連續(xù)墻用銑槽機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王淑婧，劉前程

（1.江蘇徐工工程機(jī)械研究院有限公司，江蘇 徐州 221004；2.徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司，江蘇 徐州 221004）

WANG Shu-jing，LIU Qian-cheng

雙輪銑槽機(jī)（以下簡稱雙輪銑）起源于1971年法國地基建筑公司提出的Hydrofraise（水力絞刀）的概念。此后，德國寶峨、意大利土力、意大利卡薩等公司先后推出了自己的雙輪銑產(chǎn)品，并且迅速應(yīng)用于工程實踐當(dāng)中。目前，雙輪銑已成為世界上最先進(jìn)的地下連續(xù)墻施工裝備，具有破巖能力強(qiáng)、成槽速度快、成槽精度高、對周邊環(huán)境影響小等特點。

雙輪銑由主機(jī)和銑槽機(jī)兩大部分組成，其中銑槽機(jī)是雙輪銑的入槽部分，也是雙輪銑的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文主要對國內(nèi)外各廠家的銑槽機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做簡要介紹。

1 銑槽機(jī)結(jié)構(gòu)及功能

銑槽機(jī)主要由銑刀架、提升裝置、糾偏裝置、擴(kuò)展板、吸砂口、電氣箱、液壓箱、銑輪、銑輪傳動箱、泥漿泵、壓力補償器等組成，如圖1 所示。

圖1 銑槽機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1）銑刀架 銑刀架是銑槽機(jī)的主要支撐結(jié)構(gòu)，其一方面要為糾偏裝置、電氣箱、液壓箱、壓力補償器、泥漿泵等提供安裝空間，且重量分布合理，避免因重量分布不均使整個銑槽機(jī)產(chǎn)生傾斜；另一方面還要為銑輪進(jìn)給提供足夠下壓力、避免銑削過程中的銑輪跳動、影響銑削。

2）提升裝置 用于連接銑槽機(jī)和主機(jī)、并承載整個銑槽機(jī)的重量。提升裝置內(nèi)部有滑輪，從主機(jī)卷揚上過來的鋼絲繩繞過滑輪再回到主機(jī)上，實現(xiàn)主機(jī)對銑槽機(jī)的下放和提升控制。為了保證在銑槽深度深、外部泥漿壓力大的環(huán)境下滑輪軸承仍能正常工作，其上通常配置皮囊用于內(nèi)外壓差平衡、避免進(jìn)漿污染軸承。

3）糾偏裝置和擴(kuò)展板 在銑削過程中為銑槽機(jī)提供導(dǎo)向、并能在銑槽機(jī)產(chǎn)生傾斜時進(jìn)行糾偏。其中糾偏裝置為平行四桿機(jī)構(gòu)，通過糾偏油缸實現(xiàn)推板的伸出和收回；擴(kuò)展板能夠拆卸和更換，以適應(yīng)不同槽厚的施工需求。

4）吸砂口 位于最下方2 個銑輪的中間，銑輪銑削下來的巖石等需經(jīng)過吸砂口才能輸送至泥漿泵。泥漿泵則將吸砂口過濾后的巖石、泥漿等最終泵送至地面。其中吸砂口可以防止大塊巖石進(jìn)入泥漿泵。

5）電氣箱 用于安裝銑槽機(jī)傾斜檢測和控制模塊，能夠及時檢測銑槽機(jī)姿態(tài)并傳輸控制信號；液壓箱用于安裝安全糾偏閥組、控制糾偏裝置工作等。電氣箱和液壓箱要求水下密封性能好。

6）銑輪與銑齒 銑輪上均勻布置多個銑齒，用于切削巖層；銑輪傳動箱用于驅(qū)動銑輪轉(zhuǎn)動。

7）壓力補償器 為銑輪傳動箱和泥漿泵提供壓力補償，保證銑輪傳動箱和泥漿泵在深水環(huán)境下仍能正常工作。

2 國內(nèi)外各廠家技術(shù)現(xiàn)狀

雙輪銑因其技術(shù)復(fù)雜、開發(fā)難度大，生產(chǎn)廠家比較少。國外廠家主要有德國寶峨、意大利土力、卡薩、利勃海爾等，其中寶峨、土力、卡薩開發(fā)較早，技術(shù)也較為先進(jìn)和成熟，利勃海爾則是在2019 年德國寶馬展上首次展出了HS8130.1雙路銑主機(jī)+LSC8～18 銑槽機(jī)。國內(nèi)對雙輪銑的研究和開發(fā)起步較晚，2010 年后，中聯(lián)、金泰、徐工等廠家陸續(xù)開始研究雙輪銑，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，技術(shù)也較為成熟，在國內(nèi)市場的占有率已超過國外產(chǎn)品，三一集團(tuán)于2021 年推出了首臺SDC100 雙輪銑槽機(jī)。

