双轮铣槽机在基岩段施工中的垂直度控制及修正

黄民，赵东生

(1.山东省鲁南地质工程勘察院，山东济宁 272100；2.山东省华鲁工程总公司，山东济宁 272100)

0 引言

随着我国经济社会快速发展，许多中大型城市规划转为大力开发利用地下空间，拓展城市发展空间。地下连续墙(简称“地连墙”)广泛应用于中大型地下空间施工，用于为支承建筑物荷载、截水防渗或挡土支护而构筑的连续墙体。目前用于地下连续墙施工的成槽机械有双轮铣槽机、液压抓斗配合旋挖、冲击钻等。采用膨润土泥浆进行护壁施工形成闭合的地下连续槽段，施工完成后下入制作完成的钢筋笼，采用导管法进行水下砼浇注，形成一个单元的施工槽段，各槽段之间采用特定的接头方式(如用接头管、接头箱或套铣接头形成的接头)相互连接，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙。

地下连续墙施工过程中槽段的垂直度是极其重要的指标，垂直度控制在合理范围内才能保证钢筋笼顺利下放、墙面的垂直度以及混凝土的用量等工程质量。笔者结合深圳地连墙施工经验，对基岩段双轮铣成槽垂直度控制及偏斜槽段纠偏操作做出简单总结，供从业者参考。

1 双轮铣槽机工作原理

双轮铣槽机作为一种先进的地下连续墙施工设备，它对地层的适应范围广，通过更换不同类型的铣刀轮及铣齿，可以满足不同地层的成槽铣削。双轮铣槽机施工为反循环施工工艺，通过刀架下部的铣轮对岩层进行铣削作业，将大颗粒岩块反复铣削成可通过吸渣口的较小岩屑，通过刀架下部泥浆泵循环由泥浆携带至地面，经由地面上的泥浆管汇至后台除砂系统进行筛分，筛分后的泥浆经地面泥浆泵送至槽口，双轮铣槽机的工作原理见图1。

图1 双轮铣工作原理图Fig.1 Working schematic diagram of two-wheel slot milling

宝峨BC 40双轮铣槽机的泥浆泵位于铣轮上方，可以连续地将弃土及含有渣土的泥浆泵送至除砂器。除砂器包括两台BE 250型除砂器及一台GS500预筛分机，可以将土及弃渣从泥浆中分离出来。处理后的泥浆通过泥浆泵重新泵送至槽孔内，循环利用。

铣轮将较大的岩块破碎至小于吸渣口的尺寸。由于地质条件不同，在成槽施工过程中铣轮会受到不同程度的冲击，而铣轮内安装的重型减振器可保护齿轮箱免受损坏。

铣槽轮上配置有摆齿，可以清除槽段底部在两个铣槽轮之间残留的土脊，摆齿每次到达槽底的侧向运动通过机械导向装置完成。BC 40的切削性能与铣槽轮的加压力(铣头质量 32.5～41.0 t)和铣轮扭矩(2×100 kN·m)有关。BC 40不仅具有强大的动力储备，而且可高精度地控制切削的水平分力和垂直分力，以达到最佳工效。

宝峨双轮铣槽机能配合各种的接头形式，进行地连墙和防渗墙施工。除了传统的锁口管、工字钢和钢板接头，宝峨双轮铣凭借自身具备切削硬岩的能力，能独立完成混凝土套铣接头 (OCJ)，对比其它传统式接头，套铣接头主要优势如下：①施工中不需要其他配套设备，如吊车、锁口管等；②可节省昂贵的工字钢或钢板等材料费用，同时钢筋笼重量减轻，可采用起重能力较小的吊车，降低施工成本且利于工地动线安排；③不论一期或二期槽挖掘或浇注混凝土时，均无预挖区，且可全速灌注无绕流问题，确保接头质量和施工安全；④挖掘二期槽时，双轮铣套铣掉两侧一期槽已硬化的混凝土，新鲜且粗糙的混凝土面在浇注二期槽时形成水密性良好的混凝土套铣接头；⑤无深度限制。

2 双轮铣成槽垂直度控制

双轮铣槽机可以保证1∶1000的垂直精度，通过刀架中部配置的陀螺仪进行随铣垂直度监测，通过刀架上、中、下部分布的12块液压推板的伸缩作业进行随铣纠偏，纠偏板及操作界面见图2。

图2 双轮铣槽机纠偏板及操作界面Fig.2 Deviation correcting plate and operation interface of two-wheel slot milling

双轮铣进行基岩段成槽施工时多选用截齿，截齿合金头的材质及尺寸对成槽均存在一定影响，合金头过粗进尺效率不佳、过细则易发生断齿现象。施工时宜进行首开试验槽段施工，选择经济且质量最佳的合金头供应商。铣槽施工每3 h左右要上提铣槽机刀架至地面进行常规检查，包括齿轮箱油压、卸油量、更换截齿等。更换截齿时要考虑截齿当前磨损情况是否可以支撑至下一次提铣，必要时要进行大面积更换，铣轮同侧、两侧截齿磨损情况也会影响刀架成槽垂直度，可以将磨损较轻的截齿更换至铣轮中间部位，两侧宜使用情况较好的截齿或更换新截齿进行铣槽作业。

