雙輪銑成槽機(jī)技術(shù)初探摘 要:通過(guò)對(duì)雙輪銑成槽設(shè)備在國(guó)內(nèi)的水利、公路及地鐵等多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際施工案例的技術(shù)收集和調(diào)查,闡述其設(shè)備的施工原理、施工特性、優(yōu)缺點(diǎn)、與傳統(tǒng)施工工藝的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比以及其主要的技術(shù)要點(diǎn),必將得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞:雙輪銑成槽機(jī),刀具,接頭1 雙輪銑成槽機(jī)的發(fā)展 液壓雙輪銑槽機(jī)作為專用的地下連續(xù)墻施工設(shè)備,以其成槽施工效率高(較之抓斗法高2倍~3倍)、孔形規(guī)則(墻體垂直度可控制在3‰以下)、安全環(huán)保、適應(yīng)地層地質(zhì)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)已在發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用,我國(guó)1996年于三峽二期圍堰工程首次引進(jìn),在國(guó)內(nèi)先后被采用于多個(gè)重要工程,如水電工程小浪底工程、四川省冶勒水電站工程、穿黃項(xiàng)目、唐山大唐王灘電廠,公路工程有珠江黃埔大橋,地鐵工程有深圳地鐵一期工程3B標(biāo)段老街站、廣州地鐵黃沙站等。但受施工成本、設(shè)備數(shù)量限制未在國(guó)內(nèi)全面推廣。2 雙輪銑成槽機(jī)與傳統(tǒng)成槽設(shè)備之間的差異2.1 雙輪銑的主要工作原理 雙輪銑設(shè)備的成槽原理是通過(guò)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下部?jī)蓚€(gè)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng),水平切削、破碎地層,采用反循環(huán)出碴。最大成槽深度可達(dá)150m,一次成槽厚度在800mm~2800mm之間。國(guó)內(nèi)常用的雙輪銑設(shè)備主要有德國(guó)寶娥公司、意大利卡沙特蘭地地基設(shè)備有限公司、法國(guó)索萊唐日公司銑削式成槽機(jī),成槽原理基本相同,現(xiàn)就以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有較大的德國(guó)寶娥公司生產(chǎn)的BC36型雙輪銑成槽機(jī)為例介紹其基本工作原理。 雙輪銑設(shè)備主要由三部分組成:起重設(shè)備、銑槽機(jī)、泥漿制備及篩分系統(tǒng)等。 主要工作部位為銑刀架,高12m、重36t帶有液壓和電氣控制系統(tǒng)的鋼制框架,下部安裝3個(gè)液壓馬達(dá),水平向排列,兩邊馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)裝有銑齒的銑輪。銑槽時(shí),兩個(gè)銑輪低速轉(zhuǎn)動(dòng),方向相反,其銑齒將地層圍巖銑削破碎,中間液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)泥漿泵,通過(guò)銑輪中間的吸砂口將鉆掘出的巖渣與泥漿混合物排到地面泥漿站進(jìn)行集中除砂處理、然后將凈化后的泥漿返回槽段內(nèi),如此往復(fù)循環(huán),直至終孔成槽。雙輪銑施工工藝見圖1。
