摘要：廣州城區(qū)軟巖巖層主要為泥質(zhì)砂巖或泥質(zhì)粉砂巖，在該巖層的地連墻施工中，沖錘法施工因巖層含泥質(zhì)的塑性而作業(yè)進(jìn)尺緩慢，抓斗法施工又因巖層較硬、超過抓斗強(qiáng)度而使得連續(xù)墻成槽非常困難。而雙輪銑槽機(jī)以其特殊的性能使得在該巖層中的施工顯出獨(dú)特效果。本文針對(duì)在上訴巖層的地連墻施工中，就雙輪銑槽機(jī)的特殊性能、施工效果和施工難點(diǎn)進(jìn)行說明與探討。
　　關(guān)鍵詞：雙輪銑槽機(jī)；地下連續(xù)墻；粉砂質(zhì)泥巖；泥漿
　　
　　一、雙輪銑槽機(jī)現(xiàn)狀
　　雙輪銑槽機(jī)目前是世界上最先進(jìn)的硬巖成槽設(shè)備，主要用于建筑基礎(chǔ)及地下連續(xù)墻施工，該設(shè)備適用于地質(zhì)情況復(fù)雜、巖層較硬和特殊巖性的地層。雙輪銑槽機(jī)適應(yīng)范圍廣，施工效率高，成槽過程全自動(dòng)控制，成槽精度高，成墻質(zhì)量好，施工過程對(duì)周邊環(huán)境影響小。在廣州主要應(yīng)用的工程項(xiàng)目有黃沙站、東黃盾構(gòu)始發(fā)井、海珠廣場(chǎng)站、如意坊站、洛溪站以及珠江黃埔大橋錨碇圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
　　雙輪銑槽機(jī)主要設(shè)備性能如下：

　　　　二、廣州城區(qū)軟巖主要地質(zhì)特征
　　廣州城區(qū)地貌為珠江三角洲沖積平原，地勢(shì)低平，地下水位較高。地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，第四系覆蓋土層較發(fā)育，主要有雜填土、淤泥質(zhì)土，粉細(xì)砂和中粗砂，基巖大部分為粉砂質(zhì)泥巖。典型巖土工程地質(zhì)特征如下：
　　1、人工填土層：主要為雜填土，土的成分復(fù)雜，工程性質(zhì)差，且極不均勻，透水性中等，開挖時(shí)易崩塌，土的可挖性等級(jí)為Ⅰ級(jí)。
　　2、淤泥質(zhì)土層：該層土屬軟土，土質(zhì)顆粒細(xì)小，在地震或其他外震動(dòng)力的作用下土層會(huì)出現(xiàn)震陷；開挖時(shí)淤泥質(zhì)土層邊坡易坍滑變形，土的可挖性等級(jí)為Ⅰ級(jí)。
　　3、粉細(xì)砂、中粗砂層：該層為弱富水地層，地層滲透性為中等。開挖時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)基坑突涌、流沙、坑壁崩塌等現(xiàn)象，造成基坑坍塌等施工事故。土的工程性質(zhì)差，土的可挖性等級(jí)為Ⅰ級(jí)。
　　4、殘積硬塑粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：該層土承載力較高，變形小，土的工程性質(zhì)較好，但開挖時(shí)可能出現(xiàn)局部坍塌，土的可挖性等級(jí)為Ⅱ級(jí)。
　　5、強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：該層土地基承載力高，壓縮變形小，工程力學(xué)性質(zhì)較好，但開挖時(shí)可能出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，巖石的可挖性等級(jí)為Ⅲ級(jí)。
　　6、中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：該層地基承載力高，壓縮變形小，工程力學(xué)性質(zhì)較好，巖體呈層狀或塊狀結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯扁柱～短柱狀，局部較多碎塊狀，為破碎巖體，失水易裂，浸水軟化。本層地下水較豐富，巖石飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值較低，屬軟巖，巖石的可挖性等級(jí)為Ⅳ級(jí)。
　　7、微風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：該層與上覆中風(fēng)化巖逐漸過渡，局部被透鏡體狀中風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化巖夾層隔開，塊～整體狀結(jié)構(gòu)，裂隙稍發(fā)育，裂面結(jié)合好，巖芯多呈短～長柱狀，局部碎塊狀，該層地基承載力高，壓縮變形小，工程力學(xué)性質(zhì)較好，該巖體完整性指數(shù)Kv=0.448，該層巖體較完整。巖石飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)21Mpa，屬軟巖，巖石的可挖性等級(jí)為Ⅳ級(jí)。
