雙輪銑成槽機(jī)在城市地鐵連續(xù)墻施工中的應(yīng)用

1、<p>　　雙輪銑成槽機(jī)在城市地鐵連續(xù)墻施工中的應(yīng)用</p><p>　　摘要:通過對雙輪銑成槽設(shè)備在廣深港客運(yùn)專線ZH-4標(biāo)福田站地下連續(xù)墻分析研究，并借鑒國內(nèi)的水利、公路及地鐵等多個項(xiàng)目的實(shí)際施工案例,闡述其設(shè)備的施工原理、施工特性、優(yōu)缺點(diǎn)、與傳統(tǒng)施工工藝的性對比以及其主要的技術(shù)要點(diǎn)，必將得到廣泛應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:雙輪銑成槽機(jī)，地下連續(xù)墻，施工方法 <

2、;/p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　廣深港客運(yùn)專線ZH-4標(biāo)福田站工程位于深圳市行政文化中心和高檔商務(wù)區(qū)，高層建筑集中。車站在市民中心廣場西側(cè)益田路與深南大道交叉處益田路下方，車站沿益田路呈南北布置；全長1023m，深32.15m，寬78.86m，站場規(guī)模4臺8線，地下一層為客流轉(zhuǎn)換層，地下二層為站廳層，地下三層為站臺層。共設(shè)21個出入口

3、、16組地面風(fēng)亭風(fēng)亭、9個消防疏散口、1座300 m2室外消防水池和4座冷卻塔，總建筑面積147088m2。由于工程工期及地質(zhì)勘探結(jié)果（巖層過硬）及城市環(huán)保需求，公司首次引進(jìn)全國最大的一臺C850/ FD60型雙輪銑槽機(jī)為福田站連續(xù)墻工程施工。 </p><p>　　根據(jù)地質(zhì)條件不同、施工方案不同、輔助設(shè)備不同等諸多原因，每個工程的功效、進(jìn)度、施工成本、消耗都有區(qū)別，本文針對難度大且極具代表性的廣深港客專福田站連

4、續(xù)墻施工采用設(shè)備及施工技術(shù)進(jìn)行探討。 </p><p><b>　　1 簡述 </b></p><p>　　廣深港客專福田站針對工程特點(diǎn)，特引進(jìn)意大利卡沙特蘭地地基設(shè)備有限公司銑削式成槽機(jī)。該設(shè)備最大成槽深度可達(dá)150m,一次成槽厚度在700mm~1200mm之間，主要由三部分組成:起重設(shè)備、銑槽機(jī)、泥漿制備及篩分系統(tǒng)等，工作部位為有銑刀架,高15m、重37t帶有液壓

5、和電氣控制系統(tǒng)的鋼制框架,下部安裝3個液壓馬達(dá),水平向排列,兩邊馬達(dá)分別驅(qū)動兩個裝有銑齒的銑輪。 </p><p><b>　　2 施工方法 </b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和地質(zhì)報(bào)告中描述的地質(zhì)條件，車站需要修建寬800mm 、1000mm和1200mm 地下連續(xù)墻，最深達(dá)到48m，方案計(jì)劃采用卡薩C850/FD60 型雙輪銑槽機(jī)系統(tǒng)施工地下連續(xù)墻，表層成

6、槽用寶峨BC36 型液壓抓斗進(jìn)行施工，由于在我國液壓抓斗施工已經(jīng)非常普遍，以下將重點(diǎn)討論用雙輪銑槽機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行硬巖施工的方法。我們大體上將連續(xù)墻的施工方案分為兩個階段，階段I導(dǎo)墻施工和階段II連續(xù)墻開挖過程施工。 </p><p><b>　　2.1導(dǎo)墻施工 </b></p><p>　　鋼筋砼導(dǎo)墻應(yīng)按照說明和相關(guān)圖紙中的設(shè)計(jì)和尺寸修建，見圖1，圖中x 為連續(xù)墻的厚度。

