沖銑法（潛孔錘+雙輪銑）工藝在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用

王曉宇

摘 要：文章結(jié)合長(zhǎng)沙市軌道交通4號(hào)線一標(biāo)湖南大學(xué)地鐵站地下連續(xù)墻施工的工程實(shí)例，從幾種不適宜的施工工藝嘗試到最終確定選擇潛孔錘+雙輪銑的施工工藝的過(guò)程，總結(jié)出施工此類入硬巖地下連續(xù)墻的功效、方法。

關(guān)鍵詞：沖銑法；地下連續(xù)墻；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）12-0170-02

Abstract： Based on the engineering example of underground continuous wall construction of subway station of Hunan University on Line 4 of Changsha Rail Transit， this paper attempts from several unsuitable construction techniques to the process of choosing the construction technology of DTH hammer plus double wheel milling. The effect and method of constructing this kind of underground continuous wall into hard rock are summarized.

Keywords： flushing milling method； underground continuous wall； application

1 工程簡(jiǎn)介

湖南大學(xué)站為長(zhǎng)沙軌道交通4號(hào)線一期工程的第12個(gè)站。車站位于麓山路與牌樓路交叉口，沿麓山路鋪設(shè)，車站呈南北走向。湖南大學(xué)站為地下兩層島式站臺(tái)車站，車站結(jié)構(gòu)主體總長(zhǎng)215m，標(biāo)準(zhǔn)寬度20.7m。車站主體連續(xù)墻共計(jì)82幅，墻厚為800mm，標(biāo)準(zhǔn)幅寬度為6米，墻深從22米～28米不等，地下連續(xù)墻槽段間采用工字鋼板接頭連接。

2 幾種不適宜湖南大學(xué)站地連墻施工工藝介紹

2.1 液壓抓斗+沖擊鉆工藝施工情況

2015年12月20日進(jìn)場(chǎng)6臺(tái)沖擊鉆，分別在E8-22、E8-27及E8-31槽進(jìn)行試鉆，其施工情況如下：

根據(jù)沖擊鉆試鉆情況，開(kāi)孔8孔，僅圓錘成孔2孔，成孔率為25%，且施工質(zhì)量不能保證，成孔成功后，方錘因偏孔頻繁卡錘等原因無(wú)法完成成槽作業(yè)，僅參考現(xiàn)場(chǎng)已成孔功效，按每幅需8孔考慮，圓孔引孔時(shí)間就達(dá)到80天/幅，且現(xiàn)場(chǎng)沖擊鉆錘頭無(wú)法承受巖石強(qiáng)度，修焊時(shí)間一度達(dá)到成孔作業(yè)總時(shí)間的70%以上，沖擊鉆成槽工藝無(wú)法滿足工期、質(zhì)量等多方面要求，繼續(xù)試驗(yàn)無(wú)法有效改善功效的情況下，于2016年2月份停工退場(chǎng)。

2.2 旋挖鉆（引孔）+沖擊鉆（修邊）工藝施工情況

由于液壓抓斗配合沖擊鉆施工無(wú)法滿足施工要求，2016年1月24日進(jìn)場(chǎng)徐工XR360旋挖鉆機(jī)1臺(tái)配合液壓抓斗施工。其施工情況如下：

2016年1月24日進(jìn)場(chǎng)施工E8-18-8孔，施工至1月30日，進(jìn)尺23.5m，完成該孔施工。累計(jì)消耗旋挖鉆鉆頭28個(gè)，入巖后平均進(jìn)尺為1.73m/天。

根據(jù)E8-18-8孔計(jì)算旋挖鉆機(jī)成孔功效為7天/孔，每副地下連續(xù)墻需完成鉆孔8孔，則單機(jī)成槽功效為56天。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際范圍，最多可配置旋挖鉆機(jī)10臺(tái)，則成槽功效為5.6天/幅。采用液壓抓斗配合旋挖鉆施工湖南大學(xué)站地下連續(xù)墻施工工期為460天，預(yù)計(jì)將消耗鉆頭約18368個(gè)。

