地下连续墙铣槽机成槽施工技术

　　摘要： 文章主要论述了双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用和质量控制措施。以工程实例出发，介绍了铣槽机施工成槽工艺和施工流程，并结合其施工特点，分析了铣槽机在连续墙施工中的优势和施工质量控制措施。为同类工程提供了一定的参考价值

　　关键词： 地下连续墙,铣槽机,成槽工艺

　　1工程介绍

　　1.1工程概况

　　工程位于广州市天河区天河城东侧，西邻六运三街，南邻天河南一路，北邻天河路，东邻正佳大街。基坑面积约47550m2，拟建3层地下室商场及停车库以及地上2层裙楼商场。基坑维护部分采用地下连续墙，施工范围紧邻地铁1号线。

　　1.2设计要求

　　地下连续墙总长及槽段以设计图纸为准，地下连续墙厚度1m，调整后标准槽段为2.8m，深度平均约22m，混凝土采用水下C30P8。因地下连续墙施工部位紧挨地铁1号线运行隧道，经地铁相关单位审核同意，地下连续墙成槽采用铣槽机施工。

　　2设备概况

　　BC30液压铣槽机采用全液压传动，电脑数显控制，设备主要由主机和铣削头两大部分组成(如图1)。主机的底盘为改装的履带式起重机，发动机为caterpillar生产的6缸直列式、涡轮增压、水冷的四冲程柴油机，标定功率为291kW(1900r/min)。在底盘上还安装有主卷扬及辅助卷扬，软管鼓系统(HDS)，HD475动力站及液压系统和驾驶室，铣削头机体为一钢制重型机架，它的功能除了固定各工作部件外，还为铣削轮(cutwheel)提供一定的给进力，并起导向作用。机体下端有两个铣轮组，每组两个铣轮。在铣轮上安有铣齿或滚刀，它们分别由潜水液压马达驱动，可绕水平轴作相对转动(可正、反转动)。

　　3铣槽机成槽施工流程

　　4 成槽泥浆工艺

　　4.1泥浆系统施工工艺

　　4.2 泥浆性能

　　护壁泥浆在使用前，应进行室内性能试验，施工过程中根据监控数据及时调整泥浆指标(如表1)。如果不能满足槽壁土体稳定，须对泥浆指标进行调整。

　　4.3 泥浆循环

　　随着地下连续墙开挖的完成，所用的膨润土泥浆将被加以循环，泥浆循环(见图4)，部分更换或是完全用新鲜的膨润土泥浆置换依需要所定，以达到浇注砼之前所需的性能标准。是否更换或循环的决定以所用的泥浆条件为准。除砂作业用利用泥浆箱上面的滤砂机进行。

　　4.4 泥浆储存

　　泥浆储存采用半埋式砖砌泥浆池。

　　盛装泥浆的泥浆池的容量应能满足成槽施工时的泥浆用量。同时考虑循环泥浆的存贮和废浆存放，本工程地下连续墙施工期间，泥浆池的容量设计为300m3，另外滤砂机配套泥浆箱可存放60m3泥浆。

　　4.5泥浆施工管理

　　成槽作业过程中，槽内泥浆液面应保持在不致泥浆外溢的最高液位，并且必须高出地下水位1m以上，成槽作业暂停施工时，泥浆面不应低于导墙顶面50cm。

　　5铣槽施工(如图5)

　　5.1 铣槽机铣槽

　　铣槽机是一个带有液压和电气控制系统的钢制框架，底部安装 3 个液压马达，水平向排列，两边马达分别带动两个装有铣齿的滚筒。铣槽时，两个滚筒低速转动，方向相反，其铣齿将地层围岩铣削破碎，中间液压马达驱动泥浆泵，通过铣轮中间的吸砂口将钻掘出的岩渣与泥浆排到地面泥浆站进行集中处理后返回槽段内,如此往复循环,直至终孔成槽。铣槽机的垂直度应与槽段轴线一致，并由两个独立的测斜仪监测，其数据由驾驶室内的电脑处理并显示在液晶屏上，从而驾驶员可随时监控并通过改变铣槽机的转速来实现对铣槽机垂直度的调整。