雙輪銑槽機(jī)的銑頭部分安裝了一定數(shù)量的、用于采集各類數(shù)據(jù)的傳感器,操作人員可以通過(guò)觸摸屏,很直觀地看到雙輪銑槽機(jī)的工作狀態(tài)(銑頭的偏直狀況、銑削的深度、銑頭受到的阻力),并進(jìn)行相應(yīng)的操作。操作員可以針對(duì)不同土層設(shè)定銑頭的下降速度,通過(guò)控制銑頭所受的壓力來(lái)減少在銑頭沿高度的左右兩側(cè)各安裝2塊導(dǎo)向板,前后兩側(cè)各安裝4塊糾偏板。在地層多變地區(qū),銑頭在銑削時(shí),往往會(huì)使前后、左右的刮刀產(chǎn)生受力不同的情況,造成銑頭傾斜,從而引起槽孔的偏斜。此時(shí),操作員通過(guò)觸摸屏,控制液壓千斤頂系統(tǒng)伸出或縮回導(dǎo)向板、糾偏板,調(diào)整銑頭的姿態(tài),并調(diào)慢銑頭下降速度,從而有效地控制了槽孔的垂直度。 雙輪銑槽機(jī)可以在任何地層中開挖槽孔,不僅開挖槽孔的速度比液壓抓斗快,而且槽孔的垂直度高;它還帶有電子指示儀,可自動(dòng)記錄孔深、孔斜等情況,并通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái),在槽孔施工完成后,自動(dòng)保存的測(cè)斜記錄可全部打印出來(lái),即可作為工程測(cè)斜資料。因此,液壓雙輪銑槽機(jī)是在硬土層中構(gòu)筑地下連續(xù)墻的先進(jìn)設(shè)備。2.2 雙輪銑的主要優(yōu)缺點(diǎn) 1)對(duì)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。 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1m3/h~2m3/h。 3)孔形規(guī)則(墻體垂直度可控制在3‰以下)。 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。 5)排碴同時(shí)即清孔換漿,減少了混凝土澆筑準(zhǔn)備時(shí)間。 6)自動(dòng)記錄儀監(jiān)控全施工過(guò)程,同時(shí)全部記錄。 7)低噪音、低振動(dòng),可以貼近建筑物施工。 但同時(shí)由于工藝和設(shè)備限制其存在一定的局限性: 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。 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。 3)對(duì)地層中的鐵器掉落或原有地層中存在的鋼筋等比較敏感。 4)設(shè)備維護(hù)復(fù)雜且費(fèi)用高。 5)設(shè)備自重較大對(duì)場(chǎng)地硬化條件要求較傳統(tǒng)設(shè)備高。2.3 雙輪銑和傳統(tǒng)施工工藝的施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比 雙輪銑設(shè)備施工進(jìn)度與傳統(tǒng)的抓槽機(jī)和沖孔機(jī)在土層、砂層等軟弱地層中優(yōu)勢(shì)并不十分明顯,大約為抓槽機(jī)的2倍~3倍,抓槽機(jī)成孔效率約在10m3/h,雙輪銑成槽速度在此種地層中效率在20m3/h~30m3/h。一旦進(jìn)入巖段,雙輪銑就顯出其優(yōu)勢(shì),在巖層段選擇合適刀具,在中風(fēng)化巖層中(60MPa以下),施工效率可達(dá)10m3/h,在微風(fēng)巖層(60MPa~120MPa)中可達(dá)1m3/h~2m3/h。在此種地層中抓槽機(jī)基本無(wú)法使用,必須采用沖樁機(jī)來(lái)完成,沖孔速度在中風(fēng)化巖層中約每臺(tái)班4m~6m,效率在0.3m3~0.5m3,若在微風(fēng)化地層中鉆進(jìn)就異常困難,每臺(tái)班進(jìn)尺僅能維持在幾十公分上下,效率極低。 成本上的分析對(duì)比:雙輪銑成槽成本根據(jù)地層不同,約在1000元/m3~1500元/m3,是正常施工工藝的1.5倍~2倍,在軟弱地層沒(méi)有優(yōu)勢(shì),但在連續(xù)墻深度大、精度要求高、巖性較硬的地層,方顯優(yōu)勢(shì)。3 雙輪銑成槽機(jī)的主要技術(shù)要點(diǎn)3.1 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、錐齒和滾齒。3.2 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(guó)內(nèi)目前常用的接頭方式主要有兩種:雙輪銑套銑接頭(平接)和工字鋼接頭,以前者為居多(目前調(diào)查的僅有一例采用工字鋼接頭),從各工程實(shí)例分析,兩種均能滿足防滲和圍護(hù)要求。 