双轮铣槽机在城市基坑工程上的应用

为例 陆鸿飞

摘 要 当前在我国常用的地下连续墙成槽工艺主要为冲击钻、旋挖钻、液压抓斗成槽和双轮铣成槽工艺，由于考虑到工程现场施工成本及设备数量的原因，液压抓斗成槽工艺在基坑工程上较为常见，但由于设备受地质条件约束大、施工速度慢等原因，人们就逐渐开始考虑双轮铣成槽工艺，随着国产双轮铣槽机的制造，这一先进的施工技术也开始广泛地应用。

关键词 城市基坑施工;双轮铣成槽;望江路隧道;CSM工法

1研究背景

随着地下连续墙施工工艺应用于国内基坑工程之中，相关的施工设备也逐渐被引入，考虑到液压成槽工艺较为经济，在工程上也较为常见，但液压成槽机受地质条件的约束比较大，在施工时面临地质中有坚硬岩石且范围较大时，易于出现成槽位置偏移、成桩速度缓慢等问题，使得施工的效率低下、成桩质量存在问题、施工工期延误等情况时常发生。但我国采用的双轮铣槽机大多产自欧洲，一套进口的双轮铣售价非常高，市场租赁价也比较贵，且维修保养的成本也比较高，这样就让地下连续墙双轮铣槽施工技术在国内的基坑工程领域中还没有得到很好的应用。

但从2018年起纯国产双轮铣槽机的研制成功，设备的制造价格降低了约60%，大大降低了地下连续墙租赁和维护成本，于是乎双轮铣槽施工技术也慢慢地应用于城市基坑工程之中。

随着城市的高速发展，为提高城市的综合承载能力，地下空间建设也进入高速发展的阶段，基础工程建设在其中起到至关重要的作用，城市中心城区的地铁车站、地下越江隧道等工程的基坑深度已普遍达到了30～40米，部分基坑深度还超过了60米，如果只使用单一的液压抓斗成槽工艺将大大减缓施工进度和成槽质量，在硬质岩土地层中更是无法施工，而双轮铣槽機的出现大大缓解了这种尴尬，双轮铣槽机适用地层广泛，在硬质岩土地层中更是发挥了巨大的作用，上海中心大厦等重点工程也运用了这种设备，高效地保证施工进度和施工质量[1]。

2工程概况

杭州市望江路隧道工程位于杭州市区西兴大桥和复兴大桥之间，隧道的起始点坐落于上城区沙地路口北侧五十米，隧道沿望江东路向南敷设，下穿钱江路、新塘河、之江路和江北防洪大堤、钱塘江、江南防洪大堤、闻涛路、滨盛路等后于丹凤路南侧二十米处到达终点。

江南明挖段长475米，明挖段开挖深度1.1米～22.2米，宽度22.7米～36米，盾构井挖深25.4米，宽度38米。根据地质勘探结果显示，由于钱塘江南岸受钱塘江潮涌影响泥沙堆积而成，故地下地质条件复杂，地下水水量大、水位高，基坑周边的建筑物较为密集，且离基坑边缘较近，建筑高度较高，施工场地较为松软，不利于大型机械运转施工。该施工区域存在多个夹层，施工难度大，成桩深度难以保证。特殊岩土中的人工填土、软土（淤泥或淤泥质土）层的存在可能影响桩身垂直度，甚至可能发生断桩现象[2]。

3设备施工原理

双轮铣槽机装设有两个铣轮，由自身的液压马达传送带动两个铣轮做由外向内的垂直运转，铣轮通过调整锯齿尺寸来保证切削泥土及坚硬岩石顺利进行，锯齿将泥土及岩石破碎成小块，在槽内混合提前制拌好标准配合比的泥浆，由双轮铣槽机内置的压缩空气泵将混合泥浆液体泵送到地面的筛分系统，将石块过滤筛分出来，泥浆重新制成标准配合比，并将重新制成的泥浆泵送回槽内，再重复上述步骤，直至成槽完成。

4成槽施工时的优缺点

（1）优点。①在松软浅土地层中优势不明显，但在中硬强度的岩石中施工效率极高，在深度进入岩石层时双轮铣成槽工艺施工效率是液压抓斗工艺的4～5倍。②液压成槽机最佳施工深度为地表下40米内，而双轮铣槽机最佳施工深度可达近百米。③双轮铣槽机对施工场地强度的需求较低，铺设钢板亦可自由行走，机械转向较为灵活，而液压成槽机在施工前需要对施工场地提前进行硬化，满足强度要求后才允许上机施工，硬化强度不足极易引起设备倾斜甚至于倾覆，大大影响施工进度。④双轮铣槽机成槽时间相对较短，在成槽过程中就已进行清孔换浆工序，大大减少了后续施工的工序衔接时间，较好地保证了成桩质量。⑤双轮铣槽机在设备中有着DMS系统，可以通过X、Y、Z轴的监控，及时对垂直度进行调整。⑥双轮铣槽机运行过程中噪音低、震动小，对周边既有建筑物影响小，适合在城市中心城区地铁、隧道施工。

