雙輪銑槽機在高強度復合地層連續(xù)墻施工中的應用

孫 波

（中交一公局集團有限公司，北京 100024）

1 國內雙輪銑槽機的發(fā)展

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵成為城市不可或缺的組成部分，近年來，全國各大城市均開啟了地鐵建設新熱潮，地鐵的施工工藝有了較大變化，創(chuàng)新的工藝工法代替了傳統(tǒng)的工藝工法，使地鐵建設更加快速、安全。

雙輪銑槽機由法國地基建筑公司于1971年首先提出了水力絞刀（hydrofeaise）這一機器的概念，并申請了專利，指出將銑削工具裝在鉆機的底部進行施工，利用泥漿反循環(huán)的方法排出碎屑，其工作效率較傳統(tǒng)的成槽設備（如反循環(huán)鉆機、抓斗等）更高，施工中通過銑齒的更換，可滿足多數地質巖層的銑削，適應性較強。由于采用了良好的顯示界面，操作者可以根據操作界面對雙輪銑槽機成槽的偏斜情況及時顯示并指導糾偏，保證銑頭垂直，成槽質量好且精度高。

2 雙輪銑成槽機在復合地層中的應用研究

2.1 復合地層雙輪銑成槽要點研究

2.1.1 復合地層特性分析

廣州地鐵十二號線地質復雜，巖層存在三大巖類。一是灰?guī)r，主要位于廣州市白云區(qū)，比較具有代表性的施工站點是白云文化廣場站；二是砂巖，主要位于廣州市越秀區(qū)、海珠區(qū)，比較具有代表性的施工站點為嶺南廣場站；三是混合花崗巖，主要位于番禺區(qū)，比較具有代表性的施工站點為大學城南站。以下對這三個典型的站點進行雙輪銑槽機在廣州復合地層中的施工應用分析，具體如表1所示。

表1 代表性車站巖層特性統(tǒng)計表

（1）白云文化廣場站地層特性：白云文化廣場站站地質詳勘及補勘報告顯示，施工區(qū)域地下連續(xù)墻槽底大部嵌入中風化石灰?guī)r、白云質灰?guī)r＜8C-2>、微風化石灰?guī)r、白云質灰?guī)r＜9C-2>，飽和單軸極限抗壓強度32.6～85.4 MPa，巖體基本質量等級為Ⅲ級，局部為Ⅱ級。

（2）嶺南廣場站地層特性：嶺南廣場站地質詳勘及補勘報告顯示，施工區(qū)域地下連續(xù)墻槽底大部嵌入泥質粉砂巖中風化層＜8-3>、泥質粉砂巖微風化層＜9-3>，飽和單軸極限抗壓強度25.3～68.0 MPa，巖體基本質量等級為Ⅲ～Ⅳ級。

（3）大學城南站站地層特性：大學城南站地質詳勘及補勘報告顯示，施工區(qū)域地下連續(xù)墻槽底大部嵌入混合花崗巖中風化層＜8Z>、混合花崗巖微風化層＜9Z>，飽和單軸極限抗壓強度16.8～35.7 MPa，巖體基本質量等級為Ⅳ級局，部為Ⅲ級。

2.1.2 復合地層雙輪銑槽要點分析

（1）灰?guī)r地層銑槽要點分析。灰?guī)r地層主要特點為巖石強度高、巖面高低不平，存在溶洞。

銑槽時要注意以下控制措施：①銑槽前需對下溶洞進行探測處理，避免銑槽過程中出現地層塌方，造成事故。②灰?guī)r強度高，雙輪銑直接成槽效率低，銑槽效率為3～5 m3/h，一面墻施工時間大于5 d，經過現場多種工藝結合對比，旋挖鉆+銑槽機結合成槽技術最優(yōu)，銑槽效率達到了6～8 m3/h，一面墻施工時間控制在3 d左右[1]。③由于灰?guī)r巖面高低不平，在旋挖鉆和雙輪銑槽機進入巖層時，要慢速成槽，貫入度控制在5 cm/min以內，確保不偏槽。④灰?guī)r地層基本不含泥，不能自行造漿，銑槽過程中應注意泥漿質量控制，適當增大泥漿比重，施工過程中，及時補漿，避免造成上部槽壁塌方[2]。⑤灰?guī)r銑槽過程中發(fā)生偏槽的概率大，銑槽時應嚴格控制垂直度，隨挖隨糾偏，避免造成地下連續(xù)墻鋼筋籠下放困難，槽段侵限。

（2）砂巖地層銑槽要點分析。砂巖地層的主要特點為含泥量高、RQD值高。銑槽時應注意以下幾點控制措施：

①砂巖地層含泥量高，容易結泥餅，若清理不及時，可能造成糊輪，耽誤銑槽進度。②銑槽過程中每進尺3～5 m，應反向轉動雙輪1 min，可有效解決結泥餅問題。③由于砂巖RQD值達到80%～95%，巖層致密，建議先采用旋挖鉆或沖擊鉆引孔，再進行雙輪銑銑槽。④砂巖強度不高，可采用錐齒銑輪，加大成槽效率。⑤砂巖含砂率高，銑槽過程中泥漿含砂量大，會降低銑槽效率，磨損銑輪和泥漿泵，因此，銑槽過程中應嚴格控制泥漿質量、加大泥漿循環(huán)。

