冲铣法（潜孔锤+双轮铣）工艺在地下连续墙施工中的应用

王晓宇

摘 要：文章结合长沙市轨道交通4号线一标湖南大学地铁站地下连续墙施工的工程实例，从几种不适宜的施工工艺尝试到最终确定选择潜孔锤+双轮铣的施工工艺的过程，总结出施工此类入硬岩地下连续墙的功效、方法。

关键词：冲铣法；地下连续墙；应用

中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）12-0170-02

Abstract： Based on the engineering example of underground continuous wall construction of subway station of Hunan University on Line 4 of Changsha Rail Transit， this paper attempts from several unsuitable construction techniques to the process of choosing the construction technology of DTH hammer plus double wheel milling. The effect and method of constructing this kind of underground continuous wall into hard rock are summarized.

Keywords： flushing milling method； underground continuous wall； application

1 工程简介

湖南大学站为长沙轨道交通4号线一期工程的第12个站。车站位于麓山路与牌楼路交叉口，沿麓山路铺设，车站呈南北走向。湖南大学站为地下两层岛式站台车站，车站结构主体总长215m，标准宽度20.7m。车站主体连续墙共计82幅，墙厚为800mm，标准幅宽度为6米，墙深从22米～28米不等，地下连续墙槽段间采用工字钢板接头连接。

2 几种不适宜湖南大学站地连墙施工工艺介绍

2.1 液压抓斗+冲击钻工艺施工情况

2015年12月20日进场6台冲击钻，分别在E8-22、E8-27及E8-31槽进行试钻，其施工情况如下：

根据冲击钻试钻情况，开孔8孔，仅圆锤成孔2孔，成孔率为25%，且施工质量不能保证，成孔成功后，方锤因偏孔频繁卡锤等原因无法完成成槽作业，仅参考现场已成孔功效，按每幅需8孔考虑，圆孔引孔时间就达到80天/幅，且现场冲击钻锤头无法承受岩石强度，修焊时间一度达到成孔作业总时间的70%以上，冲击钻成槽工艺无法满足工期、质量等多方面要求，继续试验无法有效改善功效的情况下，于2016年2月份停工退场。

2.2 旋挖钻（引孔）+冲击钻（修边）工艺施工情况

由于液压抓斗配合冲击钻施工无法满足施工要求，2016年1月24日进场徐工XR360旋挖钻机1台配合液压抓斗施工。其施工情况如下：

2016年1月24日进场施工E8-18-8孔，施工至1月30日，进尺23.5m，完成该孔施工。累计消耗旋挖钻钻头28个，入岩后平均进尺为1.73m/天。

根据E8-18-8孔计算旋挖钻机成孔功效为7天/孔，每副地下连续墙需完成钻孔8孔，则单机成槽功效为56天。根据现场实际范围，最多可配置旋挖钻机10台，则成槽功效为5.6天/幅。采用液压抓斗配合旋挖钻施工湖南大学站地下连续墙施工工期为460天，预计将消耗钻头约18368个。

2.3 潜孔锤（打排孔）+冲击钻（修边）施工情况

由于之前试用了多种施工方案均无法成槽，并且铣槽机施工成本較高。2016年6月份，又进场TQZ800A潜孔锤1台配合4台冲击钻施工。施工情况如下：首先利用潜孔锤打排孔，相邻两孔外边间距为200mm。然后上方锤修孔，方锤修孔过程中受不规则排孔及岩层影响，旋转卡锤偏孔现象更为严重，同时处理卡锤浪费了较长时间，经过两个月的潜孔锤+冲击钻施工，仍然没有施工完成一幅槽，最终以失败告终。

3 常规的地连墙成槽设备施工受限的原因分析

岩性分析：

（1）岩层段岩性多变，泥岩、石英砂岩、灰岩等岩层呈不规则分布。

（2）岩性软硬差异大，钻孔过程中极易出现偏孔现象。

（3）岩层面起伏变化大，在沟槽范围单孔成孔过程中易出现卡钻现象。

（4）灰岩溶洞发育，对施工带来诸多困难如偏孔、掉钻、卡钻、塌孔，尽管施工前已对岩溶范围进行预注浆处理，由于注浆体强度与岩体强度相差较大，冲击钻施工过程中仍会存在偏孔、塌孔卡钻现象，成孔质量难以保证。

4 优化施工工艺及处理措施（潜孔锤+双轮铣槽机）

4.1 BC40型双轮铣槽机组成

BC40型双轮铣槽机主要由三部分组成：铣具、主机、泥浆设备及筛分设备等。

4.2 潜孔锤工作原理

潜孔锤钻机主要以长螺旋多功能桩机（或旋挖桩机）做桩架，以长螺旋动力头（或旋挖桩机动力头）做旋转动力，在特质的钻杆下悬挂风动式潜孔锤，潜孔锤冲击破碎岩石的同时，动力头带动钻杆及潜孔锤进行适度的钻压与回转钻进，既能研磨刻碎岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，使潜孔锤底部的合金突出点每次都击打在不同的位置，风动潜孔锤的空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，达到快速破碎岩石的作用。

