BC30铣槽机在黄沙地铁站连续墙施工的应用分析论文

　　摘要：针对黄沙站基坑深,岩层硬等条件的地下连续墙施工,采用先进的BC30液压双轮铣槽机，与传统成槽工艺相比,提高了生产效率，解决了硬岩施工难题.本文介绍了铣槽机的基本结构与性能，分析了铣槽机的成槽功效及先进性，并对铣槽机的齿轮在不同地层的施工做出了初步总结。
　　关键词：铣槽机论文，硬岩论文，成槽工艺
　　1、工程概况
　　广州地铁六号线黄沙站，其地貌形态为珠江三角洲冲积平原地貌、地势低平，沿线地面标高基本介于7.00～8.30m。该站为地下四层箱型钢筋砼结构。车站长83.6m标准段宽19.7m，基坑深29.1m。主体基坑维护结构采用1.0m厚地下连续墙+5层内支撑，连续墙共分50个槽段，连续墙嵌基坑深度2m，平均深约32m，连续墙中心线长222.2m。本工程基坑座落在微风化泥质粉砂岩上，地质为第四系白垩纪红层泥质粉砂岩。地面以下0－4m为人工杂填土、旧建筑基础、木头、钢筋杂物多；4－15米为粉细砂层；15－32m为强风化至微风化岩层。其中连续墙进入中微风化岩层约16m，单轴抗压强度平均为20mp。而且施工场地狭小,处于繁华的老城区,周围密部危房，西边是1号线经过，北边有楼盘建设,基于这些特点,项目部引进了曾用于三峡工程的BC30双轮铣槽机。
　　2、设备概况
　　基本构造，BC30液压铣槽机采用全液压传动，电脑数显控制，设备主要由主机和铣削头两大部分组成。主机的底盘为改装的履带式起重机，发动机为caterpillar生产的6缸直列式、涡轮增压、水冷的四冲程柴油机，标定功率为291kW(1900r／min)。在底盘上还安装有主卷扬及辅助卷扬，软管鼓系统(HDS)，HD475动力站及液压系统和驾驶室，铣削头机体为一钢制重型机架，它的功能除了固定各工作部件外，还为铣削轮(cutwheel)提供一定的给进力，并起导向作用。机体下端有两个铣轮组，每组两个铣轮。在铣轮上安有铣齿或滚刀，它们分别由潜水液压马达驱动，可绕水平轴作相对转动(可正、反转动)。
　　3、铣槽机在连续墙施工中的成槽原理论文
　　其工作原理为：铣刀架是一个高15m、重30t带有液压和电气控制系统的钢制框架，下部安装3个液压马达，水平向排列，两边马达分别驱动两个装有铣齿的铣轮。铣槽时，采用全液压电脑控制，液压驱动铣轮,两个铣轮低速转动，方向相反，其铣齿将地层围岩铣削破碎，中间液压马达驱动泥浆泵，通过铣轮中间的吸砂口将钻掘出的岩渣与泥浆混合物排到地面泥浆站进行集中除砂处理、然后将净化后的泥浆返回槽段内，如此往复循环,直至终孔成槽。铣槽机的垂直度应与槽段轴线一致，并由两个独立的测斜仪监测，其数据由驾驶室内的电脑处理并显示在液晶屏上，从而驾驶员可随时监控并通过改变铣槽机的转速来实现对铣槽机垂直度的调整。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　4、连续墙接头处理及成槽效率分析
　　（1）接头处理
　　双轮铣在成槽过程中的接头处理采用套铣混凝土的方式，即在二序槽铣削的时候套铣掉一序已成墙的混凝土保护层（一般套铣15~30cm的混凝土），形成锯齿形的不光滑摩擦面，在通过钢丝刷对套铣出混凝土壁进行刷洗以及护壁泥浆性能指标的控制，使二序槽混凝土墙与一序槽的混凝土墙间的接缝控制在1~2mm之间，从而达到良好的防渗效果。对于一些防渗和整体结构要求更高的地连墙施工时，其接头的处理也可以采用H型钢或者在接头处安装膨胀带的方式。在黄沙站施工中，根据结构特点，槽段划分为50段一序和二序各25段，一序槽宽5.9m-7.4m，二序槽宽2.8m，并且采用套洗20cm的工艺。
　　（2）成槽效率论文
　　在黄沙站前期铣槽中发现铣槽机铣槽速率较低，原因为：①由于黄沙站铣槽机设备为二手设备，虽然在安装调试阶段对设备进行了基本的维修恢复，但设备故障停机率依然很高，在前期因故障总计停工约45天，均是因设备发生故障而购买国外配件邮递时间长等耽误时间。因此对设备系统的了解把握及对备件和保养做到未雨绸谋是关键；②由于摆齿匹配间隙大，未及时调整补焊，出现盲区铣削不到，也常常会降低铣削速度，增加油耗和齿耗，尤其在微风化地层最为明显；③由于成型的一序槽的分布筋为U型，因此在二序槽容易套铣到成型一序墙的钢筋，导致铣槽机的铣齿频繁脱落，影响铣槽效率；④在前面铣的15个槽段,使用标准轮(安装平齿-适用于土沙强风化地层<50MPa)，该段地层入岩少，有的槽段达80MPa，铣槽速度较慢、换齿较多；⑤同时在粘土层中粘土会将整个齿轮完全包住导致铣槽无法进行，必须将铣槽机提起冲洗后方可继续铣槽，影响了铣槽速度。
　　经过比较分析采取以下措施提高铣槽机的铣槽速度：①由于国外配件的价格高，且制作邮递的时间长，因此通过网络寻找国内相同配件，不仅减少了配件的单价，而且大大节约了邮递时间；②确定标准轮不适合黄沙站地层，更换切削硬岩的锥齿轮重新铣削二序槽；③由于钢筋笼不合适，因此修改分布筋为“一”字型，同时把支撑钢筋移至距结合面30cm以上，避免在二序槽时铣到钢筋，降低了齿耗油耗，④同时操作保养逐渐熟练，减少维修时间，提高了铣槽效率，基本上达到了该机的成槽水平，通过对平齿与锥齿轮的成槽时间统计中可以看出两种齿轮的成槽时间对比情况：
　　黄沙站使用两种齿的效率对比(机况良好)
　　 风化砂与砂布石全风化 中风化 微风化 成槽量/㎡ 时间/小时
　　平齿 7m/h 0.8m/h 0.56m/h 2300㎡ 1500
　　锥齿 8m/h 1m/h 0.7m/h 4800㎡ 3000
　　说明:在土砂强风化层,土压低,为控制垂直度,一般会控制铣削速度.