2.3 潛孔錘（打排孔）+沖擊鉆（修邊）施工情況

由于之前試用了多種施工方案均無(wú)法成槽，并且銑槽機(jī)施工成本較高。2016年6月份，又進(jìn)場(chǎng)TQZ800A潛孔錘1臺(tái)配合4臺(tái)沖擊鉆施工。施工情況如下：首先利用潛孔錘打排孔，相鄰兩孔外邊間距為200mm。然后上方錘修孔，方錘修孔過(guò)程中受不規(guī)則排孔及巖層影響，旋轉(zhuǎn)卡錘偏孔現(xiàn)象更為嚴(yán)重，同時(shí)處理卡錘浪費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的潛孔錘+沖擊鉆施工，仍然沒(méi)有施工完成一幅槽，最終以失敗告終。

3 常規(guī)的地連墻成槽設(shè)備施工受限的原因分析

巖性分析：

（1）巖層段巖性多變，泥巖、石英砂巖、灰?guī)r等巖層呈不規(guī)則分布。

（2）巖性軟硬差異大，鉆孔過(guò)程中極易出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象。

（3）巖層面起伏變化大，在溝槽范圍單孔成孔過(guò)程中易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。

（4）灰?guī)r溶洞發(fā)育，對(duì)施工帶來(lái)諸多困難如偏孔、掉鉆、卡鉆、塌孔，盡管施工前已對(duì)巖溶范圍進(jìn)行預(yù)注漿處理，由于注漿體強(qiáng)度與巖體強(qiáng)度相差較大，沖擊鉆施工過(guò)程中仍會(huì)存在偏孔、塌孔卡鉆現(xiàn)象，成孔質(zhì)量難以保證。

4 優(yōu)化施工工藝及處理措施（潛孔錘+雙輪銑槽機(jī)）

4.1 BC40型雙輪銑槽機(jī)組成

BC40型雙輪銑槽機(jī)主要由三部分組成：銑具、主機(jī)、泥漿設(shè)備及篩分設(shè)備等。

4.2 潛孔錘工作原理

潛孔錘鉆機(jī)主要以長(zhǎng)螺旋多功能樁機(jī)（或旋挖樁機(jī)）做樁架，以長(zhǎng)螺旋動(dòng)力頭（或旋挖樁機(jī)動(dòng)力頭）做旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，在特質(zhì)的鉆桿下懸掛風(fēng)動(dòng)式潛孔錘，潛孔錘沖擊破碎巖石的同時(shí)，動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿及潛孔錘進(jìn)行適度的鉆壓與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，既能研磨刻碎巖石，又能使?jié)摽族N擊打位置不停的變化，使?jié)摽族N底部的合金突出點(diǎn)每次都擊打在不同的位置，風(fēng)動(dòng)潛孔錘的空氣既能冷卻鉆頭又能將破碎的巖屑吹離孔底并排出孔口，達(dá)到快速破碎巖石的作用。

4.3 潛孔錘+雙輪銑施工工藝流程

（1）成槽機(jī)挖至巖土分界面。潛孔錘在黏土層施工時(shí)，黏土等雜物容易堵塞鉆頭下部出氣孔，并且由于黏土粘性太強(qiáng)，包裹鉆桿，很容易卡鉆，使?jié)摽族N工作效率降低，故先挖后錘。

（2）潛孔錘根據(jù)槽段形式布孔，以槽厚800mm，槽寬6000mm標(biāo)準(zhǔn)幅為例可以打4個(gè)800mm的圓孔（連接幅和閉合幅的引孔位置適當(dāng)調(diào)整），兩孔外邊距離為2.8～2.9m。如下圖所示：

圖1

（3）引孔后雙輪銑施工時(shí)銑輪底部可形成凌空面，同時(shí)破壞了巖層的整體結(jié)構(gòu)，可大大提升雙輪銑施工效率，降低雙輪銑材料損耗。為防止偏槽，雙輪銑施工時(shí)先施工兩側(cè)，再施工中間。

