雙輪銑槽機(jī)在連續(xù)墻施工中的運(yùn)用

[摘 要] 隨著我國地下工程的發(fā)展，連續(xù)墻施工設(shè)備也從簡單的機(jī)械鉆機(jī)發(fā)展到今天品種繁多的電液一體化的現(xiàn)代機(jī)械。本文闡述了德國寶峨BC36型雙輪銑的結(jié)構(gòu)原理、施工特點(diǎn)，通過對雙輪銑在各種巖層中施工的經(jīng)濟(jì)分析對比，為使用同類設(shè)備進(jìn)行連續(xù)墻施工、做好經(jīng)濟(jì)效益分析、加強(qiáng)成本管理提供了一定的借鑒和參考。

[關(guān)鍵詞]連續(xù)墻施工；雙輪銑槽機(jī)；經(jīng)濟(jì)性分析

目前國內(nèi)在軟土層中施作地下連續(xù)墻的相關(guān)技術(shù)已有了良好的發(fā)展，但在硬地層如礫石、巨礫或者巖石中的施工技術(shù)仍處于初步發(fā)展階段。常用的設(shè)備主要有：液壓抓斗（大多需要沖擊鉆機(jī)配合）、旋挖鉆機(jī)和雙輪銑。其中雙輪銑的效率最高，平均可達(dá)15m3/h。國內(nèi)使用的雙輪銑設(shè)備主要依賴進(jìn)口，有德國寶峨、意大利卡沙以及法國索萊唐日等品牌，其成槽原理基本相同。

1 雙輪銑槽機(jī)工作原理

寶峨BC36型雙輪銑槽機(jī)主要組成部分為：起重設(shè)備、銑槽機(jī)、泥漿及篩分設(shè)備等，見圖1。

主要工作部位為一個高12m、重36t，帶有液壓和電氣控制系統(tǒng)的鋼制框架，下部裝有3個液壓馬達(dá)，水平交叉排列。兩邊的馬達(dá)分別驅(qū)動2個裝有銑齒的銑輪切削并破碎泥土，另外1個馬達(dá)驅(qū)動泥漿泵把破碎的泥土、碎石泵送到地面的泥漿篩分系統(tǒng)。工作時2個液壓馬達(dá)帶動銑輪低速轉(zhuǎn)動（方向相反），切削下來的泥土及巖石由切割齒破碎成小塊并向上卷動，同時與槽中穩(wěn)定的泥漿混合，另1個液壓馬達(dá)帶動離心泵不斷把土、碎石和泥漿泵送到泥漿篩分系統(tǒng)處理，干凈的泥漿被送回到基坑，廢棄的泥漿、碎石則作拋棄處理。損失的泥漿由供漿系統(tǒng)補(bǔ)償。

因后期要放鋼筋籠，所以銑槽時對槽的垂直度要求比較高。為了保證成槽精度，銑頭部分安裝了一定數(shù)量的、用于采集各類數(shù)據(jù)的傳感器，操作人員通過觸摸屏可很直觀地看到雙輪銑槽機(jī)的工作狀態(tài)（銑頭偏直狀況、銑削深度、銑頭受到的阻力），并針對不同土層設(shè)定銑頭的下降速度，控制銑頭所受的壓力。在銑頭沿高度的左右兩側(cè)各安裝2塊導(dǎo)向板，前后兩側(cè)各安裝4塊糾偏板，來保證成槽的精度。BC36雙輪銑的垂直精度可達(dá)3‰。

在地層多變地區(qū)，銑頭前后、左右的刮刀往往會出現(xiàn)受力不同的情況，造成銑頭傾斜，引起槽孔偏斜。此時，操作員通過觸摸屏控制液壓千斤頂系統(tǒng)伸出或縮回導(dǎo)向板、糾偏板，調(diào)整銑頭的姿態(tài)，并調(diào)整銑頭速度，從而有效地控制槽孔的垂直度，并可自動記錄孔深、孔斜等情況，既可通過觸摸屏顯示出來，也可在槽孔施工完成后將自動保存的測斜記錄全部打印出來。雙輪銑的刀具主要有3種：平齒（適于軟土層）、錐齒（適于巖層）和滾齒（適于硬巖層），可根據(jù)地層的巖性和強(qiáng)度調(diào)換銑輪和更換刀具。

1-旋轉(zhuǎn)銑刀；2-銑刀泥漿泵；3-地泵；4-除砂器；5-供漿池；6-出砂；7-供漿泵；8-水；9-斑脫上罐；10-泥漿攪拌機(jī)。

2 雙輪銑施工的優(yōu)缺點(diǎn)

1）主要優(yōu)點(diǎn)：①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、混凝土中開挖；②鉆進(jìn)效率高，松散地層中達(dá)20～30m3/h，中硬巖石中達(dá)1～2m3/h；③孔形規(guī)則，墻體垂直度可控制在3‰以內(nèi)；④操作方便，雙輪銑的履帶式起重機(jī)可自由行走，在控制室可方便安全操作；⑤排碴同時即清孔換漿，減少了混凝土澆筑準(zhǔn)備時間；⑥自動記錄儀監(jiān)控

