雙輪銑槽機在地下連續墻施工中的應用

羅業華

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

隨著我國城市軌道交通建設的快速發展，地鐵車站向著更深、更寬方向發展，周邊環境也越發復雜，安全文明施工要求也越來越高。廣州地鐵 12號線大學城南站緊鄰既有 4、7號線大學城南站建設，最近距離約0.5 m，周邊環境主要為高校辦公生活區、居民生活小區。12號線大學城南站地下連續墻采用液壓抓斗成槽機+雙輪銑槽機施工不僅對臨近既有運營 4、7號線大學城南站影響小，并且在巖層厚、強度高槽段成槽功效高、質量好。

1 工程概況

大學城南站位于大學城中環東路與中心大街南路交叉口，沿道路呈西北-東南向布置。本站與既有運營 4、7號線大學城南站換乘，主體圍護結構地連墻距離既有4號線最近距離0.5 m，地連墻施工需切割處理原 4、7號線大學城南站基坑支護結構錨桿、錨索。大學城南站采用明暗挖結合法施工，明挖段采用1 m厚地下連續墻+內支撐支護形式，地連墻平均深度36.0 m，標準幅寬6.0 m，平均入巖高度12.8 m，大學城南站詳勘揭露中風化花崗巖強度參考值為25～35 MPa，微風化花崗巖強度平均值79.55 MPa，最高109.05 MPa，巖石近似RQD為37 %～65 %。

2 雙輪銑槽機施工工藝簡述

2.1 成槽設備選型

地下連續墻成槽設備傳統上常選用沖擊鉆（巖層）輔以液壓抓斗（土層）配合成槽，該工藝較為成熟，廣泛應用于珠三角地區地下連續墻施工，但在強度高的微風化混合花崗巖地層中施工功效低，易偏孔，卡籠，且對周邊環境影響比較大。本工程因臨近既有線施工，地鐵保護不應許采用沖擊鉆施工，項目部引進意大利土力 SC-135型雙輪銑槽機（巖層）輔以德國寶峨GB60型液壓抓斗（土層）配合成槽，地連墻施工期間對臨近既有運營地鐵線路影響小，成槽功效高、質量好。

表1 地下連續墻成槽設備主要性能指標

2.2 不同地層雙輪銑槽機成槽功效分析

1）土層成槽

大學城南站大里程編號S60幅地連墻采用雙輪銑槽機從地面成槽至設計槽底，在淤泥質土層中產生糊輪現象，泥漿粘性增加導致篩分系統效率降低，成槽功效底，成孔超聲波檢測顯示局部存在塌孔現象。經過調整泥漿配比、添加膨潤土等措施泥漿改良后得到較明顯改善。

圖1 雙輪銑槽機銑輪泥餅

2）中、微風化混合花崗巖地層成槽

通過大學城南站地連墻入巖槽段不同引孔工況下雙輪銑槽機成槽功效統計分析總結如下：

在中風化等軟巖地層，巖石 RQD對成槽工效影響比較小，但在微風化堅硬硬巖地層，巖石完整性程度高會使雙輪銑銑削巖石能力大幅度降低，錐齒損耗嚴重。

在硬巖地層，巖石完整程度高的情況下，需要通過引孔等方案來破壞其完整性，創造破碎臨空面，來提高銑削成槽效率。大學城南站在沒引孔的情況下，每小時平均進尺在30～80 cm之間，引孔后每小時平均進尺達到1.5 m以上。

對于堅硬巖石，每槽四孔或者是每一刀兩孔且刀架兩側處于臨空狀態的引孔方式銑削成槽的工效最高且錐齒損耗少。

大學城南站地連墻施工受臨近既有線運營影響，采用旋挖鉆引孔，該引孔方式對周邊環境影響小，但對巖層整體強度基本無影響。如果具備沖孔樁機、大直徑潛孔錘引孔工藝成槽效率較旋挖鉆引孔高，原因也是在沖錘引孔過程中，沖錘的沖擊使巖石整體性受到破壞，產生裂隙較多，降低了巖石RQD指數。

3 雙輪銑槽機成槽質量控制

3.1 接頭質量控制及檢測

地下連續墻雙輪銑槽機成槽接頭通常有套銑接頭與工字鋼接頭兩種形式，兩種接頭形式各有優劣勢。

1）套銑接頭施工

套銑接頭施工，Ⅱ序槽施工時將Ⅰ序槽墻體切削掉20 cm混凝土，露出粗糙的新鮮混凝土面，使得Ⅰ序槽和Ⅱ序槽能夠緊密接觸，且由于銑輪錐齒切屑面并不是一個光滑平面，而是由于錐齒的間斷分布使切削面形成鋸齒狀，大大延長了接頭部位的滲漏路徑，從而加強了接頭的防水效果。