1)雙輪銑套銑接頭(平接)。主要工序?yàn)?在進(jìn)行I序槽孔開挖時(shí),超出接頭孔中心線10cm~20cm,Ⅱ序槽孔開挖時(shí),必須將I序槽孔超出接頭孔中心線10cm~20cm的混凝土用雙輪銑銑削干凈,形成新鮮的混凝土接觸面,然后澆筑二期混凝土。 主要使用的工程有三峽二期工程防滲墻、小浪底工程、黃沙站、穿黃項(xiàng)目、黃埔大橋和大唐淺灣電站等。 2)工字鋼接頭。工字鋼接頭施工目前僅有深圳老街車站使用,老街站地下連續(xù)墻之間的接頭設(shè)計(jì)采用700mm×350mm×10mm的工字鋼搭接。首先施工兩端裝有工字鋼的雙雌槽段,然后將相鄰的雌雄槽段或者雙雄槽段的鋼筋籠吊放至接頭處進(jìn)行搭接。 除了常規(guī)的雙輪銑成槽順序外增加接頭刷洗工序,因?yàn)樨Q向的接頭浸沒(méi)在泥漿中,同時(shí)也偶有外逸的混凝土,這樣接頭的表面就不可避免地受到污染及粘上雜物,在澆筑混凝土之前必須使用裝有鋼絲刷的接頭刷來(lái)清理干凈。 綜上所述,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,不僅適應(yīng)強(qiáng)、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(chǎng)拓展和國(guó)產(chǎn)化深化,必將成為地下工程中的中堅(jiān)力量。參考文獻(xiàn):[1]朱思聞.液壓雙輪銑槽機(jī)地下連續(xù)墻施工技術(shù)[J].上海隧道,2005(1):18-21.[2]潘家錚.對(duì)二期圍堰建設(shè)的評(píng)價(jià)[J].中國(guó)三峽建設(shè),1999(5):1-5.
雙輪銑槽機(jī)的銑頭部分安裝了一定數(shù)量的、用于采集各類數(shù)據(jù)的傳感器,操作人員可以通過(guò)觸摸屏,很直觀地看到雙輪銑槽機(jī)的工作狀態(tài)(銑頭的偏直狀況、銑削的深度、銑頭受到的阻力),并進(jìn)行相應(yīng)的操作。操作員可以針對(duì)不同土層設(shè)定銑頭的下降速度,通過(guò)控制銑頭所受的壓力來(lái)減少在銑頭沿高度的左右兩側(cè)各安裝2塊導(dǎo)向板,前后兩側(cè)各安裝4塊糾偏板。在地層多變地區(qū),銑頭在銑削時(shí),往往會(huì)使前后、左右的刮刀產(chǎn)生受力不同的情況,造成銑頭傾斜,從而引起槽孔的偏斜。此時(shí),操作員通過(guò)觸摸屏,控制液壓千斤頂系統(tǒng)伸出或縮回導(dǎo)向板、糾偏板,調(diào)整銑頭的姿態(tài),并調(diào)慢銑頭下降速度,從而有效地控制了槽孔的垂直度。 雙輪銑槽機(jī)可以在任何地層中開挖槽孔,不僅開挖槽孔的速度比液壓抓斗快,而且槽孔的垂直度高;它還帶有電子指示儀,可自動(dòng)記錄孔深、孔斜等情況,并通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái),在槽孔施工完成后,自動(dòng)保存的測(cè)斜記錄可全部打印出來(lái),即可作為工程測(cè)斜資料。因此,液壓雙輪銑槽機(jī)是在硬土層中構(gòu)筑地下連續(xù)墻的先進(jìn)設(shè)備。2.2 雙輪銑的主要優(yōu)缺點(diǎn) 1)對(duì)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。 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1m3/h~2m3/h。 3)孔形規(guī)則(墻體垂直度可控制在3‰以下)。 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。 5)排碴同時(shí)即清孔換漿,減少了混凝土澆筑準(zhǔn)備時(shí)間。 6)自動(dòng)記錄儀監(jiān)控全施工過(guò)程,同時(shí)全部記錄。 7)低噪音、低振動(dòng),可以貼近建筑物施工。 