　　三、雙輪銑槽機(jī)成槽施工
　　1、施工原理
　　雙輪銑槽機(jī)為液壓式操作機(jī)械，它的工作原理為泥漿反向循環(huán)（圖1）。成槽時(shí)兩個(gè)銑輪連續(xù)的切削泥土和巖石，銑削下來的碎塊和渣土與成槽泥漿混合。通過刀架上的泥漿泵，將這些含有碎塊的泥漿泵進(jìn)泥漿循環(huán)設(shè)備，再經(jīng)過振動(dòng)除砂系統(tǒng)，將泥土和巖石碎塊與泥漿分離，最后將處理后的泥漿重新抽回槽中循環(huán)使用。
　　
　                           
　　
　　
　　雙輪銑槽機(jī)在成槽施工中的優(yōu)點(diǎn)：
　　⑴、雙輪銑槽機(jī)作業(yè)時(shí)幾乎無震動(dòng)。該設(shè)備采用履帶式地盤，銑削時(shí)靠銑刀架自重向下給銑刀壓力。
　　⑵、在硬的土層和巖層中明顯的成槽效率。該設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)齒銑輪切削強(qiáng)度達(dá)40MPa，錐形齒銑輪切削強(qiáng)度達(dá)70MPa，成槽速度一般在10～25cm/min。
　　⑶、可緊鄰建筑物進(jìn)行較深的成槽作業(yè)。
　　⑷、整個(gè)泥漿循環(huán)系統(tǒng)密閉，施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響小。
　　⑸、成槽作業(yè)過程全電腦監(jiān)控、自動(dòng)跟蹤，成槽質(zhì)量高。在雙輪銑銑槽機(jī)內(nèi)裝有自動(dòng)控制電腦，可自動(dòng)測(cè)出銑削時(shí)銑刀水平與垂直兩個(gè)方向的偏移量，并將偏移結(jié)果及時(shí)顯示在駕駛室里的顯示屏上。若銑槽機(jī)偏離了原設(shè)定的中線，可通過銑刀架上的糾偏系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
　　2、施工工藝
　　施工時(shí)，原則上先施工Ⅰ期槽，再施工Ⅱ期槽。為保證雙輪銑成槽施工的開槽質(zhì)量，在開孔前時(shí)，先利用反鏟對(duì)所要施工的槽段，自導(dǎo)墻口開挖深2.5～3m。開挖時(shí)要注意保證槽口的垂直度，更不能對(duì)導(dǎo)墻和已經(jīng)成墻的Ⅰ期槽段產(chǎn)生破壞。
　　雙輪銑成槽作業(yè)時(shí)，Ⅰ期槽標(biāo)準(zhǔn)槽段長為6.3～6.8m，分3次銑削，先進(jìn)行主孔的銑削，再行完成副孔。非標(biāo)準(zhǔn)長槽段或異形槽段可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。Ⅱ期槽標(biāo)準(zhǔn)槽段長為2.8m，一次銑削成槽。成槽工藝流程見圖2。
　　雙輪銑槽機(jī)施作的地下連續(xù)墻槽段的連接主要采用套銑法。即在進(jìn)行Ⅱ期槽成槽施工時(shí)，銑削掉兩端Ⅰ期槽的部分混凝土，以形成鋸齒狀搭接，Ⅰ、Ⅱ期槽段在連續(xù)墻軸線上的搭接長度為10cm～25cm。
　　                       
　　                                                                                          圖2雙輪銑槽機(jī)的銑槽工藝流程
　　3、泥漿護(hù)壁
　　地下連續(xù)墻成槽施工過程中，采用膨潤土泥漿進(jìn)行護(hù)壁。膨潤土質(zhì)量參考原石油工業(yè)部、地質(zhì)礦產(chǎn)部或API標(biāo)準(zhǔn)，原則上應(yīng)達(dá)到石油二類或地礦乙級(jí)土標(biāo)準(zhǔn)。常采用鈣土（Ⅱ級(jí)）的膨潤土，其水︰膨潤土︰Na2co3=1000︰80︰4。泥漿性能參數(shù)如下：
　　泥漿性能參數(shù)項(xiàng) 新鮮的漿 成槽用漿 砼澆筑前的漿

                             
　　　　泥漿循環(huán)處理
　　成槽過程中，銑刀架上的泥漿泵將槽底泥漿抽吸進(jìn)輸漿管路，送至地面的泥漿凈化系統(tǒng)進(jìn)行除砂處理，處理后的泥漿經(jīng)泥漿管路泵回槽孔中。
　　澆筑混凝土?xí)r，自槽口返回的泥漿一般均直接用泵輸送至回收漿池中，作為其它槽孔護(hù)壁泥漿。但混凝土頂面以上2m左右的泥漿會(huì)被混凝土污染而造成劣化，應(yīng)予以廢棄。
　　清孔換漿
　　將銑刀架逐漸下沉至已成孔德槽底并保持銑輪旋轉(zhuǎn)，通過銑刀架上的泥漿泵將槽底的泥漿輸送至地面上的泥漿凈化機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)處理后的泥漿又泵回到槽孔內(nèi)，如此循環(huán)往復(fù)，直至槽段中的泥漿達(dá)到混凝土澆筑的標(biāo)準(zhǔn)。在清孔過程中，可根據(jù)槽內(nèi)漿面和泥漿性能狀況，加入適當(dāng)數(shù)量的新漿或添加劑以補(bǔ)充和改善孔內(nèi)泥漿性能。