（3）混合花崗巖地層銑槽要點分析?；旌匣◢弾r的地層特點為巖層破碎，石英含量高。

銑槽時應注意：①因花崗巖石英含量高，銑槽過程中易造成對刀齒和泥漿泵損壞，因此，銑槽過程中應嚴格控制泥漿質量，促使泥漿達到足夠的潤滑效果。②混合花崗巖巖層破碎，銑槽時巖塊直徑大，應增大抽渣泵的功率，減少巖渣滯留，可有效加快成槽進度[3]。③混合花崗巖強度不高，巖層破碎，可采用錐齒銑輪，加大成槽效率。

2.2 雙輪銑槽機結合旋挖鉆鉆孔技術研究

四鉆三銑工藝是利用雙輪銑槽機結合旋挖鉆的施工方法，現使用旋挖鉆對地下連續(xù)墻進行引孔，再采用雙輪銑槽機進行成槽的施工。四鉆三銑工藝具體如圖1所示。

圖1 四鉆三銑工藝示意圖

相對于直接采用雙輪銑槽機成槽，四鉆三銑工藝能夠提高地連墻的成槽效率，經現場實踐證明，可提高成槽效率0.5～0.8倍左右。四鉆三銑施工工藝，旋挖鉆需先對地連墻進行引孔，引孔后雙輪銑再銑槽，形成流水作業(yè)，合理配置設備搭配數量，能更快促進施工生產，降低成本。采用旋挖鉆先行進行引孔，可有效控制槽段的垂直度，避免發(fā)生偏槽。

2.3 套銑接頭技術研究

套銑接頭只適用于雙輪銑槽機，把常規(guī)的大槽段劃分為大小相鄰的槽段（大槽段寬6.8 m，小槽段寬2.4 m），采用跳槽施工方法施工，先施工大槽段，再進行小槽段施工，施工小槽段是銑掉相鄰大槽段約20 cm混凝土切面，澆筑小槽段，最后形成一個封閉的結構，以起到止水的作用。

以廣州某擁有19個車站的路段為例。其中，8個車站采用套銑接頭，分別為聚龍站、南航新村站、白云文化廣場站、烈士陵園站、嶺南廣場站、赤崗站、大學城北站、大學城南站。

使用套銑接頭的優(yōu)點：

（1）套銑接頭取消了工字鋼接頭，節(jié)約了工字鋼材料費用及安裝費用?，F場一個標準站能夠節(jié)約100萬～150萬元的材料成本和加工費用。

（2）采用套銑接頭后地連墻鋼筋籠無接頭工字鋼，以標準兩層站為例，鋼筋籠重量減少約8 t左右，地連墻鋼筋籠吊裝設備型號變小，原計算需采用150 t的履帶吊作為主吊，調整為套銑接頭后僅需要100 t的履帶吊作為主吊，節(jié)約了現場施工成本。

（3）套銑接頭由于只需雙輪銑對地連墻接頭處進行銑切，無須沖擊鉆對地連墻接頭處進行沖銑，取消了振動源，對周邊環(huán)境影響較小，比較適用于鄰近建筑物、地鐵車站、居民區(qū)的施工[4]。

（4）套銑接頭經現場實踐證明，止水效果較工字鋼接頭止水效果更好。

3 應用成果分析

（1）施工進度方面：相較于傳統(tǒng)的沖擊鉆、鉆挖鉆、成槽機成槽，采用雙輪銑槽機成槽能夠較大提高成槽速度，節(jié)省工期。

（2）環(huán)境保護方面：雙輪銑槽機施工噪聲對周邊居民影響小。雙輪銑槽機自帶泥漿分離配套設備，可最大限度循環(huán)利用泥漿，減少泥漿排放，施工過程中增加泥漿壓濾設備和污水處理設備，加強對廢水的處理，使廢水達到可直接排放的標準，減少對水環(huán)境的破壞。

（3）社會影響方面：相較于傳統(tǒng)成槽施工，雙輪銑槽機成槽過程中產生的噪聲量及震動較小，在臨近既有線、臨近管線、居民生活區(qū)、文物保護區(qū)等成槽作業(yè)，對既有線和文物保護起到了較好的保護作用。本工程潯峰崗站、聚龍站、白云文化廣場站、大學城北站、大學城南站均臨近既有地鐵線，嶺南廣場站臨近赤崗塔和廣州塔，在施工過程中既有線和文物監(jiān)測數據均符合規(guī)范和設計要求，相對于傳統(tǒng)的地連墻成槽施工對周圍的居住生活環(huán)境影響較小。

（4）經濟方面：雙輪銑槽機施工成本較常規(guī)的成槽設備成本高，但綜合進度、環(huán)境保護、社會影響方面考慮，雙輪銑槽機較有優(yōu)勢，尤其在地質條件復雜、環(huán)境保護要求高、社會環(huán)境影響較大的地區(qū)，連墻施工建議采用雙輪銑槽機施工工藝。

4 結語

本文依托廣州地鐵十二號開展了雙輪銑槽機在廣州高強度復合地層施工中的應用研究，取得了較好的效果。對于周邊環(huán)境復雜、敏感的地下車站施工，采用雙輪銑槽工藝，減小了對周圍居住環(huán)境、臨近既有線、臨近文物的影響，提高成槽質量及工效。因此，雙輪銑槽機在高強度復合地層中施工的優(yōu)勢較為明顯，對以后施工的類似地層、類似的周邊環(huán)境施工具有一定的參考作用。