程的第12個站。車站位于麓山路與牌樓路交叉口，沿麓山路鋪設，車站呈南北走向。湖南大學站為地下兩層島式站臺車站，車站結構主體總長215m，標準寬度20.7m。車站主體連續墻共計82幅，墻厚為800mm，標準幅寬度為6米，墻深從22米～28米不等，地下連續墻槽段間采用工字鋼板接頭連接。

2 幾種不適宜湖南大學站地連墻施工工藝介紹

2.1 液壓抓斗+沖擊鉆工藝施工情況

2015年12月20日進場6臺沖擊鉆，分別在E8-22、E8-27及E8-31槽進行試鉆，其施工情況如下：

根據沖擊鉆試鉆情況，開孔8孔，僅圓錘成孔2孔，成孔率為25%，且施工質量不能保證，成孔成功后，方錘因偏孔頻繁卡錘等原因無法完成成槽作業，僅參考現場已成孔功效，按每幅需8孔考慮，圓孔引孔時間就達到80天/幅，且現場沖擊鉆錘頭無法承受巖石強度，修焊時間一度達到成孔作業總時間的70%以上，沖擊鉆成槽工藝無法滿足工期、質量等多方面要求，繼續試驗無法有效改善功效的情況下，于2016年2月份停工退場。

2.2 旋挖鉆（引孔）+沖擊鉆（修邊）工藝施工情況

由于液壓抓斗配合沖擊鉆施工無法滿足施工要求，2016年1月24日進場徐工XR360旋挖鉆機1臺配合液壓抓斗施工。其施工情況如下：

2016年1月24日進場施工E8-18-8孔，施工至1月30日，進尺23.5m，完成該孔施工。累計消耗旋挖鉆鉆頭28個，入巖后平均進尺為1.73m/天。

根據E8-18-8孔計算旋挖鉆機成孔功效為7天/孔，每副地下連續墻需完成鉆孔8孔，則單機成槽功效為56天。根據現場實際范圍，最多可配置旋挖鉆機10臺，則成槽功效為5.6天/幅。采用液壓抓斗配合旋挖鉆施工湖南大學站地下連續墻施工工期為460天，預計將消耗鉆頭約18368個。

2.3 潛孔錘（打排孔）+沖擊鉆（修邊）施工情況

由于之前試用了多種施工方案均無法成槽，并且銑槽機施工成本較高。2016年6月份，又進場TQZ800A潛孔錘1臺配合4臺沖擊鉆施工。施工情況如下：首先利用潛孔錘打排孔，相鄰兩孔外邊間距為200mm。然后上方錘修孔，方錘修孔過程中受不規則排孔及巖層影響，旋轉卡錘偏孔現象更為嚴重，同時處理卡錘浪費了較長時間，經過兩個月的潛孔錘+沖擊鉆施工，仍然沒有施工完成一幅槽，最終以失敗告終。

3 常規的地連墻成槽設備施工受限的原因分析

巖性分析：

（1）巖層段巖性多變，泥巖、石英砂巖、灰巖等巖層呈不規則分布。

（2）巖性軟硬差異大，鉆孔過程中極易出現偏孔現象。

（3）巖層面起伏變化大，在溝槽范圍單孔成孔過程中易出現卡鉆現象。

（4）灰巖溶洞發育，對施工帶來諸多困難如偏孔、掉鉆、卡鉆、塌孔，盡管施工前已對巖溶范圍進行預注漿處理，由于注漿體強度與巖體強度相差較大，沖擊鉆施工過程中仍會存在偏孔、塌孔卡鉆現象，成孔質量難以保證。

4 優化施工工藝及處理措施（潛孔錘+雙輪銑槽機）

4.1 BC40型雙輪銑槽機組成

BC40型雙輪銑槽機主要由三部分組成：銑具、主機、泥漿設備及篩分設備等。

4.2 潛孔錘工作原理

潛孔錘鉆機主要以長螺旋多功能樁機（或旋挖樁機）做樁架，以長螺旋動力頭（或旋挖樁機動力頭）做旋轉動力，在特質的鉆桿下懸掛風動式潛孔錘，潛孔錘沖擊破碎巖石的同時，動力頭帶動鉆桿及潛孔錘進行適度的鉆壓與回轉鉆進，既能研磨刻碎巖石，又能使潛孔錘擊打位置不停的變化，使潛孔錘底部的合金突出點每次都擊打在不同的位置，風動潛孔錘的空氣既能冷卻鉆頭又能將破碎的巖屑吹離孔底并排出孔口，達到快速破碎巖石的作用。

