摘要：广州城区软岩岩层主要为泥质砂岩或泥质粉砂岩，在该岩层的地连墙施工中，冲锤法施工因岩层含泥质的塑性而作业进尺缓慢，抓斗法施工又因岩层较硬、超过抓斗强度而使得连续墙成槽非常困难。而双轮铣槽机以其特殊的性能使得在该岩层中的施工显出独特效果。本文针对在上诉岩层的地连墙施工中，就双轮铣槽机的特殊性能、施工效果和施工难点进行说明与探讨。
关键词：双轮铣槽机；地下连续墙；粉砂质泥岩；泥浆
一、双轮铣槽机现状
双轮铣槽机目前是世界上最先进的硬岩成槽设备，主要用于建筑基础及地下连续墙施工，该设备适用于地质情况复杂、岩层较硬和特殊岩性的地层。双轮铣槽机适应范围广，施工效率高，成槽过程全自动控制，成槽精度高，成墙质量好，施工过程对周边环境影响小。在广州主要应用的工程项目有黄沙站、东黄盾构始发井、海珠广场站、如意坊站、洛溪站以及珠江黄埔大桥锚碇围护结构。
双轮铣槽机主要设备性能如下：
二、广州城区软岩主要地质特征
广州城区地貌为珠江三角洲冲积平原，地势低平，地下水位较高。地层结构较复杂，第四系覆盖土层较发育，主要有杂填土、淤泥质土，粉细砂和中粗砂，基岩大部分为粉砂质泥岩。典型岩土工程地质特征如下：
1、人工填土层：主要为杂填土，土的成分复杂，工程性质差，且极不均匀，透水性中等，开挖时易崩塌，土的可挖性等级为Ⅰ级。
2、淤泥质土层：该层土属软土，土质颗粒细小，在地震或其他外震动力的作用下土层会出现震陷；开挖时淤泥质土层边坡易坍滑变形，土的可挖性等级为Ⅰ级。
3、粉细砂、中粗砂层：该层为弱富水地层，地层渗透性为中等。开挖时可能会出现基坑突涌、流沙、坑壁崩塌等现象，造成基坑坍塌等施工事故。土的工程性质差，土的可挖性等级为Ⅰ级。
4、残积硬塑粉质粘土、全风化粉砂质泥岩：该层土承载力较高，变形小，土的工程性质较好，但开挖时可能出现局部坍塌，土的可挖性等级为Ⅱ级。
5、强风化粉砂质泥岩：该层土地基承载力高，压缩变形小，工程力学性质较好，但开挖时可能出现掉块现象，岩石的可挖性等级为Ⅲ级。
6、中风化粉砂质泥岩：该层地基承载力高，压缩变形小，工程力学性质较好，岩体呈层状或块状结构，泥质及钙质胶结，岩芯扁柱～短柱状，局部较多碎块状，为破碎岩体，失水易裂，浸水软化。本层地下水较丰富，岩石饱和抗压强度标准值较低，属软岩，岩石的可挖性等级为Ⅳ级。
7、微风化粉砂质泥岩：该层与上覆中风化岩逐渐过渡，局部被透镜体状中风化或强风化岩夹层隔开，块～整体状结构，裂隙稍发育，裂面结合好，岩芯多呈短～长柱状，局部碎块状，该层地基承载力高，压缩变形小，工程力学性质较好，该岩体完整性指数Kv=0.448，该层岩体较完整。岩石饱和抗压强度标准值达21Mpa，属软岩，岩石的可挖性等级为Ⅳ级。
三、双轮铣槽机成槽施工
1、施工原理
双轮铣槽机为液压式操作机械，它的工作原理为泥浆反向循环（图1）。成槽时两个铣轮连续的切削泥土和岩石，铣削下来的碎块和渣土与成槽泥浆混合。通过刀架上的泥浆泵，将这些含有碎块的泥浆泵进泥浆循环设备，再经过振动除砂系统，将泥土和岩石碎块与泥浆分离，最后将处理后的泥浆重新抽回槽中循环使用。
双轮铣槽机在成槽施工中的优点：
⑴、双轮铣槽机作业时几乎无震动。该设备采用履带式地盘，铣削时靠铣刀架自重向下给铣刀压力。
⑵、在硬的土层和岩层中明显的成槽效率。该设备标准齿铣轮切削强度达40MPa，锥形齿铣轮切削强度达70MPa，成槽速度一般在10～25cm/min。
⑶、可紧邻建筑物进行较深的成槽作业。
⑷、整个泥浆循环系统密闭，施工时对周边环境影响小。
⑸、成槽作业过程全电脑监控、自动跟踪，成槽质量高。在双轮铣铣槽机内装有自动控制电脑，可自动测出铣削时铣刀水平与垂直两个方向的偏移量，并将偏移结果及时显示在驾驶室里的显示屏上。若铣槽机偏离了原设定的中线，可通过铣刀架上的纠偏系统及时进行调整。
2、施工工艺
施工时，原则上先施工Ⅰ期槽，再施工Ⅱ期槽。为保证双轮铣成槽施工的开槽质量，在开孔前时，先利用反铲对所要施工的槽段，自导墙口开挖深2.5～3m。开挖时要注意保证槽口的垂直度，更不能对导墙和已经成墙的Ⅰ期槽段产生破坏。
双轮铣成槽作业时，Ⅰ期槽标准槽段长为6.3～6.8m，分3次铣削，先进行主孔的铣削，再行完成副孔。非标准长槽段或异形槽段可根据现场情况确定。Ⅱ期槽标准槽段长为2.8m，一次铣削成槽。成槽工艺流程见图2。