全施工過程，同時全部記錄；⑦安全環(huán)保，低噪聲、低振動，可貼近建筑物施工。

2）主要缺點(diǎn)：①不適用于存在孤石、較大卵

石等地層，此時需和沖擊鉆或爆破配合使用；②受設(shè)備限制連續(xù)墻槽段劃分不靈活，尤其是二期槽段；③對掉落地層中的鐵器或原有地層中存在的鋼筋等比較敏感；④設(shè)備維護(hù)復(fù)雜且費(fèi)用高；⑤設(shè)備自重較大對場地硬化條件要求較傳統(tǒng)設(shè)備高。

3 雙輪銑槽機(jī)的經(jīng)濟(jì)性分析

與傳統(tǒng)的液壓抓斗和沖孔機(jī)相比，雙輪銑施工在土層、砂層等軟弱地層中優(yōu)勢并不十分明顯，一旦進(jìn)入巖段，雙輪銑就顯出其優(yōu)勢。在中風(fēng)化巖層中（50～100MPa的巖石）施工效率可達(dá)5～8m3/h，在微風(fēng)化巖層（大于100MPa的巖石）中可達(dá)1～2m3/h；而在此種地層中液壓抓斗基本無法使用，必須采用沖擊鉆機(jī)，效率僅約為0.3～0.5m3/h。若在微風(fēng)化地層中鉆進(jìn)就異常困難，每臺班進(jìn)尺僅能維持在幾十厘米上下，不僅效率極低而且成槽形狀差。不計算設(shè)備購置成本，雙輪銑的使用成本主要包括以下幾項。

1）動力消耗 主動力為605kW的柴油機(jī)，泥漿篩分凈化系統(tǒng)功率為122kW，泥漿循環(huán)系統(tǒng)功率為110kW，總功率232kW，電價按1元/kWh計算，效率按0.55計算，能耗為127.6元/h，在各土層的能耗見表1 （柴油單價按8200.00元/t）。

2）配件、材料消耗 雙輪銑在各種土層中膨潤土、切削齒及配件消耗見表2（膨潤土?xí)喝♀c基膨潤土，為2.84t/m3，450元/t，22型切削齒為270元/個）。

3）人工費(fèi) 雙輪銑施工作業(yè)時需要3～4人，按人均工資（含工資附加費(fèi)）5000元/月計算，人工費(fèi)分別為：50MPa以下巖石時0.36元/m3；50～100MPa巖石時1.4元/m3；100MPa以上巖石時6.07元/m3。從以上統(tǒng)計分析可以看出，在不考慮設(shè)備購置費(fèi)以及維修保養(yǎng)費(fèi)的前提下，雙輪銑在各種地層的成本為：50MPa以下巖石為81.16元/m3；50～100MPa巖石為616.73元/m3；100MPa以上巖石為1 773.14元/m3。巖石強(qiáng)度增加，雙輪銑的使用成本也大幅度增加。

4 結(jié)束語

雙輪銑施工具有良好的地層適應(yīng)性、高度自動化的控制系統(tǒng)以及生產(chǎn)高效性、接頭處理更合理等優(yōu)點(diǎn)，特別是可以切削抗壓強(qiáng)度超過100MPa的基巖，能夠施工深度更大的地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和防滲墻施工中通常會遇到硬巖，雙輪銑成為施工可靠性的唯一選擇。隨著建設(shè)發(fā)展的需要，雙輪銑在城市地鐵建設(shè)、工民建樁基礎(chǔ)市場等領(lǐng)域有很強(qiáng)的需求和競爭力。

由于設(shè)備依賴進(jìn)口，整機(jī)及零配件價格昂貴，一次性投入很大，需認(rèn)真進(jìn)行市場調(diào)研分析，選準(zhǔn)時機(jī)才能達(dá)到最佳投入產(chǎn)出效果。滿足以下條件時可以考慮投入：①年工程量達(dá)到1.8萬m3（其中土砂層、中風(fēng)化巖層，弱風(fēng)化巖層的比例為1：8：1），平均單價為1 450元/m3，設(shè)備的年收入支出就基本能持平；②工程量大、工期緊；③中風(fēng)化巖層在總工程量中占的比重較大，使用其它設(shè)備效率低；④深度超過40m，其它設(shè)備基本不能施工；⑤敏感建筑物附近施工。

采用單一的地下連續(xù)墻施工設(shè)備，不僅效率低而且成本較高。在地層復(fù)雜的地段，實(shí)際施工中大都采用交叉作業(yè)，以充分發(fā)揮各種設(shè)備的特點(diǎn)，不僅效率大大提高，而且施工成本也得到改善。