　　5.2 铣槽机施工特点

　　(1)混凝土

　　混凝土接头开挖二期槽段时，切削齿同时切削两侧一期槽段的已浇筑完成的混凝土。二期槽段切削后可形成紧密的混凝土与一期混凝土的连接(被切削后的混凝土表面足够粗糙)，确保连接密实度达到完美的标准。

　　(2)开挖过程中垂直度的监测与导正

　　液压双轮铣装备DMS电子系统可时刻监控液压双轮铣的工作参数及位置;专业器械装置可对垂直度的偏差及时进行修正。

　　(3)适应土层

　　液压双轮铣借助UCS阀，可适应强度达50～100MPa的各种土层或岩层。

　　(4)减轻对环境的影响

　　由于开挖过程噪音及产生的震动很小，不会对周边建筑造成影响。

　　(5)清洁施工

　　切削渣通过反循环系统并经过泥浆处理系统的分离可重复利用，分离出来的砂可运送至现场指定的渣土存放区或直接运出工地。

　　5.3 铣槽机施工连续墙的优势

　　(1)对地层的适应范围广，通过更换不同形式的铣刀轮及铣齿可满足不同地层的成槽铣削;

　　(2)施工效率高，较之抓斗、冲击反循环钻机等传统的成槽施工设备效率高出多倍，尤其在强度较大的硬岩地层优势更为突出;

　　(3)成槽精度高，孔形规则，铣轮在持续向下铣削过程中，其切削轨迹通过操作系统的电脑显示屏跟踪显示，对产生的倾斜或偏移利用X、Y方向纠偏板随时进行纠正，其精度控制在3‰，从而保证槽段的垂直度，为后期整片钢筋笼的下设提供了方便;

　　(4)铣轮切削的渣料及泥浆通过安装在铣轮架上的泥浆泵及管路输送至泥浆筛分系统，筛分后的泥浆又重复返回至切削槽段内，形成较为密闭的泥浆循环系统。泥浆筛分系统能独立的完成泥浆的处理，达到水下混凝土浇筑的要求;

　　(5)铣刀架的铣削方向可进行调整，即可平行也可垂直主机作业，对施工作业范围具有一定的适应性，且更有利于拐角槽段的铣削;

　　(6)铣削机构可稳定持续的进给工作，直至终孔成槽，全过程不会产生较大的冲击和震动，高速度、低噪音，大大降低了操作劳动强度;

　　(7)所有操作采用双电脑控制，自动反映所铣削槽段的垂直情况。对于各种故障实行自动报警模式，简化了各种操作程序和设备的检修力度，提高了操作的准确性和可控性;

　　(8)污染小、噪声小、占用场地小、移动方便，适合城市施工;

　　(9)清孔质量好、速度快：采用反循环系统只需半个小时清孔，泥浆含砂量能控制在1%左右，孔底基本上没有沉碴，使得砼浇筑时间大大缩短，200m3砼只需5个小时左右。

　　6铣槽机造孔常见事故的预防及处理

　　6.1导墙变形及破坏

　　(1)主要原因

　　a导墙设计制作的强度或刚度不足;b导墙的底部地层不稳发生坍塌或受到淘刷破坏;c作用于导墙的荷载过大;d导墙没有设置支撑或支撑遭受破坏。

　　(2)预防及处理措施

　　根据地基土的性质及导墙的荷载大小、作用方式等，做好导墙的设计和施工，对导墙地基进行加固处理，达到必要的承载力，在布置铣槽机时，尽可能使作用在导墙上的荷载分散在较广的作业地面上。并在作业过程中，避免铣削机架冲撞导墙，必要时对导墙设置支撑，并保证其具有足够的强度。

