雙輪銑槽機(jī)在城市基坑工程上的應(yīng)用

為例 陸鴻飛

摘 要 當(dāng)前在我國(guó)常用的地下連續(xù)墻成槽工藝主要為沖擊鉆、旋挖鉆、液壓抓斗成槽和雙輪銑成槽工藝，由于考慮到工程現(xiàn)場(chǎng)施工成本及設(shè)備數(shù)量的原因，液壓抓斗成槽工藝在基坑工程上較為常見(jiàn)，但由于設(shè)備受地質(zhì)條件約束大、施工速度慢等原因，人們就逐漸開始考慮雙輪銑成槽工藝，隨著國(guó)產(chǎn)雙輪銑槽機(jī)的制造，這一先進(jìn)的施工技術(shù)也開始廣泛地應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 城市基坑施工;雙輪銑成槽;望江路隧道;CSM工法

1研究背景

隨著地下連續(xù)墻施工工藝應(yīng)用于國(guó)內(nèi)基坑工程之中，相關(guān)的施工設(shè)備也逐漸被引入，考慮到液壓成槽工藝較為經(jīng)濟(jì)，在工程上也較為常見(jiàn)，但液壓成槽機(jī)受地質(zhì)條件的約束比較大，在施工時(shí)面臨地質(zhì)中有堅(jiān)硬巖石且范圍較大時(shí)，易于出現(xiàn)成槽位置偏移、成樁速度緩慢等問(wèn)題，使得施工的效率低下、成樁質(zhì)量存在問(wèn)題、施工工期延誤等情況時(shí)常發(fā)生。但我國(guó)采用的雙輪銑槽機(jī)大多產(chǎn)自歐洲，一套進(jìn)口的雙輪銑售價(jià)非常高，市場(chǎng)租賃價(jià)也比較貴，且維修保養(yǎng)的成本也比較高，這樣就讓地下連續(xù)墻雙輪銑槽施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)的基坑工程領(lǐng)域中還沒(méi)有得到很好的應(yīng)用。

但從2018年起純國(guó)產(chǎn)雙輪銑槽機(jī)的研制成功，設(shè)備的制造價(jià)格降低了約60%，大大降低了地下連續(xù)墻租賃和維護(hù)成本，于是乎雙輪銑槽施工技術(shù)也慢慢地應(yīng)用于城市基坑工程之中。

隨著城市的高速發(fā)展，為提高城市的綜合承載能力，地下空間建設(shè)也進(jìn)入高速發(fā)展的階段，基礎(chǔ)工程建設(shè)在其中起到至關(guān)重要的作用，城市中心城區(qū)的地鐵車站、地下越江隧道等工程的基坑深度已普遍達(dá)到了30～40米，部分基坑深度還超過(guò)了60米，如果只使用單一的液壓抓斗成槽工藝將大大減緩施工進(jìn)度和成槽質(zhì)量，在硬質(zhì)巖土地層中更是無(wú)法施工，而雙輪銑槽機(jī)的出現(xiàn)大大緩解了這種尷尬，雙輪銑槽機(jī)適用地層廣泛，在硬質(zhì)巖土地層中更是發(fā)揮了巨大的作用，上海中心大廈等重點(diǎn)工程也運(yùn)用了這種設(shè)備，高效地保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量[1]。

2工程概況

杭州市望江路隧道工程位于杭州市區(qū)西興大橋和復(fù)興大橋之間，隧道的起始點(diǎn)坐落于上城區(qū)沙地路口北側(cè)五十米，隧道沿望江東路向南敷設(shè)，下穿錢江路、新塘河、之江路和江北防洪大堤、錢塘江、江南防洪大堤、聞濤路、濱盛路等后于丹鳳路南側(cè)二十米處到達(dá)終點(diǎn)。

江南明挖段長(zhǎng)475米，明挖段開挖深度1.1米～22.2米，寬度22.7米～36米，盾構(gòu)井挖深25.4米，寬度38米。根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果顯示，由于錢塘江南岸受錢塘江潮涌影響泥沙堆積而成，故地下地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水水量大、水位高，基坑周邊的建筑物較為密集，且離基坑邊緣較近，建筑高度較高，施工場(chǎng)地較為松軟，不利于大型機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)施工。該施工區(qū)域存在多個(gè)夾層，施工難度大，成樁深度難以保證。特殊巖土中的人工填土、軟土（淤泥或淤泥質(zhì)土）層的存在可能影響樁身垂直度，甚至可能發(fā)生斷樁現(xiàn)象[2]。