2.1 寶峨銑槽機(jī)

寶峨公司于1984 年推出首個BC30 銑槽機(jī)，經(jīng)過近40 年的發(fā)展，寶峨又先后推出了多個型號的銑槽機(jī)：MBC30、BC32、BC35、BC40、BC48 和BC50。

MBC30 為低矮型銑槽機(jī)，高度僅有4.5m，主要搭載低矮主機(jī)，用于隧道、高架橋下等高度受限的低矮空間施工；BC32 型銑槽機(jī)高度9.3m，主要搭載旋挖鉆主機(jī)進(jìn)行施工；BC35、BC40、BC48 和BC50 搭載MC96 或MC128 強(qiáng)力型起重機(jī)主機(jī)進(jìn)行施工，其中BC48 所搭載的MC96 主機(jī)是寶峨在2019 年德國寶馬展上首次展出的電動型主機(jī)，見表1。

表1 寶峨銑槽機(jī)參數(shù)表

2.2 土力銑槽機(jī)

土力公司于2007 年開發(fā)了Hydromill 雙輪銑，目前共有三款型號的銑槽機(jī)：SH～30、SH～40 和SH～50。土力銑槽機(jī)的特色是增加了銑輪擺動功能，可以配合12 塊糾偏裝置起到聯(lián)合糾偏的作用，提高成槽精度，見表2。

表2 土力銑槽機(jī)參數(shù)表

2.3 卡薩銑槽機(jī)

卡薩公司主推的銑槽機(jī)有FD60 和FD100 兩種，F(xiàn)D60 為普通型，可銑槽厚700～120mm，適用巖石硬度20～130MPa；FD100為重載型，可銑槽厚800～1 500mm，適用巖石硬度為50～150MPa?？ㄋ_銑槽機(jī)的特點是由于銑輪傳動軸干涉，前后銑輪中間無法安裝銑齒，因此卡薩采用了整體中央鏈?zhǔn)窖h(huán)結(jié)構(gòu)，只要調(diào)整鏈帶的線速度與銑輪的線速度保持一致即可。

2.4 利勃海爾銑槽機(jī)

利勃海爾于2019 年在德國寶馬展上展出了首臺雙輪銑，并提出了模塊化銑槽機(jī)的概念。其銑槽機(jī)有LSC 8～18 C 和LSC 8～18L 兩種，LSC 8～18 L 高度12m，中間4m 不安裝任何組件，只需去除該4m 段以及相應(yīng)長度的泥漿管和液壓管、不改變其他任何組件的位置便可以變成高度8m 的LSC 8～18 L 銑槽機(jī)。但該4m 段與上下兩端為焊接形式，仍然需要在加工生產(chǎn)前確定好所需銑槽機(jī)高度，加工生產(chǎn)后便無法更改，具有一定的局限性。

2.5 徐工銑槽機(jī)

徐工于2015 年推出了首臺XTC80 雙輪銑，隨后進(jìn)行了改進(jìn)升級以及系列化開發(fā)，是目前國產(chǎn)雙輪銑中技術(shù)成熟、系列齊全、市場占有率最高的產(chǎn)品?，F(xiàn)有型號有：XTC80/55、XTC80/60M、XTC80/85、XTC80/60、XTC120、XTC180。其中XTC80/55 為鏈傳動式銑槽機(jī)，可與抓斗切換，實現(xiàn)一機(jī)兩用；XTC80/60M 為低矮型銑槽機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道、高架橋下等低矮工作的施工；XTC80/60 為中型銑槽機(jī)，適合城市地鐵、房建工程等的施工；XTC120 和XTC180 均為重載型銑槽機(jī)，XTC180 銑輪最大扭矩可達(dá)210kNm，具有高效、高精度的施工特點，見表3。