　　铣槽机可配平齿、锥齿和羊角齿，施工时根据地质情况选用。一序施工采用平齿。平齿分3种：平齿、尖齿和滚齿，每一种齿又分左齿、右齿和中齿刀；二序施工采用锥齿。从上表可以看出：1、羊角齿、平齿和尖齿只适应于本工程松软地层，不适应于本工程岩层；2、锥齿可适应于本工程岩层。
　　一序槽在铣中间一刀时,速度很快，所用时间仅为边刀的1/5，因此在场地等条件许可时对于微风化地层可采用“两钻一铣”的工艺，大大节约铣槽时间和成本。
　　
　　(3)铣削关键点----摆齿摆位
　　①施工第一槽段时，轮压剧增，进尺缓慢，经摸索发现：因摆齿垫块磨损影响摆齿摆位，形成铣削盲区，经修复后，有所改善；②施工第二槽段时，反复修复摆齿垫块，铣削盲区仍然存在，后通过两次修复耐磨环，得以解决；③施工第四槽段时，前述情况再次出现，需保证摆齿轴销紧密配合。
　　5、铣槽机施工连续墙的优势论文
　　(1)对地层的适应范围广，通过更换不同形式的铣刀轮及铣齿可满足不同地层的成槽铣削；
　　(2)施工效率高，较之抓斗、冲击反循环钻机等传统的成槽施工设备效率高出多倍，尤其在强度较大的硬岩地层优势更为突出；
　　(3)成槽精度高，孔形规则，铣轮在持续向下铣削过程中，其切削轨迹通过操作系统的电脑显示屏跟踪显示，对产生的倾斜或偏移利用X、Y方向纠偏板随时进行纠正，其精度控制在3‰，从而保证槽段的垂直度，为后期整片钢筋笼的下设提供了方便；
　　(4)铣轮切削的渣料及泥浆通过安装在铣轮架上的泥浆泵及管路输送至泥浆筛分系统，筛分后的泥浆又重复返回至切削槽段内，形成较为密闭的泥浆循环系统。泥浆筛分系统能独立的完成泥浆的处理，达到水下混凝土浇筑的要求；
　　(5)铣刀架的铣削方向可进行调整，即可平行也可垂直主机作业，对施工作业范围具有一定的适应性，且更有利于拐角槽段的铣削；
　　(6)铣削机构可稳定持续的进给工作，直至终孔成槽，全过程不会产生较大的冲击和震动，高速度、低噪音，大大降低了操作劳动强度；
　　(7)所有操作采用双电脑控制，自动反映所铣削槽段的垂直情况。对于各种故障实行自动报警模式，简化了各种操作程序和设备的检修力度，提高了操作的准确性和可控性；
　　(8)污染小、噪声小、占用场地小、移动方便，适合城市施工；
　　(9)清孔质量好、速度快：采用反循环系统只需半个小时清孔，泥浆含砂量能控制在1%左右，孔底基本上没有沉碴，使得砼浇筑时间大大缩短，200m3砼只需5个小时左右。
　　6、结语
　　综合分析认为,该设备在黄沙地铁发挥了其作用，在场地小文明施工要求较高的城市，铣槽机成槽质量高,效率大，值得在城市施工中推广采用。同时铣槽机在地铁连续墙中的应用也存在一定的缺陷：如对大于80MPa的地层效率明显减低，损耗加大，建议采用钻爆等辅助工艺成槽效益好；一序槽中间一刀速度较快，故在成槽量大，场地够宽敞的情况下可采用“两钻一铣”的工艺，提高成槽效率；铣槽机配件方面，由于铣槽机齿占成本比重较大，在成槽过程中损耗较大，因此尽量采用国产化，可以大量节约成本。
　　参考文献：
　　[1]袁前胜.双轮铣槽机在防渗墙施工中的应用.西昌学院学报，2007(21).
　　[2]曹芡，肖兴恒.先进设备在三峡二期围堰防渗工程中的应用.湖北水力发电,2001(2).
　　[3]周铁峰.双轮铣槽机在地下连续墙施工中的应用.山西建筑,2009(8).

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