7、 </p><p>　　圖1 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)墻斷面圖 </p><p>　　2.2 連續(xù)墻的開挖 </p><p>　　根據(jù)土層概括示意圖和連續(xù)墻接合部的防水，采用卡薩FD60型成槽機(jī)進(jìn)行連續(xù)墻的施工，連續(xù)墻的開挖技術(shù)方法見圖2 。圖中工序1 為Ⅰ序槽定位，工序2 為第一 幅序槽開挖，工序3 為Ⅰ序槽墻板開挖完成，工序4 為第二幅Ⅰ序槽定位（距第一幅Ⅰ序槽L-0.2~0.4

8、m），工序5 為第二副Ⅰ序槽開挖，工序6 為第二副Ⅰ序槽開挖完成后起機(jī)，工序7、8 為Ⅱ序槽開挖，工序9 為墻體開挖完成后吊裝鋼筋籠。 </p><p>　　圖2 連續(xù)墻開挖順序 </p><p>　　為了保證開挖工作的順利進(jìn)行并確保連續(xù)墻的排列精度，在開挖過程中，雙輪銑必須始終在同一個界限內(nèi)工作。 </p><p>　　2.3 連續(xù)墻的槽體形式及溝槽搭接 <

9、/p><p>　　使用雙輪銑開挖的連續(xù)墻的墻體主要有兩種： </p><p><b>　　·Ⅰ序槽 </b></p><p><b>　　·Ⅱ序槽 </b></p><p>　　FD60 的開挖長度為3.13 m, 厚度為700-1200mm. 在這個工程中按照設(shè)計(jì)要求FD60的銑輪

10、厚度被設(shè)定為1000m，序槽長3.13m，Ⅱ序槽長2.9m。 </p><p>　　為保證連續(xù)墻之間的強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)防水，兩個序槽和Ⅱ序槽之間的搭接尺寸必須完全符合設(shè)計(jì)要求。在這個工程中我們使用的搭接尺寸如下： </p><p>　　2.4 開挖前的測試 </p><p>　　溝槽的開挖順序通常由工程合同方根據(jù)設(shè)計(jì)要求而決定，但據(jù)廠方建議我們在開挖溝槽前，先做1個深度超

11、出設(shè)計(jì)要求的連續(xù)墻和2個較淺連續(xù)墻，這樣可以有效地預(yù)判到雙輪銑的切削刀齒的幾何受力參數(shù)，通過這個工序還可以分析出墻體的穩(wěn)定性、優(yōu)化泥漿的處理過程、讓所有的相關(guān)人員掌握更多的信息和工作循環(huán)過程。 </p><p>　　2.5 FD60型雙輪銑的切削過程 </p><p>　　雙輪銑在確定連續(xù)墻施工槽段安裝定位塊定位，通過駕駛室操控面板控制銑立下降至銑削工作面，經(jīng)液壓系統(tǒng)驅(qū)動下部兩個輪軸轉(zhuǎn)動,

12、水平切削、依靠銑立垂直自重（37T）破碎地層，被破碎后的泥石粒徑將小于80mm，破碎的渣粒和護(hù)壁泥漿被銑輪轉(zhuǎn)動拌合后，經(jīng)450m3/h大功率排渣泵反循環(huán)出碴。緊挨著切割輪上方的雙輪銑槽機(jī)鏟形排渣泵吸口不斷把渣土和土液混合物抽出經(jīng)泥漿管送到泥漿篩分站。泥漿處理系統(tǒng)包括有兩臺慮砂器ZX250 和一臺礫石分離機(jī)D500，它可以用來將泥土和碎石等雜質(zhì)從泥漿中分離出來；位于泥漿篩分站內(nèi)的三聯(lián)機(jī)輸送泵又將重新生成的泥漿液泵回開挖槽中，從而形成一個閉

