雙輪銑槽機(jī)在基巖段施工中的垂直度控制及修正

黃民，趙東生

(1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東濟(jì)寧 272100；2.山東省華魯工程總公司，山東濟(jì)寧 272100)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，許多中大型城市規(guī)劃轉(zhuǎn)為大力開發(fā)利用地下空間，拓展城市發(fā)展空間。地下連續(xù)墻(簡稱“地連墻”)廣泛應(yīng)用于中大型地下空間施工，用于為支承建筑物荷載、截水防滲或擋土支護(hù)而構(gòu)筑的連續(xù)墻體。目前用于地下連續(xù)墻施工的成槽機(jī)械有雙輪銑槽機(jī)、液壓抓斗配合旋挖、沖擊鉆等。采用膨潤土泥漿進(jìn)行護(hù)壁施工形成閉合的地下連續(xù)槽段，施工完成后下入制作完成的鋼筋籠，采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下砼澆注，形成一個(gè)單元的施工槽段，各槽段之間采用特定的接頭方式(如用接頭管、接頭箱或套銑接頭形成的接頭)相互連接，形成一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。

地下連續(xù)墻施工過程中槽段的垂直度是極其重要的指標(biāo)，垂直度控制在合理范圍內(nèi)才能保證鋼筋籠順利下放、墻面的垂直度以及混凝土的用量等工程質(zhì)量。筆者結(jié)合深圳地連墻施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基巖段雙輪銑成槽垂直度控制及偏斜槽段糾偏操作做出簡單總結(jié)，供從業(yè)者參考。

1 雙輪銑槽機(jī)工作原理

雙輪銑槽機(jī)作為一種先進(jìn)的地下連續(xù)墻施工設(shè)備，它對(duì)地層的適應(yīng)范圍廣，通過更換不同類型的銑刀輪及銑齒，可以滿足不同地層的成槽銑削。雙輪銑槽機(jī)施工為反循環(huán)施工工藝，通過刀架下部的銑輪對(duì)巖層進(jìn)行銑削作業(yè)，將大顆粒巖塊反復(fù)銑削成可通過吸渣口的較小巖屑，通過刀架下部泥漿泵循環(huán)由泥漿攜帶至地面，經(jīng)由地面上的泥漿管匯至后臺(tái)除砂系統(tǒng)進(jìn)行篩分，篩分后的泥漿經(jīng)地面泥漿泵送至槽口，雙輪銑槽機(jī)的工作原理見圖1。

圖1 雙輪銑工作原理圖Fig.1 Working schematic diagram of two-wheel slot milling

寶峨BC 40雙輪銑槽機(jī)的泥漿泵位于銑輪上方，可以連續(xù)地將棄土及含有渣土的泥漿泵送至除砂器。除砂器包括兩臺(tái)BE 250型除砂器及一臺(tái)GS500預(yù)篩分機(jī)，可以將土及棄渣從泥漿中分離出來。處理后的泥漿通過泥漿泵重新泵送至槽孔內(nèi)，循環(huán)利用。

銑輪將較大的巖塊破碎至小于吸渣口的尺寸。由于地質(zhì)條件不同，在成槽施工過程中銑輪會(huì)受到不同程度的沖擊，而銑輪內(nèi)安裝的重型減振器可保護(hù)齒輪箱免受損壞。

銑槽輪上配置有擺齒，可以清除槽段底部在兩個(gè)銑槽輪之間殘留的土脊，擺齒每次到達(dá)槽底的側(cè)向運(yùn)動(dòng)通過機(jī)械導(dǎo)向裝置完成。BC 40的切削性能與銑槽輪的加壓力(銑頭質(zhì)量 32.5～41.0 t)和銑輪扭矩(2×100 kN·m)有關(guān)。BC 40不僅具有強(qiáng)大的動(dòng)力儲(chǔ)備，而且可高精度地控制切削的水平分力和垂直分力，以達(dá)到最佳工效。