3設(shè)備施工原理

雙輪銑槽機(jī)裝設(shè)有兩個(gè)銑輪，由自身的液壓馬達(dá)傳送帶動(dòng)兩個(gè)銑輪做由外向內(nèi)的垂直運(yùn)轉(zhuǎn)，銑輪通過(guò)調(diào)整鋸齒尺寸來(lái)保證切削泥土及堅(jiān)硬巖石順利進(jìn)行，鋸齒將泥土及巖石破碎成小塊，在槽內(nèi)混合提前制拌好標(biāo)準(zhǔn)配合比的泥漿，由雙輪銑槽機(jī)內(nèi)置的壓縮空氣泵將混合泥漿液體泵送到地面的篩分系統(tǒng)，將石塊過(guò)濾篩分出來(lái)，泥漿重新制成標(biāo)準(zhǔn)配合比，并將重新制成的泥漿泵送回槽內(nèi)，再重復(fù)上述步驟，直至成槽完成。

4成槽施工時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。①在松軟淺土地層中優(yōu)勢(shì)不明顯，但在中硬強(qiáng)度的巖石中施工效率極高，在深度進(jìn)入巖石層時(shí)雙輪銑成槽工藝施工效率是液壓抓斗工藝的4～5倍。②液壓成槽機(jī)最佳施工深度為地表下40米內(nèi)，而雙輪銑槽機(jī)最佳施工深度可達(dá)近百米。③雙輪銑槽機(jī)對(duì)施工場(chǎng)地強(qiáng)度的需求較低，鋪設(shè)鋼板亦可自由行走，機(jī)械轉(zhuǎn)向較為靈活，而液壓成槽機(jī)在施工前需要對(duì)施工場(chǎng)地提前進(jìn)行硬化，滿足強(qiáng)度要求后才允許上機(jī)施工，硬化強(qiáng)度不足極易引起設(shè)備傾斜甚至于傾覆，大大影響施工進(jìn)度。④雙輪銑槽機(jī)成槽時(shí)間相對(duì)較短，在成槽過(guò)程中就已進(jìn)行清孔換漿工序，大大減少了后續(xù)施工的工序銜接時(shí)間，較好地保證了成樁質(zhì)量。⑤雙輪銑槽機(jī)在設(shè)備中有著DMS系統(tǒng)，可以通過(guò)X、Y、Z軸的監(jiān)控，及時(shí)對(duì)垂直度進(jìn)行調(diào)整。⑥雙輪銑槽機(jī)運(yùn)行過(guò)程中噪音低、震動(dòng)小，對(duì)周邊既有建筑物影響小，適合在城市中心城區(qū)地鐵、隧道施工。

（2）缺點(diǎn)。①雙輪銑槽機(jī)自身配套設(shè)備較多，對(duì)場(chǎng)地的大小要求較大，且拼裝、調(diào)試時(shí)間較長(zhǎng)，需要提前準(zhǔn)備。②設(shè)備租賃費(fèi)用較高，在中、微風(fēng)化巖層中施工時(shí)磨損較為嚴(yán)重，個(gè)別零部件維修成本高。③每段的幅寬一致，對(duì)于“Z”型、“L”型等異型幅，雙輪銑槽機(jī)無(wú)法施工，需引進(jìn)其他設(shè)備施工。④雙輪銑槽機(jī)設(shè)備高度隨開槽深度增加而增加，不宜用于高架下等受限空間施工。

5在基坑工程中的應(yīng)用

雙輪銑槽機(jī)已廣泛應(yīng)用于地鐵、隧道、高層建筑等深基坑地下連續(xù)墻之中，但在基坑工程中，相比液壓成槽工藝，雙輪銑槽還可作為擋土墻、止水帷幕、地基加固、盾構(gòu)進(jìn)出洞土體加固等施工，大大減少了大型設(shè)備的運(yùn)輸、安拆時(shí)間及成本，對(duì)施工工期的節(jié)省起著至關(guān)重要的作用。