　　成槽驗(yàn)收后立即進(jìn)行鋼筋籠的下設(shè)和混凝土的澆筑。
　　4、典型槽段正常成槽循環(huán)時(shí)間（不含其它工序時(shí)間）
　　槽段
　　                              　　
　　五、雙輪銑槽機(jī)在軟巖地層中施工存在的問題
　　在廣州復(fù)雜的軟巖地層中，對(duì)雙輪銑槽機(jī)成槽施工影響較大的地層主要有人工填土層、淤泥質(zhì)土層、粉砂質(zhì)泥巖層，其中影響最大的是粉砂質(zhì)泥巖層。
　　人工填土層因該層含有大量的雜填土、礫石、工程垃圾等，穩(wěn)定性非常差，雙輪銑成槽時(shí)開槽困難，極容易造成槽口塌孔，從而使得連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)端頭的質(zhì)量不易控制。
　　淤泥質(zhì)土層該層土質(zhì)顆粒細(xì)小，含有大量的淤泥質(zhì)，這些淤泥質(zhì)常以懸浮的狀態(tài)存在泥漿中，雙輪銑槽機(jī)除砂設(shè)備很難將其從泥漿中分離出，致使成槽過程中的泥漿比重、流動(dòng)性降低，使連續(xù)墻成槽后清孔換漿工作量成倍增加。
　　粉砂質(zhì)泥巖該層土質(zhì)顆粒細(xì)小，泥質(zhì)、鈣質(zhì)量大，浸水軟化，在成槽過成中，巖層中的泥質(zhì)、鈣質(zhì)易以膠體形態(tài)融入泥漿中，使泥漿的比重和粘性大幅增加，常規(guī)的對(duì)泥漿進(jìn)行分篩或沉淀處理措施很難改善泥漿性能。該巖層為軟巖，巖性表現(xiàn)為塑性，在雙輪銑進(jìn)行成槽銑削時(shí)，巖層很難以塊狀脫落，往往只是在巖層面形成一道道劃痕，銑齒未銑削到的地方就會(huì)越來越高，最后將整個(gè)銑輪托住，致使銑輪無法進(jìn)尺。在該巖層成槽作業(yè)中，更為嚴(yán)重的是：隨著泥漿中泥質(zhì)、鈣質(zhì)含量的增多，泥漿的粘性增加，泥漿的攜渣能力就越高，銑削下來的砂礫巖不能及時(shí)的分離出去，從而使整個(gè)銑輪逐漸的被粘泥糊住，最終銑輪失去對(duì)巖層的破碎功能。銑輪糊泥現(xiàn)象如圖3
　　                                            
                                                                            　　圖3雙輪銑銑輪糊泥現(xiàn)象圖
　　六、如何提高雙輪銑槽機(jī)在軟巖地層中施工效率
　　因地層巖性的特殊性和雙輪銑槽機(jī)的局限性，雙輪銑槽機(jī)在軟巖中遇到以上問題是比較常見的，可以考慮按以下方法進(jìn)行解決：
　　人工填土層在該土層淺時(shí)，將該層直接換填，或者在施作導(dǎo)墻時(shí)將導(dǎo)墻的深度加大，直接穿過該層；在該土層較深時(shí)，建議在連續(xù)墻里外側(cè)施作攪拌樁，將不穩(wěn)定土層固化后再進(jìn)行雙輪銑成槽施工。
　　淤泥質(zhì)土層該層影響的主要是護(hù)壁泥漿的質(zhì)量，在施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的泥漿性能適當(dāng)摻入0.1%-0.3%燒堿和0.1%稀釋劑，降低泥漿中膠體的含量、加速泥漿中渣土沉淀。
　　粉砂質(zhì)泥巖主要是解決雙輪銑槽機(jī)在該地層中托輪、糊輪現(xiàn)象，建議在巖層強(qiáng)度不是很高的地層中（＜40MPa），對(duì)雙輪銑槽機(jī)配備標(biāo)準(zhǔn)銑輪。標(biāo)準(zhǔn)銑輪銑齒較長，齒座與銑齒尖一樣寬，另該輪配有刮泥板，可以避免雙輪銑槽機(jī)在軟巖中出現(xiàn)糊輪現(xiàn)象。或者對(duì)雙輪銑槽機(jī)配備專用鋼絲刷，在銑輪被泥湖住時(shí)，及時(shí)提出銑刀架，對(duì)銑輪上的粘泥進(jìn)行清理。另，在泥漿中添加絮凝劑或在制備新漿時(shí)減少膨潤土的百分比，改善泥漿性能，降低泥漿粘度，以加速泥漿的沉淀，并在必要時(shí)在泥漿進(jìn)化處理系統(tǒng)中，增加對(duì)粉細(xì)顆粒再次分離的分篩系統(tǒng)，以更好的對(duì)泥漿進(jìn)行進(jìn)化處理。
　　結(jié)論
　　通過在廣州的幾個(gè)工程實(shí)例證明，雙輪銑槽機(jī)在廣州軟巖地層中顯現(xiàn)出其特有的施工效果，較好的解決了傳統(tǒng)成槽施工工藝在地下連續(xù)墻施工中效率低、成槽難等難題。但在以后的工程中，雙輪銑槽機(jī)還需在銑輪選型和泥漿制備上進(jìn)行更深的分析和研究。