寶峨雙輪銑槽機(jī)能配合各種的接頭形式，進(jìn)行地連墻和防滲墻施工。除了傳統(tǒng)的鎖口管、工字鋼和鋼板接頭，寶峨雙輪銑憑借自身具備切削硬巖的能力，能獨(dú)立完成混凝土套銑接頭 (OCJ)，對(duì)比其它傳統(tǒng)式接頭，套銑接頭主要優(yōu)勢(shì)如下：①施工中不需要其他配套設(shè)備，如吊車、鎖口管等；②可節(jié)省昂貴的工字鋼或鋼板等材料費(fèi)用，同時(shí)鋼筋籠重量減輕，可采用起重能力較小的吊車，降低施工成本且利于工地動(dòng)線安排；③不論一期或二期槽挖掘或澆注混凝土?xí)r，均無預(yù)挖區(qū)，且可全速灌注無繞流問題，確保接頭質(zhì)量和施工安全；④挖掘二期槽時(shí)，雙輪銑套銑掉兩側(cè)一期槽已硬化的混凝土，新鮮且粗糙的混凝土面在澆注二期槽時(shí)形成水密性良好的混凝土套銑接頭；⑤無深度限制。

2 雙輪銑成槽垂直度控制

雙輪銑槽機(jī)可以保證1∶1000的垂直精度，通過刀架中部配置的陀螺儀進(jìn)行隨銑垂直度監(jiān)測(cè)，通過刀架上、中、下部分布的12塊液壓推板的伸縮作業(yè)進(jìn)行隨銑糾偏，糾偏板及操作界面見圖2。

圖2 雙輪銑槽機(jī)糾偏板及操作界面Fig.2 Deviation correcting plate and operation interface of two-wheel slot milling

雙輪銑進(jìn)行基巖段成槽施工時(shí)多選用截齒，截齒合金頭的材質(zhì)及尺寸對(duì)成槽均存在一定影響，合金頭過粗進(jìn)尺效率不佳、過細(xì)則易發(fā)生斷齒現(xiàn)象。施工時(shí)宜進(jìn)行首開試驗(yàn)槽段施工，選擇經(jīng)濟(jì)且質(zhì)量最佳的合金頭供應(yīng)商。銑槽施工每3 h左右要上提銑槽機(jī)刀架至地面進(jìn)行常規(guī)檢查，包括齒輪箱油壓、卸油量、更換截齒等。更換截齒時(shí)要考慮截齒當(dāng)前磨損情況是否可以支撐至下一次提銑，必要時(shí)要進(jìn)行大面積更換，銑輪同側(cè)、兩側(cè)截齒磨損情況也會(huì)影響刀架成槽垂直度，可以將磨損較輕的截齒更換至銑輪中間部位，兩側(cè)宜使用情況較好的截齒或更換新截齒進(jìn)行銑槽作業(yè)。

雙輪銑槽機(jī)在基巖段施工過程中，由于巖層硬度較高，刀架在下部會(huì)始終處于擺動(dòng)狀態(tài)。操作者可以根據(jù)傾角儀的顯示數(shù)據(jù)對(duì)成槽情況進(jìn)行判斷，通過伸縮液壓推板或調(diào)整左右銑輪旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行糾偏操作。推板使用時(shí)要緩慢伸縮，持續(xù)觀察角度變化來獲得最佳伸縮量?；鶐r段成槽施工時(shí)，將銑削壓力控制在刀架自重的60%以內(nèi)，防止過大的銑削壓力對(duì)銑輪的齒輪箱造成損傷。銑槽每1～2 m可上提刀架進(jìn)行掃孔作業(yè)，檢查槽段傾斜情況，及時(shí)進(jìn)行糾偏操作。施工時(shí)要時(shí)刻注意成槽機(jī)工作狀態(tài)，避免出現(xiàn)油管破裂、憋輪、憋泵等異常情況。

3 成槽后的垂直度修正

雙輪銑槽段施工完成后需要使用超聲波測(cè)槽儀器進(jìn)行槽段垂直度檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)槽段偏斜角度超過設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，需要對(duì)槽段進(jìn)行糾偏操作。按照測(cè)槽結(jié)果將刀架下放至傾斜開始地層上部1 m左右，通過伸出液壓推板使刀架整體呈向傾斜狀態(tài)，對(duì)傾斜槽段進(jìn)行銑削修槽。糾偏操作時(shí)，通過觀察刀架傾角儀顯示數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)面銑輪的轉(zhuǎn)速、液壓油壓力來判斷修槽情況，時(shí)刻觀察后臺(tái)巖屑的篩分情況。