套銑法接頭在銑槽機成槽以后，免除了接頭管吊裝、拔除、沙包回填、接頭清刷等一系列工序，也可以避免接頭沖刷不干凈造成的滲漏。

套銑接頭施工受雙輪銑槽機成槽尺寸影響，二期槽段增多，連續墻接縫止水難度增大。

2）工字鋼接頭施工

工字鋼接頭是地下連續墻最常見的接頭型式，工字鋼接頭具有良好的板體剛度和接頭止水效果。

工字鋼接頭較套銑接頭施工主要缺點是：①在一序槽垂直度偏差的情況下，必然是一側形成“V”型、另一側形成“∧”型斷面，在“V”型一側的下部，偏離沖錘上下運動軌跡線的外側部分，會存在沖刷盲區，從而導致后期開挖時產生滲漏水。②工字鋼接頭如采用沙包回填，二序槽對接頭處理時，沙包袋碎屑容易造成泥漿泵以及泥漿循環處理系統的堵塞，增加施工過程設備維護時間和成本。③工字鋼接頭背后如采用接頭管，接頭管應用深度有限制，超過15 m頂拔接頭裝置經常出現難以拔出或拔斷等情況。④工字鋼接頭處理沙包回填、沖接頭、刷壁等，施工工序多，工期較長。

大學城南站地連墻接頭施工均采用工字鋼接頭施工，兩側采用下部回填沙包、上部安放1～2節接頭箱同時在工字鋼板上焊接防擾流鐵皮等措施確保接頭施工質量。通過及時沖刷二期槽段接頭、二期槽段接頭全部經超聲波檢測垂直度合格方可下放鋼筋籠等管理措施。地連墻接頭施工質量良好。

圖2 接頭質量超聲波檢測

3.2 開挖負荷選擇與垂直度控制

1）開挖負荷選擇

過大的開挖負荷常常導致開挖垂直的偏差大，反復糾偏耗時多，過大的扭矩可導致刀架橫桿開裂，液壓系統油封漏油、油管爆管增多。一般情況，軟巖地層開挖負荷在80～100 kN之間，中等硬度巖層開挖負荷選擇在100～150 kN之間，堅硬巖層在180～200 kN之間。

2）開挖垂直度控制

在硬巖中很難通過銑槽機糾偏板達到糾偏效果，因為糾偏推板所處位置比銑輪高，糾偏板伸出所頂住的位置往往處在土層或者強度不高的全風化層，難以抵抗刀架在硬巖中偏斜的趨勢。在操作中，進入強風化層，需要嚴格控制刀架的垂直度，并且降低銑輪下降速度，刀架開挖負荷保持在100 kN以下，使刀架處在半懸吊狀態以保證在進入硬巖層時不偏孔，至少有5～6 m在強風化層及中風化層，糾偏板位置不再處在土層或全風化層，才逐步增加刀架壓力，使得即便偏孔，也有糾偏條件。

土力SC-135雙輪銑槽機配備DMS系統，可實時獲得鉆進參數，垂直度通過安裝在刀架上的傳感器，可連續的顯示在電腦屏幕上，操作員可很直觀的進行糾偏操作。DMS系統可相對于深度或時間顯示并記錄操作參數。通過配合使用超聲波檢測儀適時在成槽過程及成槽完成后檢測槽段垂直度，大學城南站槽壁及接頭垂直度均有效控制在 1/300以內。

圖3 土力SC-135雙輪銑槽機成槽監控界面示意

3.3 周邊環境監測情況

大學城南站施工全周期對臨近既有運營四號線進行自動化監測。其中，地下連續墻施工期間，通過合理規劃大型施工設備（成槽設備、鋼筋籠吊裝設備）行走路線，臨近既有線之間預埋袖閥管跟蹤注漿，采取有效控制地下連續墻成槽垂直度，避免塌孔等措施。施工期8個月內自動化各項監測數據變形較小，未出現異常狀況，各項監測數據綜合分析，十二號線大學城南站施工對臨近運營四號線影響較小，處于安全可控狀態。

4 結 語

經過實踐證明，雙輪銑槽機在巖層厚、強度高、周邊環境復雜地區地下連續墻施工中具有成槽效率高、質量好、滿足周邊建（構）筑物保護要求。

雙輪銑槽機入巖配合旋挖鉆、沖擊鉆等引孔后施工功效大大提高。隨著國家城市及城際軌道交通的發展，車站的長度日益擴大化，雙輪銑槽機具有較好的應用前景。