双轮铣槽机施作的地下连续墙槽段的连接主要采用套铣法。即在进行Ⅱ期槽成槽施工时，铣削掉两端Ⅰ期槽的部分混凝土，以形成锯齿状搭接，Ⅰ、Ⅱ期槽段在连续墙轴线上的搭接长度为10cm～25cm。
图2双轮铣槽机的铣槽工艺流程
3、泥浆护壁
地下连续墙成槽施工过程中，采用膨润土泥浆进行护壁。膨润土质量参考原石油工业部、地质矿产部或API标准，原则上应达到石油二类或地矿乙级土标准。常采用钙土（Ⅱ级）的膨润土，其水︰膨润土︰Na2co3=1000︰80︰4。泥浆性能参数如下：
泥浆性能参数项 新鲜的浆 成槽用浆 砼浇筑前的浆
泥浆循环处理
成槽过程中，铣刀架上的泥浆泵将槽底泥浆抽吸进输浆管路，送至地面的泥浆净化系统进行除砂处理，处理后的泥浆经泥浆管路泵回槽孔中。
浇筑混凝土时，自槽口返回的泥浆一般均直接用泵输送至回收浆池中，作为其它槽孔护壁泥浆。但混凝土顶面以上2m左右的泥浆会被混凝土污染而造成劣化，应予以废弃。
清孔换浆
将铣刀架逐渐下沉至已成孔德槽底并保持铣轮旋转，通过铣刀架上的泥浆泵将槽底的泥浆输送至地面上的泥浆净化机系统，经处理后的泥浆又泵回到槽孔内，如此循环往复，直至槽段中的泥浆达到混凝土浇筑的标准。在清孔过程中，可根据槽内浆面和泥浆性能状况，加入适当数量的新浆或添加剂以补充和改善孔内泥浆性能。
成槽验收后立即进行钢筋笼的下设和混凝土的浇筑。
4、典型槽段正常成槽循环时间（不含其它工序时间）
槽段
五、双轮铣槽机在软岩地层中施工存在的问题
在广州复杂的软岩地层中，对双轮铣槽机成槽施工影响较大的地层主要有人工填土层、淤泥质土层、粉砂质泥岩层，其中影响最大的是粉砂质泥岩层。
人工填土层因该层含有大量的杂填土、砾石、工程垃圾等，稳定性非常差，双轮铣成槽时开槽困难，极容易造成槽口塌孔，从而使得连续墙围护结构端头的质量不易控制。
淤泥质土层该层土质颗粒细小，含有大量的淤泥质，这些淤泥质常以悬浮的状态存在泥浆中，双轮铣槽机除砂设备很难将其从泥浆中分离出，致使成槽过程中的泥浆比重、流动性降低，使连续墙成槽后清孔换浆工作量成倍增加。
粉砂质泥岩该层土质颗粒细小，泥质、钙质量大，浸水软化，在成槽过成中，岩层中的泥质、钙质易以胶体形态融入泥浆中，使泥浆的比重和粘性大幅增加，常规的对泥浆进行分筛或沉淀处理措施很难改善泥浆性能。该岩层为软岩，岩性表现为塑性，在双轮铣进行成槽铣削时，岩层很难以块状脱落，往往只是在岩层面形成一道道划痕，铣齿未铣削到的地方就会越来越高，最后将整个铣轮托住，致使铣轮无法进尺。在该岩层成槽作业中，更为严重的是：随着泥浆中泥质、钙质含量的增多，泥浆的粘性增加，泥浆的携渣能力就越高，铣削下来的砂砾岩不能及时的分离出去，从而使整个铣轮逐渐的被粘泥糊住，最终铣轮失去对岩层的破碎功能。铣轮糊泥现象如图3
图3双轮铣铣轮糊泥现象图
六、如何提高双轮铣槽机在软岩地层中施工效率
因地层岩性的特殊性和双轮铣槽机的局限性，双轮铣槽机在软岩中遇到以上问题是比较常见的，可以考虑按以下方法进行解决：
人工填土层在该土层浅时，将该层直接换填，或者在施作导墙时将导墙的深度加大，直接穿过该层；在该土层较深时，建议在连续墙里外侧施作搅拌桩，将不稳定土层固化后再进行双轮铣成槽施工。
淤泥质土层该层影响的主要是护壁泥浆的质量，在施工过程中，根据现场测定的泥浆性能适当掺入0.1%-0.3%烧碱和0.1%稀释剂，降低泥浆中胶体的含量、加速泥浆中渣土沉淀。
粉砂质泥岩主要是解决双轮铣槽机在该地层中托轮、糊轮现象，建议在岩层强度不是很高的地层中（＜40MPa），对双轮铣槽机配备标准铣轮。标准铣轮铣齿较长，齿座与铣齿尖一样宽，另该轮配有刮泥板，可以避免双轮铣槽机在软岩中出现糊轮现象。或者对双轮铣槽机配备专用钢丝刷，在铣轮被泥湖住时，及时提出铣刀架，对铣轮上的粘泥进行清理。另，在泥浆中添加絮凝剂或在制备新浆时减少膨润土的百分比，改善泥浆性能，降低泥浆粘度，以加速泥浆的沉淀，并在必要时在泥浆进化处理系统中，增加对粉细颗粒再次分离的分筛系统，以更好的对泥浆进行进化处理。
结论
通过在广州的几个工程实例证明，双轮铣槽机在广州软岩地层中显现出其特有的施工效果，较好的解决了传统成槽施工工艺在地下连续墙施工中效率低、成槽难等难题。但在以后的工程中，双轮铣槽机还需在铣轮选型和泥浆制备上进行更深的分析和研究。
