復雜地層的施工利器
——徐工雙輪銑槽機XTC80

倪 坤，馮艷秋

（1. 徐工集團江蘇徐州工程機械研究院，江蘇 徐州 221004；2. 徐州徐工鐵路裝備有限公司，江蘇 徐州 221004）

雙輪銑槽機（又稱雙輪銑）是深基礎施工領域內(nèi)工法最先進、技術復雜程度最高、附加值最高的地下連續(xù)墻（以下簡稱地連墻）設備，具有成槽精度高、效率高、破巖能力強、適應地質(zhì)范圍廣、對周邊環(huán)境影響小等特點，可應用于城市地鐵、大橋錨錠、水利水電和高層建筑等重要工程。目前國內(nèi)隨著深基礎工程建設的不斷發(fā)展，需要大量雙輪銑用于復雜硬巖地層施工，但由于進口雙輪銑價格昂貴，單套售價在3000～5000萬元，嚴重限制了雙輪銑在國內(nèi)的推廣應用。為打破國際行業(yè)巨頭的壟斷，實現(xiàn)高端地連墻裝備的國產(chǎn)化，徐工率先在國內(nèi)市場推出超高性價比的XTC80雙輪銑，并順利完成廣州地鐵陳家祠站的地連墻硬巖施工。

1 工程概況

廣州地鐵8號線北延段的陳家祠站位于廣州市康王北路和中山七路交叉口西北側(cè)的康王廣場內(nèi)，可與地鐵1號線陳家祠站換乘。車站為地下3層結構，站臺寬14m，全長167.60m，主體為鋼筋混凝土矩形結構，主體基坑最大開挖深度約36m，采用厚度為0.8m及1m的地連墻。工程地層從上至下依次為人工填土層、海陸交互相層、殘積層、巖石全風化帶、巖石強風化帶、巖石中風化帶、巖石微風化帶。

2 工程施工難點

2.1 地質(zhì)條件復雜

地層上部回填層內(nèi)含有大量鋼筋，對成槽施工影響較大；底部地連墻需深入微風化含礫砂巖，最大嵌巖深度12m，平均厚度6m。另外工程位于軟土地基沉降地質(zhì)災害風險性較大區(qū)域，施工時易引起軟土失水固結，導致地面沉降，對周邊建筑特別是地鐵1號線有較大影響。

2.2 施工難度大

該項目地連墻最深36m，基巖抗壓強度15～40MPa，最大值超60MPa。因地連墻需要聯(lián)通廣州地鐵1號線，且距周邊建筑不足5m，地下連續(xù)墻的硬巖施工工藝不能帶有沖擊震動，以減少對周圍地基的擾動。

圖1 徐工XTC80雙輪銑槽機

表1 XTC80主要技術參數(shù)

3 施工設備選擇

現(xiàn)階段的地連墻硬巖施工，主要使用較原始的沖擊鉆，不僅噪音大、震動大、成槽質(zhì)量差，而且泥漿用量多，易造成環(huán)境污染。施工方經(jīng)多輪探討研究，最終選擇了低振動、高精度、無污染的徐工XTC80雙輪銑槽機施工。

3.1 雙輪銑的結構組成及參數(shù)

XTC80雙輪銑是徐工集團在多年專業(yè)從事樁工機械研發(fā)制造的基礎上，廣泛吸收國內(nèi)外先進技術，自主研發(fā)的高端地連墻設備，具有施工效率高、成槽質(zhì)量好、成槽精度高等優(yōu)點。

XTC80雙輪銑主要由底盤、轉(zhuǎn)臺、動力總成、駕駛室、機罩、臂架、卷揚、銑刀架、銑輪、泥漿泵、導向裝置、軟管隨動系統(tǒng)、壓力補償系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成（如圖1、表1所示）。

3.2 施工原理

XTC80雙輪銑是通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動銑刀架下部的2個銑輪反向轉(zhuǎn)動，邊進給邊切削、破碎巖層，同時液壓馬達驅(qū)動泥漿泵，將銑削破碎的巖土與泥漿的混合物排出槽孔，從而實現(xiàn)持續(xù)鉆進，獲取進尺；排到地面的含渣泥漿通過多重泥漿處理設備進行泥漿除砂凈化，凈化后的泥漿通過注漿泵返回槽段內(nèi)繼續(xù)使用（如圖2所示）。

3.3 產(chǎn)品施工特點

XTC80雙輪銑在施工過程中具有以下施工特點：

（1）施工能力強，作業(yè)范圍廣。

整車采用負載敏感控制，配置567kW進口康明斯發(fā)動機，銑輪最大扭矩為2×80kN·m，可滿足硬度超過100MPa巖層施工；成槽厚度為800～1500mm，成槽深度為80m。配備截齒或平齒銑輪可滿足不同工程需求，截齒銑輪適用于巖石單軸抗壓強度在130MPa以內(nèi)的巖石地層，平齒銑輪適用于各種土層及單軸抗壓強度在40MPa以內(nèi)的巖石層。