（2）缺点。①双轮铣槽机自身配套设备较多，对场地的大小要求较大，且拼装、调试时间较长，需要提前准备。②设备租赁费用较高，在中、微风化岩层中施工时磨损较为严重，个别零部件维修成本高。③每段的幅宽一致，对于“Z”型、“L”型等异型幅，双轮铣槽机无法施工，需引进其他设备施工。④双轮铣槽机设备高度随开槽深度增加而增加，不宜用于高架下等受限空间施工。

5在基坑工程中的应用

双轮铣槽机已广泛应用于地铁、隧道、高层建筑等深基坑地下连续墙之中，但在基坑工程中，相比液压成槽工艺，双轮铣槽还可作为挡土墙、止水帷幕、地基加固、盾构进出洞土体加固等施工，大大减少了大型设备的运输、安拆时间及成本，对施工工期的节省起着至关重要的作用。

在基坑支护施工中，较为常用的施工工艺为SMW工法、TRD工法，而CSM工法实际应用较少，但随着双轮铣槽机的广泛应用，我相信CSM工法应用也会越来越常见。铣削深层搅拌技术（CSM工法）作为一种新型的深层搅拌技术，结合了SMW工法和TRD工法的优势方面，利用双轮铣槽机垂直搅拌的特点，将施工土体与水泥浆充分搅拌，成桩深度可达50米，相比SMW工法施工，不会形成冷缝，大大降低了基坑渗漏水的风险，还可根据施工条件变化，合理调整施工槽段，由于成槽厚度一致，不存在桩体的薄弱面，可根据地下情况对型钢位置进行适当调整。双轮铣槽机因其设备运转灵活、占地小的特点，可与型钢插入工序同时进行，大大加快了施工进度。双轮铣槽机还可根据土质变化调整铣头，土质较为松软时，可使用拌和能力较强的四齿铣头，而土质较为密实时，可用切削能力较强三齿铣头。

江南主线（YK2+940-YK3+055）基坑开挖深度10米～18米，采用双轮铣水泥土搅拌墙（CSM工法），内插型钢尺寸为700*300*13*24，型钢长37.05米，双轮铣搅拌墙墙体宽度0.85米、单幅宽度2.8米、幅间搭接0.4米，型钢密插。

在进行铣削深层搅拌技术（CSM工法）时需注意：

（1）成槽的垂直度控制需要由测斜仪将数据传输至控制室内，由操作人员在控制室监控，通过调整设备的纠偏板和铣槽机转速来调整成槽垂直度。

（2）成槽过程中需严格控制槽内的泥水比重控制，在不同的地质条件下需不断地调整自身的泥水比重，保持槽内液面稳定，防止塌孔，切削过程中的沉渣、碎石等顺利被离心泵吸至地面，保证切削过程稳定、顺利。

（3）在不同的地质条件下铣槽时，需要调整铣槽的速度控制，在开槽时需减缓铣槽速度，保证成槽垂直度。达到设计深度时，延续15至20秒，再对设计深度上部1至2米位置进行重复1～2次的反复铣削，避免墙体中存在空气，形成空洞，造成质量问题。

（4）为保证后续桩体上部的结构强度，在施工过程中就需要对桩体上部进行充分的搅拌，在桩顶以下0.5米的范围内，暂停提升动作，保持喷浆状态约半分钟，从而保障桩体顶部密实，保证桩体质量。

（5）为保证成槽的安全、质量和稳定，泥浆制作护壁泥浆的质量发挥了至关重要的作用，即在设备与土层间起到润滑作用，减少了设备的磨损，又保护槽壁稳定，防止塌孔。过程中采用以泥粉为主、少了黏土为辅作为制备泥浆。

6结束语

随着城市的发展，深基坑将会越来越普遍，施工地质条件也将变得复杂许多，使得传统的液压抓斗施工无法满足现场实际施工需求，以双轮铣槽机为主导液压抓斗为辅的复合型施工方式将成为主流。2015年开始，政府大力推动绿色建筑和低碳城市的建设，部分城市刚刚开始海绵城市和综合管廊建设的试点，双轮铣槽机因其低噪声、低污染、施工快等，成为最适合的施工设备，有着广阔的发展前景。

本文通过双轮铣槽机在杭州望江路隧道中的施工应用分析，因其在基坑工程中适用范围广泛，对周边建筑物扰动影响较小等特点，在工程中发挥了巨大的作用，可根据现场施工条件变化合理调整施工部位，大大节省了施工成本和施工工期。

参考文献

[1] 缪佳敏.浅谈上海地区超深地下连续墙铣接法施工监理质量控制[J].建設监理，2019，（6）：77-79.

[2] 石燕霞.地下连续墙施工综述[J].地质装备，2018，（6）：43-47.