双轮铣槽机在基岩段施工过程中，由于岩层硬度较高，刀架在下部会始终处于摆动状态。操作者可以根据倾角仪的显示数据对成槽情况进行判断，通过伸缩液压推板或调整左右铣轮旋转速度进行纠偏操作。推板使用时要缓慢伸缩，持续观察角度变化来获得最佳伸缩量。基岩段成槽施工时，将铣削压力控制在刀架自重的60%以内，防止过大的铣削压力对铣轮的齿轮箱造成损伤。铣槽每1～2 m可上提刀架进行扫孔作业，检查槽段倾斜情况，及时进行纠偏操作。施工时要时刻注意成槽机工作状态，避免出现油管破裂、憋轮、憋泵等异常情况。

3 成槽后的垂直度修正

双轮铣槽段施工完成后需要使用超声波测槽仪器进行槽段垂直度检测。当发现槽段偏斜角度超过设计指标时，需要对槽段进行纠偏操作。按照测槽结果将刀架下放至倾斜开始地层上部1 m左右，通过伸出液压推板使刀架整体呈向倾斜状态，对倾斜槽段进行铣削修槽。纠偏操作时，通过观察刀架倾角仪显示数据及对应面铣轮的转速、液压油压力来判断修槽情况，时刻观察后台岩屑的筛分情况。

当倾斜角度过大，纠偏板伸至最大行程后，相应面铣轮转速及压力均无变化时，说明角度过大无法进行常规纠偏操作。可以通过在槽段倾斜对应侧的纠偏板外侧补焊钢板，增加纠偏板工作行程进行纠偏操作。在补焊纠偏板时应选择合适厚度的钢板，控制增加宽度，因刀架总重较大，在纠偏作业时会产生较大的振动，焊接要牢固且钢板质量优良。铣轮成槽宽度比刀架纠偏板原始状态宽20 cm左右，所以补焊钢板后两面宽度要控制在15 cm以内，方便刀架顺利下放至槽段内，且防止伸出纠偏板造成刀架卡住无法正常下铣。缓慢下放刀架至偏斜段以上1 m处，操作纠偏板伸出一定行程，使刀架处于倾斜状态。旋转铣轮宜采用大扭矩模式，缓慢自动下铣。时刻注意刀架钢丝绳拉力值的变化，当刀架拉力值持续增加，说明刀架被卡。需立即收回纠偏板，缓慢上提刀架至自由状态。受纠偏板的伸缩行程限制，补焊纠偏板极易造成刀架卡在槽段内，所以往往会使用大型吊车配合双轮铣槽机进行纠偏作业。

吊车配合修槽作业时，需将刀架下放至槽口，使用钢丝绳连接至刀架侧面(吊点根据纠偏方向自由调整)，双轮铣司机与吊车司机良好沟通，将刀架下放至倾斜起始段以上1 m，铣槽机缓慢下放刀架并观察刀架垂直度及称重显示。缓慢下放至倾斜位置，观察铣轮转速及液压油压力数值变化，当铣轮转速显示时快时慢、液压油压力忽高忽低时，说明铣槽机已经开始对倾斜部位进行铣削，当压力值降低、转速恢复至设定值后，两名司机协调开始下铣，重复以上步骤进行纠偏作业。纠偏作业要始终结合超声波测槽仪器进行，当纠偏至一定深度后上提刀架至地面进行刀架检查，观察铣轮截齿磨损情况，据此简单判断刀架是否对偏斜槽段进行修正。进行超声波测槽前要根据修槽位置判断是否需要清孔换浆以获得较为精确的成槽精度报告。

4 结语

双轮铣槽机具有成槽功效高、硬地层贯穿能力强、适合大深度成槽等优点而被广泛应用于深基坑围护施工项目中。利用双轮铣槽机进行地连墙施工已经发展成一种新的趋势，双轮铣槽机可以保证成槽精度控制在1∶1000，其垂直度控制进度是液压抓斗与冲击钻无法比拟的。双轮铣槽机施工对槽段接头并不挑剔，尤其适用于套铣接头的施工方案。套铣接头的可以节约工字钢等钢材的消耗，减轻钢筋笼的重量，降低施工成本；灌注时可以全速灌注，不存在绕流问题，确保接头质量和施工安全性；铣削二期槽时，双轮铣可以铣削掉两侧已经凝固的混凝土，形成新鲜且粗糙的混凝土面，接头质量及水密性良好等。

随着地下连续墙施工工艺的不断发展，由于其对施工超厚、超深、超硬地层具有先天优势，目前已逐渐被用于城市轨道交通、高铁车站、机场、城市大型建筑物、隧道竖井、大桥锚定块、大型水库的施工建设中。双轮铣槽机的应用在地下空间施工的项目中会越来越多，发展前景广阔。