在基坑支護(hù)施工中，較為常用的施工工藝為SMW工法、TRD工法，而CSM工法實(shí)際應(yīng)用較少，但隨著雙輪銑槽機(jī)的廣泛應(yīng)用，我相信CSM工法應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越常見(jiàn)。銑削深層攪拌技術(shù)（CSM工法）作為一種新型的深層攪拌技術(shù)，結(jié)合了SMW工法和TRD工法的優(yōu)勢(shì)方面，利用雙輪銑槽機(jī)垂直攪拌的特點(diǎn)，將施工土體與水泥漿充分?jǐn)嚢瑁蓸渡疃瓤蛇_(dá)50米，相比SMW工法施工，不會(huì)形成冷縫，大大降低了基坑滲漏水的風(fēng)險(xiǎn)，還可根據(jù)施工條件變化，合理調(diào)整施工槽段，由于成槽厚度一致，不存在樁體的薄弱面，可根據(jù)地下情況對(duì)型鋼位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。雙輪銑槽機(jī)因其設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、占地小的特點(diǎn)，可與型鋼插入工序同時(shí)進(jìn)行，大大加快了施工進(jìn)度。雙輪銑槽機(jī)還可根據(jù)土質(zhì)變化調(diào)整銑頭，土質(zhì)較為松軟時(shí)，可使用拌和能力較強(qiáng)的四齒銑頭，而土質(zhì)較為密實(shí)時(shí)，可用切削能力較強(qiáng)三齒銑頭。

江南主線（YK2+940-YK3+055）基坑開挖深度10米～18米，采用雙輪銑水泥土攪拌墻（CSM工法），內(nèi)插型鋼尺寸為700*300*13*24，型鋼長(zhǎng)37.05米，雙輪銑攪拌墻墻體寬度0.85米、單幅寬度2.8米、幅間搭接0.4米，型鋼密插。

在進(jìn)行銑削深層攪拌技術(shù)（CSM工法）時(shí)需注意：

（1）成槽的垂直度控制需要由測(cè)斜儀將數(shù)據(jù)傳輸至控制室內(nèi)，由操作人員在控制室監(jiān)控，通過(guò)調(diào)整設(shè)備的糾偏板和銑槽機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整成槽垂直度。

（2）成槽過(guò)程中需嚴(yán)格控制槽內(nèi)的泥水比重控制，在不同的地質(zhì)條件下需不斷地調(diào)整自身的泥水比重，保持槽內(nèi)液面穩(wěn)定，防止塌孔，切削過(guò)程中的沉渣、碎石等順利被離心泵吸至地面，保證切削過(guò)程穩(wěn)定、順利。

（3）在不同的地質(zhì)條件下銑槽時(shí)，需要調(diào)整銑槽的速度控制，在開槽時(shí)需減緩銑槽速度，保證成槽垂直度。達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，延續(xù)15至20秒，再對(duì)設(shè)計(jì)深度上部1至2米位置進(jìn)行重復(fù)1～2次的反復(fù)銑削，避免墻體中存在空氣，形成空洞，造成質(zhì)量問(wèn)題。

（4）為保證后續(xù)樁體上部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在施工過(guò)程中就需要對(duì)樁體上部進(jìn)行充分的攪拌，在樁頂以下0.5米的范圍內(nèi)，暫停提升動(dòng)作，保持噴漿狀態(tài)約半分鐘，從而保障樁體頂部密實(shí)，保證樁體質(zhì)量。

（5）為保證成槽的安全、質(zhì)量和穩(wěn)定，泥漿制作護(hù)壁泥漿的質(zhì)量發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，即在設(shè)備與土層間起到潤(rùn)滑作用，減少了設(shè)備的磨損，又保護(hù)槽壁穩(wěn)定，防止塌孔。過(guò)程中采用以泥粉為主、少了黏土為輔作為制備泥漿。

6結(jié)束語(yǔ)

隨著城市的發(fā)展，深基坑將會(huì)越來(lái)越普遍，施工地質(zhì)條件也將變得復(fù)雜許多，使得傳統(tǒng)的液壓抓斗施工無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需求，以雙輪銑槽機(jī)為主導(dǎo)液壓抓斗為輔的復(fù)合型施工方式將成為主流。2015年開始，政府大力推動(dòng)綠色建筑和低碳城市的建設(shè)，部分城市剛剛開始海綿城市和綜合管廊建設(shè)的試點(diǎn)，雙輪銑槽機(jī)因其低噪聲、低污染、施工快等，成為最適合的施工設(shè)備，有著廣闊的發(fā)展前景。

本文通過(guò)雙輪銑槽機(jī)在杭州望江路隧道中的施工應(yīng)用分析，因其在基坑工程中適用范圍廣泛，對(duì)周邊建筑物擾動(dòng)影響較小等特點(diǎn)，在工程中發(fā)揮了巨大的作用，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件變化合理調(diào)整施工部位，大大節(jié)省了施工成本和施工工期。

參考文獻(xiàn)

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