（2）施工效率高，工作壽命長。

銑輪驅(qū)動系統(tǒng)是雙輪銑的核心系統(tǒng)，承擔驅(qū)動銑輪在水下銑削巖層的任務，工作環(huán)境惡劣，沖擊載荷大而頻繁。XTC80雙輪銑的銑輪驅(qū)動系統(tǒng)采用高速馬達+多級行星齒輪傳動的驅(qū)動結構形式。整個驅(qū)動系統(tǒng)由液壓馬達、驅(qū)動單元、多級行星齒輪減速機、減震環(huán)及銑輪等組成。銑輪采用全斷面銑削設計，并裝有具有知識產(chǎn)權的擺齒機構，破巖速度快。另外在減速機與銑輪之間安裝橡膠減震環(huán)，從源頭吸收銑輪工作時所產(chǎn)生的震動，有效保護驅(qū)動系統(tǒng)的傳動件不被破壞，進而延長產(chǎn)品的使用壽命（如圖3所示）。

（3）智能控制，施工精度高。

XTC80雙輪銑具有刀架自動進給控制、絞盤軟管隨動控制等功能。刀架自動下放銑削過程，泥漿軟管、液壓軟管能夠同時跟隨提升銑刀架的鋼絲繩下放，操作方便，同時節(jié)約能耗。

另外，設備采用高精度位姿監(jiān)測，通過控制界面的動態(tài)實時顯示成槽曲線及垂直度；銑刀架偏斜時，通過手動/自動糾偏控制技術，驅(qū)動銑刀架上12塊糾偏裝置單動或聯(lián)動，控制銑刀架姿態(tài)，確保成槽精度在3‰（如圖4所示）。

4 施工工藝及效果

4.1 槽段開挖

工程施工前首先進行單元槽段的劃分、編號，標準段為6.8m和2.8m，轉(zhuǎn)角及特殊位置按設計劃分。槽段開挖前核對槽段編號、分界線，并做好詳細記錄。槽段施工時根據(jù)順序分“一期槽段”和“二期槽段”，施工時采用跳躍開挖的方法。一期槽段先銑兩端，再銑中間剩余部分；相鄰一期槽段灌注完混凝土后，剩余中間的二期槽段，可采用雙輪銑直接銑削成槽，見圖5。

圖2 雙輪銑施工原理

圖3 銑輪結構組成

圖4 施工精度控制

圖5 槽段開挖

圖6 套銑接頭

4.2 套銑接頭處理

選擇槽段之間的接頭型式時，根據(jù)雙輪銑的施工特性，選擇了高強度、高密封性能的套銑接頭連接。套銑接頭是在二期槽的開挖過程中，對兩側(cè)已澆筑的一期槽段進行少量（10～30cm）的銑削，銑削完成后澆筑混凝土即可形成的優(yōu)質(zhì)混凝土接頭。采用套銑接頭可以使一期槽露出新鮮混凝土面，形成的接頭夾帶泥沙少；其次一期槽留下的粗糙表面會使接頭連接緊密，應力傳遞好，接縫防滲性好；另外套銑接頭工藝簡單，無需接頭裝置，銑槽深度不受限制，而且不存在混凝土繞流影響（如圖6所示）。

4.3 引孔作業(yè)

硬巖施工過程中，為了降低雙輪銑的施工成本，提高施工速度，采用了“引孔銑槽法”施工。即雙輪銑施工前，先采用旋挖鉆在一期槽和二期槽分別鉆2個和1個φ1000的孔（如圖7所示），以便在銑輪中間部位形成1個臨時空洞，減少銑輪中間切削盲區(qū)部位的受力面積，從而加快成槽速度。

4.4 施工效果

采用旋挖鉆機引孔后，雙輪銑在微風化含礫砂巖中的成槽速度從0.6～0.8m/h提高到1.5～2m/h，成槽效率提高1倍，提高了施工進度。截齒消耗由1.33個/m3降低至0.58個/m3，齒耗成本降低超1倍，節(jié)約了施工成本。另外，經(jīng)超聲波檢測成槽精度超3‰，滿足業(yè)主要求。

圖7 一期槽段及二期槽段引孔

5 結束語

XTC80雙輪銑在陳家祠站累計作業(yè)104天，成槽48幅。在施工過程中，所展現(xiàn)的高效、高精度、低噪音，更符合文明施工的要求。另外，在施工過程中所采用的引孔銑槽法，可以高效、保質(zhì)的完成地連墻的硬巖施工，尤其是復雜地質(zhì)條件下的硬巖地層施工。

隨著國產(chǎn)雙輪銑的興起、發(fā)展，必將極大降低雙輪銑的整機價格及施工成本，促使我國在城市地鐵等大型深基礎設施建設中，大量購置和使用雙輪銑用于建設高品質(zhì)的地連墻，進而促進我國基礎工程的工法革新和樁工機械的發(fā)展。

［1］ 顏巍, 雙輪銑槽機施工技術與經(jīng)濟性分析[J]. 建筑機械化, 2010, (06): 79-81.

［2］ 李杲杲, 雙輪銑槽機在地下連續(xù)墻施工的應用[J]. 中國西部科技, 2010, 09:17-19.

［3］ 巫環(huán), 雙輪銑槽機和沖孔鉆機在地下連續(xù)墻施工中的聯(lián)合應用[J]. 西部探礦工程, 2009, (5):191-193.

［4］ 劉智勇, 柴艷飛, 智鵬等. 復雜地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工關鍵技術[J]. 天津建設科技, 2016,26(1):51-53.