4.3 潛孔錘+雙輪銑施工工藝流程

（1）成槽機挖至巖土分界面。潛孔錘在黏土層施工時，黏土等雜物容易堵塞鉆頭下部出氣孔，并且由于黏土粘性太強，包裹鉆桿，很容易卡鉆，使潛孔錘工作效率降低，故先挖后錘。

（2）潛孔錘根據槽段形式布孔，以槽厚800mm，槽寬6000mm標準幅為例可以打4個800mm的圓孔（連接幅和閉合幅的引孔位置適當調整），兩孔外邊距離為2.8～2.9m。如下圖所示：

圖1

（3）引孔后雙輪銑施工時銑輪底部可形成凌空面，同時破壞了巖層的整體結構，可大大提升雙輪銑施工效率，降低雙輪銑材料損耗。為防止偏槽，雙輪銑施工時先施工兩側，再施工中間。

4.4 雙輪銑施工

（1）由于潛孔錘引孔垂直度不能完全保證，故雙輪銑在施工時經常遇到潛孔錘引孔偏等情況。一般雙輪銑施工至巖土分界面時降低速度，充分利用導向架，糾偏板及時糾偏，保證垂直度。

（2）雙輪銑施工連接槽或閉合槽時經常遇到打工字鋼情況，此時如果硬銑將對銑槽機齒輪箱損傷較大，并且銑齒消耗增大，銑槽效率降低。應該及時采取措施，根據湖南大學站工地施工經驗，采取比較好用的措施就是下接頭箱擋在銑槽機銑架和工字鋼之間，效果比較好。

（3）雙輪銑施工連接槽或閉合槽時經常遇到一期槽回填的沙袋堵管，此時銑槽將會極大降低銑槽效率，根據湖南大學站施工經驗，一期槽施工完成后應及時用沖擊錘沖沙包孔，并在沖擊錘錘頭頂部焊接鋼筋，沖擊錘上下反復撈出回填袋子，直至撈完為止，這樣可以大大減少沙袋堵管次數。

4.5 雙輪銑+潛孔錘施工的主要優點

根據其工作原理和與傳統連續墻成槽設備的對比，表現出雙輪銑成槽主要有以下工作優點和特性：

（1）對地層適應性強，更換不同類型的刀具即可在淤泥、砂、礫石、卵石及中硬強度的巖石、混凝土中開挖。

（2）鉆進效率高，在松散地層中鉆進效率20～40m3/h，不引孔在中硬巖石中鉆進效率0.8～1m3/h，引孔后效率有大幅度提高。

（3）孔形規則（墻體垂直度可控制在3‰以下）。

4.6 潛孔錘引孔前后雙輪銑施工效率對比

（1）相近兩幅槽對比。取相近兩幅槽W8-34第一刀和W8-29槽第一刀進行對比，其中W8-34槽第一刀用直徑800mm潛孔錘引孔2個，W8-29槽第一刀未引孔，數據見下表：

（2）綜合對比。湖南大學站總計82幅地下連續墻，其中有13幅未引孔雙輪銑直接施工，其余69幅經過引孔后雙輪銑再行施工，結果如下：a.工期對比：13幅墻施工用時75天，69幅墻施工用時175天。b.產量對比：13幅墻方量1351立方，69幅幅方量6069立方。c.主要消耗件對比：13幅墻消耗截齒6504個，69幅墻消耗截齒10596個。d.每刀平均速度對比：13幅墻平均速度為0.3m/h-0.5m/h，69幅墻平均速度為0.8m/h-1.8m/h。

通過以上對比可以得出，雙輪銑施工潛孔錘引孔過后槽段比施工未引孔的槽段，功效、工期都提高2～3倍左右，損耗降低2～3倍左右。

5結束語

對于常見的沖擊鉆、旋挖鉆機、潛孔錘、雙輪銑槽機的入巖設備，它們的入巖效率不同，同一巖層采用不同引孔設備帶來的效果可能有著很大區別。故在工期比較緊張的情況下，遇到類似巖層的施工方法可以考慮潛孔錘+雙輪銑的施工工藝。

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