當(dāng)傾斜角度過大，糾偏板伸至最大行程后，相應(yīng)面銑輪轉(zhuǎn)速及壓力均無變化時(shí)，說明角度過大無法進(jìn)行常規(guī)糾偏操作?？梢酝ㄟ^在槽段傾斜對(duì)應(yīng)側(cè)的糾偏板外側(cè)補(bǔ)焊鋼板，增加糾偏板工作行程進(jìn)行糾偏操作。在補(bǔ)焊糾偏板時(shí)應(yīng)選擇合適厚度的鋼板，控制增加寬度，因刀架總重較大，在糾偏作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，焊接要牢固且鋼板質(zhì)量優(yōu)良。銑輪成槽寬度比刀架糾偏板原始狀態(tài)寬20 cm左右，所以補(bǔ)焊鋼板后兩面寬度要控制在15 cm以內(nèi)，方便刀架順利下放至槽段內(nèi)，且防止伸出糾偏板造成刀架卡住無法正常下銑。緩慢下放刀架至偏斜段以上1 m處，操作糾偏板伸出一定行程，使刀架處于傾斜狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)銑輪宜采用大扭矩模式，緩慢自動(dòng)下銑。時(shí)刻注意刀架鋼絲繩拉力值的變化，當(dāng)?shù)都芾χ党掷m(xù)增加，說明刀架被卡。需立即收回糾偏板，緩慢上提刀架至自由狀態(tài)。受糾偏板的伸縮行程限制，補(bǔ)焊糾偏板極易造成刀架卡在槽段內(nèi)，所以往往會(huì)使用大型吊車配合雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行糾偏作業(yè)。

吊車配合修槽作業(yè)時(shí)，需將刀架下放至槽口，使用鋼絲繩連接至刀架側(cè)面(吊點(diǎn)根據(jù)糾偏方向自由調(diào)整)，雙輪銑司機(jī)與吊車司機(jī)良好溝通，將刀架下放至傾斜起始段以上1 m，銑槽機(jī)緩慢下放刀架并觀察刀架垂直度及稱重顯示。緩慢下放至傾斜位置，觀察銑輪轉(zhuǎn)速及液壓油壓力數(shù)值變化，當(dāng)銑輪轉(zhuǎn)速顯示時(shí)快時(shí)慢、液壓油壓力忽高忽低時(shí)，說明銑槽機(jī)已經(jīng)開始對(duì)傾斜部位進(jìn)行銑削，當(dāng)壓力值降低、轉(zhuǎn)速恢復(fù)至設(shè)定值后，兩名司機(jī)協(xié)調(diào)開始下銑，重復(fù)以上步驟進(jìn)行糾偏作業(yè)。糾偏作業(yè)要始終結(jié)合超聲波測(cè)槽儀器進(jìn)行，當(dāng)糾偏至一定深度后上提刀架至地面進(jìn)行刀架檢查，觀察銑輪截齒磨損情況，據(jù)此簡單判斷刀架是否對(duì)偏斜槽段進(jìn)行修正。進(jìn)行超聲波測(cè)槽前要根據(jù)修槽位置判斷是否需要清孔換漿以獲得較為精確的成槽精度報(bào)告。

4 結(jié)語

雙輪銑槽機(jī)具有成槽功效高、硬地層貫穿能力強(qiáng)、適合大深度成槽等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于深基坑圍護(hù)施工項(xiàng)目中。利用雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行地連墻施工已經(jīng)發(fā)展成一種新的趨勢(shì)，雙輪銑槽機(jī)可以保證成槽精度控制在1∶1000，其垂直度控制進(jìn)度是液壓抓斗與沖擊鉆無法比擬的。雙輪銑槽機(jī)施工對(duì)槽段接頭并不挑剔，尤其適用于套銑接頭的施工方案。套銑接頭的可以節(jié)約工字鋼等鋼材的消耗，減輕鋼筋籠的重量，降低施工成本；灌注時(shí)可以全速灌注，不存在繞流問題，確保接頭質(zhì)量和施工安全性；銑削二期槽時(shí)，雙輪銑可以銑削掉兩側(cè)已經(jīng)凝固的混凝土，形成新鮮且粗糙的混凝土面，接頭質(zhì)量及水密性良好等。

隨著地下連續(xù)墻施工工藝的不斷發(fā)展，由于其對(duì)施工超厚、超深、超硬地層具有先天優(yōu)勢(shì)，目前已逐漸被用于城市軌道交通、高鐵車站、機(jī)場(chǎng)、城市大型建筑物、隧道豎井、大橋錨定塊、大型水庫的施工建設(shè)中。雙輪銑槽機(jī)的應(yīng)用在地下空間施工的項(xiàng)目中會(huì)越來越多，發(fā)展前景廣闊。