表3 徐工銑槽機(jī)參數(shù)表

2.6 中聯(lián)重科銑槽機(jī)

中聯(lián)重科在2016 年上海寶馬展上推出首臺ZC32 雙輪銑，銑輪扭矩80kNm；2019 年又推出了ZC40，銑輪扭矩100kNm，見表4。

表4 中聯(lián)重科銑槽機(jī)參數(shù)表

3 發(fā)展趨勢

3.1 大型、重載化方向發(fā)展

國家“十二五”和“十三五”規(guī)劃提出“要持續(xù)加大城市軌道交通、大中型水庫、高層建筑、污水處理設(shè)施等戰(zhàn)略工程和民生工程建設(shè)”，這些工程開工的第一道工序即是構(gòu)建地下連續(xù)墻。隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，這類工程的地下連續(xù)墻建設(shè)也正朝著超深、硬地層方向發(fā)展，如目前正在建設(shè)的上海深層排水隧道工程，施工深度達(dá)110m。而在超深、硬地層施工環(huán)境下仍能保證施工效率和成槽精度的大型、重載化銑槽機(jī)將成為銑槽機(jī)未來必然的發(fā)展趨勢，主要體現(xiàn)在：銑輪扭矩大、成槽厚度大、銑刀架重量重。目前扭矩最大的是徐工XTC180 雙輪銑槽機(jī)，最大扭矩210kNm。

3.2 全面系列化方向發(fā)展

不同地理位置、施工深度、巖石類型等對銑槽機(jī)的需求不同：深邃、高層建筑基坑、大橋錨定等超深、硬地層施工需要大型、重載銑槽機(jī)；城市地鐵、房建工程等需要經(jīng)濟(jì)、轉(zhuǎn)場靈活的中小型銑槽機(jī)；而隧道、高架橋下等城市狹小、高度受限空間則需要低矮型銑槽機(jī)。因此單一類型的銑槽機(jī)已無法滿足多樣化的地下連續(xù)墻施工需求，銑槽機(jī)必然向著全面系列化方向發(fā)展。目前銑槽機(jī)已具備系列化規(guī)模的是徐工以及寶峨，其所開發(fā)的銑槽機(jī)搭載不同主機(jī)，幾乎可以覆蓋所有地下連續(xù)墻施工需求。

3.3 模塊化方向發(fā)展

銑槽機(jī)無法獨立施工，需要搭載主機(jī)進(jìn)行（專用主機(jī)、旋挖鉆主機(jī)等），需要根據(jù)實際施工需求進(jìn)行組合和切換。從成槽厚度考慮，對槽厚有影響的銑輪、吸砂口、糾偏裝置和擴(kuò)展板等也需經(jīng)常切換。另外，不同施工空間對銑槽機(jī)的高度要求也不一樣。因此，從銑槽機(jī)與主機(jī)、銑槽機(jī)高度、厚度切換的便捷性方面考慮，模塊化也將是未來銑槽機(jī)的發(fā)展方向之一。目前國內(nèi)外一些廠家已在糾偏裝置、銑輪、吸砂口等部件上進(jìn)行了模塊化設(shè)計。

3.4 低碳環(huán)保方向發(fā)展

隨著全球氣候變暖，節(jié)能減排已經(jīng)成為全球著力解決的問題，綠色環(huán)保已成為社會的主旋律，我國更是在2021 年提出了2030 年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060 年前實現(xiàn)碳中和的政策目標(biāo)。作為在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛的銑槽機(jī)也必將向著低消耗、低排放的低碳環(huán)保型方向發(fā)展。2019 年德國寶馬展上寶峨首次展出了電動型主機(jī)，電動型銑槽機(jī)的開發(fā)也將勢在必行。

4 結(jié)語

本文主要介紹了地下連續(xù)墻用銑槽機(jī)的組成及功能、國內(nèi)外各大廠家銑槽機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀，展望了銑槽機(jī)的發(fā)展趨勢。隨著地下連續(xù)墻施工領(lǐng)域的不斷發(fā)展，銑槽機(jī)的需求也將不斷增加，各生產(chǎn)廠家需從技術(shù)創(chuàng)新入手，在掌握銑槽機(jī)核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，為用戶持續(xù)提供更加高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的解決方案，推動地下連續(xù)墻用銑槽機(jī)快速發(fā)展。O