4.3 潜孔锤+双轮铣施工工艺流程

（1）成槽机挖至岩土分界面。潜孔锤在黏土层施工时，黏土等杂物容易堵塞钻头下部出气孔，并且由于黏土粘性太强，包裹钻杆，很容易卡钻，使潜孔锤工作效率降低，故先挖后锤。

（2）潜孔锤根据槽段形式布孔，以槽厚800mm，槽宽6000mm标准幅为例可以打4个800mm的圆孔（连接幅和闭合幅的引孔位置适当调整），两孔外边距离为2.8～2.9m。如下图所示：

图1

（3）引孔后双轮铣施工时铣轮底部可形成凌空面，同时破坏了岩层的整体结构，可大大提升双轮铣施工效率，降低双轮铣材料损耗。为防止偏槽，双轮铣施工时先施工两侧，再施工中间。

4.4 双轮铣施工

（1）由于潜孔锤引孔垂直度不能完全保证，故双轮铣在施工时经常遇到潜孔锤引孔偏等情况。一般双轮铣施工至岩土分界面时降低速度，充分利用导向架，纠偏板及时纠偏，保证垂直度。

（2）双轮铣施工连接槽或闭合槽时经常遇到打工字钢情况，此时如果硬铣将对铣槽机齿轮箱损伤较大，并且铣齿消耗增大，铣槽效率降低。应该及时采取措施，根据湖南大学站工地施工经验，采取比较好用的措施就是下接头箱挡在铣槽机铣架和工字钢之间，效果比较好。

（3）双轮铣施工连接槽或闭合槽时经常遇到一期槽回填的沙袋堵管，此时铣槽将会极大降低铣槽效率，根据湖南大学站施工经验，一期槽施工完成后应及时用冲击锤冲沙包孔，并在冲击锤锤头顶部焊接钢筋，冲击锤上下反复捞出回填袋子，直至捞完为止，这样可以大大减少沙袋堵管次数。

4.5 双轮铣+潜孔锤施工的主要优点

根据其工作原理和与传统连续墙成槽设备的对比，表现出双轮铣成槽主要有以下工作优点和特性：

（1）对地层适应性强，更换不同类型的刀具即可在淤泥、砂、砾石、卵石及中硬强度的岩石、混凝土中开挖。

（2）钻进效率高，在松散地层中钻进效率20～40m3/h，不引孔在中硬岩石中钻进效率0.8～1m3/h，引孔后效率有大幅度提高。

（3）孔形规则（墙体垂直度可控制在3‰以下）。

4.6 潜孔锤引孔前后双轮铣施工效率对比

（1）相近兩幅槽对比。取相近两幅槽W8-34第一刀和W8-29槽第一刀进行对比，其中W8-34槽第一刀用直径800mm潜孔锤引孔2个，W8-29槽第一刀未引孔，数据见下表：

（2）综合对比。湖南大学站总计82幅地下连续墙，其中有13幅未引孔双轮铣直接施工，其余69幅经过引孔后双轮铣再行施工，结果如下：a.工期对比：13幅墙施工用时75天，69幅墙施工用时175天。b.产量对比：13幅墙方量1351立方，69幅幅方量6069立方。c.主要消耗件对比：13幅墙消耗截齿6504个，69幅墙消耗截齿10596个。d.每刀平均速度对比：13幅墙平均速度为0.3m/h-0.5m/h，69幅墙平均速度为0.8m/h-1.8m/h。

通过以上对比可以得出，双轮铣施工潜孔锤引孔过后槽段比施工未引孔的槽段，功效、工期都提高2～3倍左右，损耗降低2～3倍左右。

5结束语

对于常见的冲击钻、旋挖钻机、潜孔锤、双轮铣槽机的入岩设备，它们的入岩效率不同，同一岩层采用不同引孔设备带来的效果可能有着很大区别。故在工期比较紧张的情况下，遇到类似岩层的施工方法可以考虑潜孔锤+双轮铣的施工工艺。

参考文献：

[1]金晓飞.新型接头超深地下连续墙施工过程分析及工程应用研究[D].东南大学，2016.

[2]曲丽香.地下连续墙施工关键技术研究[D].青岛理工大学，2016.

[3]姜涛.地下连续墙施工过程中的变形控制研究[D].东南大学，2015.

[4]徐宜飞.深大基坑地下连续墙施工引起的土体位移分析[D].安徽理工大学，2016.

[5]倪元珍.逆作法中地下连续墙与钢管柱关键施工技术应用研究[D].安徽理工大学，2017.

[6]周俊，谭跃虎，李二兵，等.地下连续墙设计及施工发展研究与展望[J].施工技术，2015，44（S2）：21-27.

[7]陈怀伟.杭州地区地下连续墙施工工艺研究[D].同济大学，2008.