　　当导墙变形不大且尚未断裂时，可采取加强顶撑、减少荷载、用钢梁加固、用塑性混凝土等低强度材料封堵导墙底部等措施处理。

　　当导墙变形过大或已断裂时，一般应回填槽孔，将已变形、破坏部位的导墙拆除，重新建造导墙。当槽孔深度较大且接近完成时发生局部导墙破坏，为减少工期和经济损失，也可不回填槽孔，不恢复破坏部位的导墙，而采用沿墙轴方向架设大型型钢的方法继续施工。

　　6.2孔壁坍塌

　　(1)主要原因

　　a槽内泥浆漏失或泥浆循环时未能进行及时补充泥浆，槽内泥浆液面降至安全范围以下，导致泥浆静水压力过小;b泥浆性能不适应地质情况或泥浆质量差，无法起到固壁作用;c施工作业平台过低，地下水位过高或地下水流速过大;d地层松散、软弱，而未进行有效处理;e在处理地下障碍(如大孤石)时，所用方法不当;f每次铣削的单元槽段划分过长;g槽孔周围地表荷载过大或振动力过大;h槽孔施工时间过长或成孔后得不到及时浇注。

　　(2)预防及处理措施

　　修筑施工平台之前加密松散地基，提高其抗剪强度;特别是孔口以下 6m 以内的土体。导墙要牢固，能承受各种施工荷载，发生塌孔时导墙不会断裂。最好修建钢筋混凝土导墙。对槽孔划分要因地制宜具有针对性，在地层稳定性较差和渗漏量较大的部位采用较短的槽孔。采用适当的泥浆性能指标，保证泥浆的质量，防止废水流入槽内， 储备足够的泥浆和堵漏材料，发生大量漏浆时，及时堵漏和补浆，避免槽内浆面下降过多。保证孔口至少高于地下水位 2m。当孔口可能被淹时，用粘土回填槽孔，暂停施工。未完成的槽孔长时间搁置时，亦应回填粘土。

　　发生槽口坍塌且导墙断裂，孔深较小时应回填槽孔，拆除原有导墙，加固孔口土体后重建新导墙。成槽孔深较大时，为减少损失，可沿墙轴方向铺设数30 号以上的型钢跨过塌坑支承枕木铁轨，使钻机能继续工作，直至槽孔完成。

　　槽口坍塌但导墙尚未断裂。一般可采用下述方法处理：

　　a紧贴导墙外缘每隔断20～30 cm 向下斜插钢筋或钢管，并打入坍孔形成的斜坡体内，然后用袋装土封堵塌坑下部，用混凝土封堵塌坑上部;b沿墙轴方向跨过塌坑铺设数根 16～20 号型钢支承造孔设备，减轻导墙的荷载;c孔深较小时也可回填槽孔，下部用土料或砂砾料回填，上部用低标号混凝土或固化灰浆回填;然后重新开孔。 必要时重新划分槽孔，缩短槽孔长度。

　　6.3槽孔漏浆

　　(1)主要原因

　　a地层较松散，在砂砾石、大漂石等地层中存在较大孔隙;b铣削地段的基岩中存在溶洞、溶槽、断层、裂隙等渗漏通道;c地层中存在长期渗漏、管涌造成的集中渗漏通道;d槽孔内注入的泥浆的防渗性能差，达不到必要的性能指标。

　　(2)预防及处理措施

　　为防止槽孔漏浆，对槽孔两侧一定深度内土体进行振冲加密，在槽孔两侧预先进行高压喷射注浆或水泥灌浆，并使用防渗性能良好、粘度较大的固壁泥浆。在松散、漏失地层中钻进，应随时向孔内投入适量粘土并少抽砂，以增加孔底泥浆的稠度。漏失地层中单槽的主孔未打完时不得劈打副孔。必要时在泥浆中加入防漏失材料。

