淺談液壓雙輪銑槽機與沖孔樁機的對比分析

劉亞斌

摘 要：城市軌道交通建設中的重要施工之一是地下連續墻施工，液壓雙輪銑槽機是一種新型的成槽技術，現在在地鐵施工中應用也越來越普遍；沖孔樁機應用比較普遍，應用時間也比較久遠，本文對兩種成槽設備進行對比，結合廣州市軌道交通八號線北延段聚龍站車站現場地下連續墻施工，對兩種施工工法的技術特點，經濟性，施工進度，安全文明施工等方面進行對比分析，為類似圍護結構施工工法選擇提供借鑒。

關鍵詞：液壓雙輪銑槽機；沖孔樁機；地下連續墻施工

1工程概況

廣州市軌道交通八號線北延段聚龍車站主要采用明挖順筑法施工，主體圍護結構采用800mm、1000mm厚地下連續墻，基坑安全等級為一級。地下連續墻接頭采用工字鋼。

2工程地質

根據本工程地質詳勘報告顯示，本標段施工范圍的地層有新生界第四系層（Q）、古生界二疊系（P1q）、石灰系地層（C2+3ht）。該地區地質復雜，地層起伏交錯，由上至下主要地層依次為：①雜填土，灰黃色、黃褐色，平均層厚4m；②淤泥質土，灰黑色，飽和、軟塑，平均層厚5.7m；③粉質粘土，灰黃色、褐黃色，可塑狀，局部含有少量粉細砂和中粗砂，平均層厚4m；④礫砂、粉細砂，淺黃色、灰色，飽和、稍密，含少量粘粒、粉粒，層厚2.7m；⑤殘積土，黃褐色、灰黃色、灰白色，硬塑狀，含較多灰巖碎塊、碎屑。分布不連續，不均勻，平均層厚3m；⑥各類風化巖層，炭質灰巖、灰巖。

3工程難點

本工程車站東側附近大量的商鋪，地連墻施工可能會對周邊建筑物及地面造成沉降影響，且地質中存在大量的溶洞及較堅硬的微風化巖層，地連墻成槽難度偏大。

4液壓雙輪銑成槽機及沖孔樁機介紹

4.1液壓雙輪銑成槽機組成

液壓雙輪銑的主要工作部位為一個高12m、重36t帶有液壓和電氣控制系統的鋼制框架，下部裝有3個液壓馬達，水平交叉排列，兩邊馬達分別驅動兩個裝有銑齒的銑輪，負責切削并破碎泥土，另外一個馬達驅動泥漿泵，負責把破碎的泥土、碎石泵送到地面的泥漿篩分系統。

4.2液壓雙輪銑成槽機工作原理

液壓雙輪銑槽機為液壓式操作機械，工作時兩個液壓馬達帶動銑輪低速轉動（方向相反），切削下面的泥土及巖石，利用切割齒把它們破碎成小塊并向上卷動，同時與槽中穩定的泥漿混合，然后由另外的一個液壓馬達帶動離心泵不斷把土、碎石和泥漿泵送到泥漿分離器，泵送到地表的泥漿經過泥漿分離器處理后，干凈的泥漿再被送回到基坑里，廢棄的泥漿、碎石則作拋棄處理。損失的泥漿由供漿系統補償。

5沖孔樁機介紹

5.1組成

樁錘、樁架及卷揚機等組成。

5.2沖孔樁機工作原理

沖孔方法是采用機身自帶的卷揚機帶動一定重量的沖擊鉆頭，在設定的高度內使鉆頭提升，然后空放使鉆頭自由降落，利用沖擊動能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔，再用循環消夜將鉆渣和巖屑排出。