13、回路。 </p><p>　　2.6 泥漿循環(huán)系統(tǒng) </p><p>　　隨著墻板開挖的完成，所用的膨潤土泥漿液將被加以循環(huán)，泥漿循環(huán)（見圖4），泥漿拌合器是將干式膨潤土和水進(jìn)行拌合并將拌合后的泥漿儲存在一個24小時不間斷工作的大型旋流式容器中，并使泥漿的攪溶性和粘性始終處于規(guī)定的范圍內(nèi)，避免由于靜止而出現(xiàn)的泥漿固化現(xiàn)象。部分更換或是完全用新鮮的膨潤土泥漿置換依需要所定，以達(dá)到澆注砼之前所

14、需的性能標(biāo)準(zhǔn)。是否更換或循環(huán)的決定以所用的泥漿條件為準(zhǔn)。除砂作業(yè)用懸在溝槽中的潛水泵或用雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行。 </p><p><b>　　泥漿配比參數(shù)： </b></p><p>　　圖4 泥漿循環(huán)系統(tǒng) </p><p>　　2.7 混凝土澆注 </p><p>　　在開挖好一個單元溝槽后，必須清除溝槽內(nèi)沉淀下來的泥渣，將

15、地面加工好的鋼筋骨架用起重機(jī)吊放入充滿泥漿的溝槽內(nèi)，采用水下澆注混凝土的方法，用導(dǎo)管向溝槽內(nèi)注混凝土，由于混凝土是由溝槽底部開始逐漸向上澆注，所以隨著混凝土澆注，泥漿即被置換出來，待混凝土澆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，一個單元槽段施工即完畢，各單元槽段之間用特制的接頭連結(jié)成連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，呈封閉形狀。 </p><p>　　澆筑時砼應(yīng)以一個足夠快的速率用攪拌車向現(xiàn)場供給，此速度應(yīng)保證至少每導(dǎo)管的砼滿足15m3/h的供應(yīng)

16、。導(dǎo)管的數(shù)量主要依據(jù)澆注砼墻板的長度而定，3m 長墻板需要一個導(dǎo)管。在每次灌注開始之前，在每個導(dǎo)管內(nèi)裝球堵，以阻礙二者的混合和砼的離析。這個緩沖層可以采用一個填滿泡沫塑料或橡膠球的塑料袋的形式。對于有2 個或3 個導(dǎo)管的情況，則需要2 或3輛砼泵車分別同時進(jìn)行澆注，以確保墻板的底部沒有任何的膨潤土泥漿被砼阻留下來。在澆注砼的過程中，導(dǎo)管應(yīng)始終保持埋入新澆砼中至少2m 。在多導(dǎo)管澆注過程中，每個導(dǎo)管中的砼的液位高度應(yīng)定期檢查，以便確保液位

17、高差在限制的范圍內(nèi)，以避免膨潤土泥漿被包入已澆完的墻體中；澆注砼過程中被頂出的膨潤土懸浮泥漿液將被泵回貯存罐。 </p><p>　　3 挖掘效率和設(shè)備分析 </p><p>　　3.1 FD60型雙輪銑的效率 </p><p>　　以上參數(shù)為純開挖時的工作效率。也只針對福田站工程。 </p><p><b>　　3.2 工效 &l

18、t;/b></p><p>　　第一層: 序槽（引導(dǎo)槽） (0-9 m) 抓斗開挖 </p><p>　　第二層:( 8 /20 +15/15+4/5+9/3)*3.13m3/h = 16.6 h </p><p>　　FD60 開挖每個單元槽的總耗時16.6h </p><p>　　FD60型雙輪銑的平均效率：=(36*3.13)*0

19、.7/16.6 </p><p>　　=4.75 m2/h. </p><p>　　假設(shè)每個班工作小時：=12h </p><p>　　每個班的平均工效：=12*4.75=57m2/每班 </p><p>　　根據(jù)作業(yè)記錄表估算挖掘效率計(jì)算出總挖掘時間為11.27～16.6h，與施工設(shè)備相關(guān)的效能指數(shù)為0.7，是涵蓋外在影響，如機(jī)具保養(yǎng)及維修