　　发生大量漏浆时应立即提升铣槽机头，中断造铣孔，迅速向槽孔内补充泥浆，保持浆面高度不低于导墙底部。并在泥浆中掺加膨润土、粉煤灰、锯末、棉子壳、纸屑、麻屑、人造纤维等堵漏材料。向孔底投放粘土、水泥、砂、碎石、粘土球等堵漏材料，并用机头捣实并挤入漏浆孔洞。

　　6.4.槽孔倾斜

　　(1)主要原因

　　a铣槽机槽前就位不正或安放不稳;b铣槽过程中遇到地层极不均匀、强度差异极大或陡坡岩面;c铣削混凝土接头孔时混凝土强度过高;d铣削操作不当，开孔不正，放绳过多，进尺过快。

　　(2)预防及处理措施

　　保证施工平台的修筑质量和铣槽机的安置就位准确平稳， 槽孔铣削开始前要在槽口放置导向架，并根据地质情况调整好铣削进给速度，并要时使用 X、Y两个方向的纠偏板进行方向纠偏，经常检查孔斜情况，发现问题及时处理。

　　孔斜超标严重时，一般需回填孔斜段后重新铣孔。回填材料可用较坚硬的块石或低标号混凝土。重新铣孔时须向与孔斜相反的方向适当移动铣孔中心，并注意轻打慢放，随时检查修孔效果，直至满足垂直度要求，利用液压铣槽机的测斜纠偏装置进行纠偏。

　　6.5铣削机头槽内卡阻

　　(1)主要原因

　　a停止铣削时，铣削头没有按照规定要求及时提出槽孔，以致槽孔泥浆中的钻碴沉淀时将钻具卡住;b地层中可能存在较多的漂石和孤石;c孔斜、孔曲过大，孔形不规整;d铣削头铣削进给过程中，上部孔壁可能掉落石块;e铣削头的形状和结构存在较大变形或失衡。

　　(2) 预防及处理措施

　　停止铣削时须将铣削机头提出孔外，至少提离孔底 2m，及时处理孔内的漂石、孤石或障碍物，铣削作业进给速度不要过快，保持孔形垂直和规则，检查铣刀架的形状和尺寸是否存在变形，必要时进行修整，当有塌孔迹象时，要尽快将铣削头提出孔口，以防卡阻或埋头。

　　查明铣削头卡阻的原因，确定适当的处理方法，避免处理不当损伤钢丝绳和铣刀架造成掉头。如果机头卡阻是由于泥浆中钻碴沉淀造成，可采用高压射水装置和空气升压法清除铣削头四周的碴土。若由于铣孔弯曲造成卡阻，可采纠偏板交替伸缩摆动，使被卡铣头脱离孔壁。在承载力许可的范围内用滑轮组或千斤顶增力提拉铣削头。

　　7 结语

　　铣槽机施工对周边环境影响较小，由于不存在对淤泥、淤泥质土层、沙层的震动，成功克服地层的震陷性，铣轮对岩土层的切削作用能最大限度的减少对周边岩土层的影响。在场地小文明施工要求较高的城市，铣槽机成槽质量高,效率大，值得在城市施工中推广采用。同时铣槽机在地铁连续墙中的应用也存在一定的缺陷：如对大于80MPa的地层效率明显减低，损耗加大，建议采用钻爆等辅助工艺成槽效益好;在成槽量大，场地够宽敞的情况下可采用“两钻一铣”的工艺，提高成槽效率;铣槽机配件方面，由于铣槽机齿占成本比重较大，在成槽过程中损耗较大，因此尽量采用国产化，可以大量节约成本。

　　参考文献：

　　[1]张纯东.液压双轮铣槽机施工技术在地铁车站连续墙中的应用.[J] .《现代企业文化》 2011.14(146~148)

　　[2]刘桂佳.采用双轮铣槽机施工地下连续墙.[J].《建筑机械化》2005.09.

　　[3] 周铁峰.双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用[J].《山西建筑》.2009.08(155~156)

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文章名称： 地下连续墙铣槽机成槽施工技术

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