6 液壓雙輪銑槽機與沖孔樁機實物圖片

7液壓雙輪銑槽機與沖孔樁機對比分析

7.1技術特點對比

7.1.1液壓雙輪銑槽機特點

（1）對地層適用范圍廣，通過更換不同形式的銑刀輪可以滿足不同地層的成槽。

（2）施工效率高，較沖孔樁機等傳統成槽設備效率高出多倍，龍其在強度較大的巖層優勢更為突出，本工程地層中有微風化巖層，巖層較硬，非常適合本工程的成槽施工。

（3）成槽精度高，孔形規則（墻體垂直度可控制在3‰以下），銑輪在持續成槽過程中可以通過有電腦顯示屏進行跟蹤，容易控制槽段的垂直度，為之后的鋼筋籠下籠提供了方便。

（4）成槽的全過程不會產生較大的沖擊和震動，高速度，低噪音，且可以貼近建筑物施工。

（5）操作有電腦主動記錄并監控施工全過程，同時保存記錄。

（6）成槽過程中較少出現塌槽現象。

但是雙輪銑設備存在一定的局限性：

（7）不適用于存在孤石、較大卵石等地層，此種地層下需爆破配合使用。

（8）雙輪銑在地連續墻的二期槽段施工中不適宜使用。

（9）對原有地層中存在的鋼筋等比較敏感。

（10）設備自重較大對場地硬化條件要求較傳統設備高。

7.1.2沖孔樁機特點

（1）沖孔樁機作為一種成熟的工藝，其施工機械安裝簡單，進入場地方便，成孔的速度快，成槽質量可靠，在實際地鐵施工中應用較為廣泛。

（2）沖孔樁機適用于破碎有裂隙的堅硬土和大的卵石，在含有較大卵石層成孔效率較高。

（3）沖孔樁機設備簡單，操作方便，鉆進深度容易掌控，設備移動方便，機械故障較少，錘頭容易根據現場地連墻厚度要求調整。

（4）沖孔樁機在沖孔過程中垂直度控制比較難，錘頭沖孔過程中，樁繩會出現搖擺，且沖孔過程中，操作人員重復沖孔動作容易疲勞和精神不集中，可能會落錘高度過高，錘身擺動較大，容易在沖孔時出現擴孔，斜孔，歪孔的情況。

（5）根據本工程的地質情況，存在淤泥層，該層屬高壓縮性，低強度土，工程性能不良，本工程在該地層沖槽時，較易出現塌孔，淤泥層沖孔過程中，因為形成的泥漿比重一般偏大，且攜渣效果不明顯，所以在泥漿循環過程中，容易導致泥漿泵堵管；沖孔樁機在錘擊沖孔時還有可能遇到孤石，容易造成偏孔或擴孔。

7.2經濟性對比

（1）雙輪銑槽機設備價格較高，設備維護復雜且費用過高，沖孔樁機設備價格較低，日常維修費用較低。

（2）成本上的分析對比：雙輪銑成槽成本根據地層不同，約在1000元/m3～1500元/m3，沖孔樁機成本約在400-600元/m3，雙輪銑是沖孔樁機施工工藝的1.5倍～2倍，在軟弱地層沒有上風，但在連續墻深度大、精度要求高、巖性較硬的地層，方顯上風。

（3）沖孔樁機在沖孔過程中容易造成擴孔且在深度方面控制不太精準，雙輪銑槽機成槽孔形規則且深度有電腦精準控制，在混凝土澆筑時，沖孔樁機的成槽澆筑的混凝土容易超方，用在混凝土方面的成本會高于雙輪銑。

7.3施工進度對比

（1）雙輪銑設備施工進度與傳統沖孔樁機在土層、砂層等軟弱地層中上風并不十分顯明，雙輪銑成槽速度在此種地層中效率在20m3/h～30m3/h。一旦進入巖段，雙輪銑就顯出其上風，在巖層段選擇合適刀具，在中風化巖層中（60MPa以下），施工效率可達10m3/h，在微風巖層（60MPa～120MPa）中可達1m3/h～2m3/h。在此種地層中沖孔樁機的沖孔速度在中風化巖層中約每臺班4m～6m，效率在0.3m3/h～0.5m3/h，若在微風化地層中鉆進就非常困難，每臺班進尺僅能維持在幾十公分上下，效率極低。

（2）根據本工程現場的地質情況及實際施工情況，雙輪銑大約需要3-5天可以完成一幅槽段，沖孔樁機大約需要7-10天完成一幅槽段。

7.4安全文明施工方面對比

（1）液壓雙輪銑槽機，工作時比較安靜，污染少，噪音小，震動小，泥漿循環利用率高。

（2）沖孔樁機因其工作原理，會在施工過程中產生高達100分貝以上的噪音，特別是使用時間已久的樁機，產生的噪音更大，雖然這些噪音是間歇性的，但是對周邊生活的人會產生較大的生理損害，嚴重影響周邊居民的生活和學習，甚至會引起周邊群眾的投訴，且不適宜在夜間進行沖孔施工。

（3）本工程東側有大量的建筑物，安全性要求較高，若采用沖孔樁機施工，會存在文明施工難以管理的局面，而且沖孔樁機沖孔容易引起周邊建筑物及地面發生沉降，所以在工程東側采用雙輪銑沖槽較沖孔樁機好。

8結論

（1）液壓雙輪銑槽機在硬巖地下連續墻施工中的應用，已經在國內多個城市的地鐵站施工中已被證明非常有效。

（2）在傳統的樁基礎成孔施工中，沖孔樁施工作為一種相對成熟的施工工藝，因其經濟性及安全性在國內被廣泛應用。

（3）綜上所述，液壓雙輪銑槽機作為一種新型的地下連續墻成槽設備，不僅適應強、在硬巖地層中施工進度遠遠大于傳統施工工藝， 其成槽速度及垂直精度方面都遠遠優于其他設備。同時，施工噪音低有效降低對環境的影響，雙輪銑今后將成為地下工程的中堅力量。

參考文獻

[1]盧忠漢. 地下連續墻及其成槽設備 [ J ]. 中國港灣建設 ，1998 （4） ： 32 - 36.

[2]朱思聞. 液壓雙輪銑槽機地下連續墻施工技術[J].上海隧道，2005（1）：18-21.