但同時(shí)由于工藝和設(shè)備限制其存在一定的局限性: 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。 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。 3)對(duì)地層中的鐵器掉落或原有地層中存在的鋼筋等比較敏感。 4)設(shè)備維護(hù)復(fù)雜且費(fèi)用高。 5)設(shè)備自重較大對(duì)場(chǎng)地硬化條件要求較傳統(tǒng)設(shè)備高。2.3 雙輪銑和傳統(tǒng)施工工藝的施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比 雙輪銑設(shè)備施工進(jìn)度與傳統(tǒng)的抓槽機(jī)和沖孔機(jī)在土層、砂層等軟弱地層中優(yōu)勢(shì)并不十分明顯,大約為抓槽機(jī)的2倍~3倍,抓槽機(jī)成孔效率約在10m3/h,雙輪銑成槽速度在此種地層中效率在20m3/h~30m3/h。一旦進(jìn)入巖段,雙輪銑就顯出其優(yōu)勢(shì),在巖層段選擇合適刀具,在中風(fēng)化巖層中(60MPa以下),施工效率可達(dá)10m3/h,在微風(fēng)巖層(60MPa~120MPa)中可達(dá)1m3/h~2m3/h。在此種地層中抓槽機(jī)基本無(wú)法使用,必須采用沖樁機(jī)來(lái)完成,沖孔速度在中風(fēng)化巖層中約每臺(tái)班4m~6m,效率在0.3m3~0.5m3,若在微風(fēng)化地層中鉆進(jìn)就異常困難,每臺(tái)班進(jìn)尺僅能維持在幾十公分上下,效率極低。 成本上的分析對(duì)比:雙輪銑成槽成本根據(jù)地層不同,約在1000元/m3~1500元/m3,是正常施工工藝的1.5倍~2倍,在軟弱地層沒(méi)有優(yōu)勢(shì),但在連續(xù)墻深度大、精度要求高、巖性較硬的地層,方顯優(yōu)勢(shì)。3 雙輪銑成槽機(jī)的主要技術(shù)要點(diǎn)3.1 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、錐齒和滾齒。3.2 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(guó)內(nèi)目前常用的接頭方式主要有兩種:雙輪銑套銑接頭(平接)和工字鋼接頭,以前者為居多(目前調(diào)查的僅有一例采用工字鋼接頭),從各工程實(shí)例分析,兩種均能滿足防滲和圍護(hù)要求。 1)雙輪銑套銑接頭(平接)。主要工序?yàn)?在進(jìn)行I序槽孔開挖時(shí),超出接頭孔中心線10cm~20cm,Ⅱ序槽孔開挖時(shí),必須將I序槽孔超出接頭孔中心線10cm~20cm的混凝土用雙輪銑銑削干凈,形成新鮮的混凝土接觸面,然后澆筑二期混凝土。 主要使用的工程有三峽二期工程防滲墻、小浪底工程、黃沙站、穿黃項(xiàng)目、黃埔大橋和大唐淺灣電站等。 2)工字鋼接頭。工字鋼接頭施工目前僅有深圳老街車站使用,老街站地下連續(xù)墻之間的接頭設(shè)計(jì)采用700mm×350mm×10mm的工字鋼搭接。首先施工兩端裝有工字鋼的雙雌槽段,然后將相鄰的雌雄槽段或者雙雄槽段的鋼筋籠吊放至接頭處進(jìn)行搭接。 除了常規(guī)的雙輪銑成槽順序外增加接頭刷洗工序,因?yàn)樨Q向的接頭浸沒(méi)在泥漿中,同時(shí)也偶有外逸的混凝土,這樣接頭的表面就不可避免地受到污染及粘上雜物,在澆筑混凝土之前必須使用裝有鋼絲刷的接頭刷來(lái)清理干凈。 綜上所述,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,不僅適應(yīng)強(qiáng)、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(chǎng)拓展和國(guó)產(chǎn)化深化,必將成為地下工程中的中堅(jiān)力量。參考文獻(xiàn):[1]朱思聞.液壓雙輪銑槽機(jī)地下連續(xù)墻施工技術(shù)[J].上海隧道,2005(1):18-21.[2]潘家錚.對(duì)二期圍堰建設(shè)的評(píng)價(jià)[J].中國(guó)三峽建設(shè),1999(5):1-5.