4.4 雙輪銑施工

（1）由于潛孔錘引孔垂直度不能完全保證，故雙輪銑在施工時(shí)經(jīng)常遇到潛孔錘引孔偏等情況。一般雙輪銑施工至巖土分界面時(shí)降低速度，充分利用導(dǎo)向架，糾偏板及時(shí)糾偏，保證垂直度。

（2）雙輪銑施工連接槽或閉合槽時(shí)經(jīng)常遇到打工字鋼情況，此時(shí)如果硬銑將對(duì)銑槽機(jī)齒輪箱損傷較大，并且銑齒消耗增大，銑槽效率降低。應(yīng)該及時(shí)采取措施，根據(jù)湖南大學(xué)站工地施工經(jīng)驗(yàn)，采取比較好用的措施就是下接頭箱擋在銑槽機(jī)銑架和工字鋼之間，效果比較好。

（3）雙輪銑施工連接槽或閉合槽時(shí)經(jīng)常遇到一期槽回填的沙袋堵管，此時(shí)銑槽將會(huì)極大降低銑槽效率，根據(jù)湖南大學(xué)站施工經(jīng)驗(yàn)，一期槽施工完成后應(yīng)及時(shí)用沖擊錘沖沙包孔，并在沖擊錘錘頭頂部焊接鋼筋，沖擊錘上下反復(fù)撈出回填袋子，直至撈完為止，這樣可以大大減少沙袋堵管次數(shù)。

4.5 雙輪銑+潛孔錘施工的主要優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)其工作原理和與傳統(tǒng)連續(xù)墻成槽設(shè)備的對(duì)比，表現(xiàn)出雙輪銑成槽主要有以下工作優(yōu)點(diǎn)和特性：

（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(kāi)挖。

（2）鉆進(jìn)效率高，在松散地層中鉆進(jìn)效率20～40m3/h，不引孔在中硬巖石中鉆進(jìn)效率0.8～1m3/h，引孔后效率有大幅度提高。

（3）孔形規(guī)則（墻體垂直度可控制在3‰以下）。

4.6 潛孔錘引孔前后雙輪銑施工效率對(duì)比

（1）相近兩幅槽對(duì)比。取相近兩幅槽W8-34第一刀和W8-29槽第一刀進(jìn)行對(duì)比，其中W8-34槽第一刀用直徑800mm潛孔錘引孔2個(gè)，W8-29槽第一刀未引孔，數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

（2）綜合對(duì)比。湖南大學(xué)站總計(jì)82幅地下連續(xù)墻，其中有13幅未引孔雙輪銑直接施工，其余69幅經(jīng)過(guò)引孔后雙輪銑再行施工，結(jié)果如下：a.工期對(duì)比：13幅墻施工用時(shí)75天，69幅墻施工用時(shí)175天。b.產(chǎn)量對(duì)比：13幅墻方量1351立方，69幅幅方量6069立方。c.主要消耗件對(duì)比：13幅墻消耗截齒6504個(gè)，69幅墻消耗截齒10596個(gè)。d.每刀平均速度對(duì)比：13幅墻平均速度為0.3m/h-0.5m/h，69幅墻平均速度為0.8m/h-1.8m/h。

通過(guò)以上對(duì)比可以得出，雙輪銑施工潛孔錘引孔過(guò)后槽段比施工未引孔的槽段，功效、工期都提高2～3倍左右，損耗降低2～3倍左右。

5結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于常見(jiàn)的沖擊鉆、旋挖鉆機(jī)、潛孔錘、雙輪銑槽機(jī)的入巖設(shè)備，它們的入巖效率不同，同一巖層采用不同引孔設(shè)備帶來(lái)的效果可能有著很大區(qū)別。故在工期比較緊張的情況下，遇到類似巖層的施工方法可以考慮潛孔錘+雙輪銑的施工工藝。

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