20、等。 </p><p><b>　　3.3 消耗 </b></p><p>　　a) 切削輪上的切削刀齒和刀齒底座是施工過程中最主要的消耗品，這個工程刀齒和刀齒底座的消耗量如下。不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和施工方案的損耗量均不相同，本資料所提供的參數(shù)僅供參考。 </p><p>　　b) 易損件 - 由于施工周期較短，無其它易損件消耗。 </p>

21、;<p>　　3.4 雙輪銑設(shè)備應(yīng)用分析 </p><p>　?、匐p輪銑的主要優(yōu)缺點(diǎn)： </p><p>　　1)對地層適應(yīng)性強(qiáng)，更換不同類型的刀具即可在淤泥、砂、礫石、卵石及中硬強(qiáng)度的巖石、混凝土中開挖。 </p><p>　　2)鉆進(jìn)效率高，在松散地層中鉆進(jìn)效率20m3/h~40m3/h，在中硬巖石中鉆進(jìn)效率1 ~2m3/h。 </p>

22、<p><b>　　3)孔形規(guī)則。 </b></p><p>　　4)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，操作方便。雙輪銑的履帶式起重機(jī)可自由行走，不需要軌道，在控制室可方便安全操作。 </p><p>　　5)排碴同時即清孔換漿，減少了混凝土澆筑預(yù)備時間。 </p><p>　　6)自動記錄儀監(jiān)控全施工過程，同時全部記錄。 </p><

23、;p>　　7)低噪音、低振動，可以貼近建筑物施工。 </p><p>　　但同時由于工藝和設(shè)備限制其存在一定的局限性: </p><p>　　1)不適用于存在孤石、較大卵石等地層，此種地層下需和沖擊鉆或爆破配合使用。 </p><p>　　2)受設(shè)備限制連續(xù)墻槽段劃分不靈活，尤其是二期槽段。 </p><p>　　3)對地層中的鐵器掉落

24、或原有地層中存在的鋼筋等比較敏感。 </p><p>　　4)設(shè)備維護(hù)復(fù)雜且費(fèi)用高。 </p><p>　　5)設(shè)備自重較大對場地硬化條件要求較傳統(tǒng)設(shè)備高。 </p><p>　　b) 雙輪銑主要技術(shù)要點(diǎn) </p><p>　　1)雙輪銑的刀具形式雙輪銑成槽設(shè)備銑輪上刀具可根據(jù)地層的巖性和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)換銑輪和刀具，主要的刀具形式有三種:平齒、錐

25、齒和滾齒；本項(xiàng)目選用刀具為滾齒。 </p><p>　　2)雙輪銑成槽接頭形式常用的連續(xù)墻的接頭從工藝上均能實(shí)現(xiàn)于雙輪銑成槽中，如拔管式套接法、平接法、工字鋼接頭、接頭槽法等，但國內(nèi)目前常用的接頭方式主要有兩種:雙輪銑套銑接頭和工字鋼接頭，以前者為居多，從各工程實(shí)例分析，兩種均能滿足防滲和圍護(hù)要求。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p>

26、;<p>　　在硬巖地質(zhì)地下連續(xù)墻的施工中，首先應(yīng)充分利用土層和巖層結(jié)構(gòu)地質(zhì)資料進(jìn)行分析研究，選擇使用雙輪銑槽機(jī)系統(tǒng)，即雙輪銑槽機(jī)配置合適的銑輪（刀齒排布）、泥漿循環(huán)和除砂裝置等，從而保質(zhì)保量地完成地下連續(xù)墻工程。 </p><p>　　雙輪銑設(shè)備作為一種先進(jìn)的地下連續(xù)墻成槽設(shè)備，不僅安全環(huán)保、適應(yīng)地層地質(zhì)范圍廣、在硬巖地層中施工進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)施工工藝，且施工精度高，隨著不斷的市場拓展和國產(chǎn)化深化