双轮铣介绍

双轮铣目的：调查双轮铣槽机器的特点、工艺、适用范围，与其它同类设备相比的优缺点。一、概述自二十世纪八十年代早期，地下连续墙工艺被引入中国建筑业，迄今已被广泛的运用在基础中，作为临时或者永久挡土墙，有时也作为承受荷重的结构体。随着地下工程的发展，相应的支持设备也从简单的机械钻机变化到今天品种繁多的电液一体化的现代钻机。目前国内在软土层中，施作地下连续墙的相关技术，已有了良好的发展，但是在硬地层如砾石、巨砾或者岩石中，地下连续墙的施工技术，仍处于初步的发展阶段。国内常用于地下工程连续墙施工的设备主要有：1、液压抓斗(大多需要冲击钻机配合)；2、旋挖钻机；3、双轮铣。其中双轮铣的效率是四种设备中最高的，平均可达到15m3/小时。不过经过长时间的实际运用，发现单一的地下连续墙施工设备不仅效率低而且成本较高，特别在地层复杂的地段，在实际运用中大都采用交叉作业，充分发挥各种设备特点，不仅效率大大提高，而且施工成本也得到改善。目前国内使用的双轮铣设备主要有德国宝娥公司、意大利卡沙特兰地地基设备有限公司以及法国索莱唐日公司的铣削式成槽机，不过它们的成槽原理基本相同,现就以国内市场占有较大的德国宝娥公司生产的BC36型双轮铣成槽机为例介绍。二、BC36型双轮铣槽机的结构、参数1、BC36型双轮铣槽机的结构BC36型双轮铣槽机主要由三部分组成:起重设备、铣槽机、泥浆设备及筛分设备等。见图一图一双轮铣布置结构图双轮铣的主要工作部位为一个高12m、重36t带有液压和电气控制系统的钢制框架,下部装有3个液压马达,水平交叉排列,两边马达分别驱动两个装有铣齿的铣轮,负责切削并破碎泥土，另外一个马达驱动泥浆泵，负责把破碎的泥土、碎石泵送到地面的泥浆筛分系统。见图二。图二铣刀结构双轮铣铣轮上刀具可根据地层的岩性和强度进行调换铣轮和刀具,主要的刀具形式有三种:平齿（适用于软土层）、锥齿(适用于岩层)和滚齿（用于硬岩层）。在双轮铣的两个铣轮上，有个会活动的齿，主要是用来切割两个切割轮之间在开挖槽底部形成的脊状土。见图三。1、减震器2、铣刀3、泥浆泵入口4、活动齿图三铣轮结构2、BC36双轮铣技术参数主要技术参数如下： 部件名称 性 能 指 标 主机 型号 利勃海尔 HS883HD 发动机功率(kw) 605 铣头 铣削深度(m) 44 铣削宽度(mm) 800～2600 单孔铣削长度(mm) 2790 铣刀进给速度 软弱土质中（cm/min） 25-35 较硬土质岩层中（cm/min） 15-20 泥浆筛分净化系统 最大泥浆处理能力（m3/h） 500 功率（kw） 55×2＋2×6 筛网规格 粗5×5mm 细0.4×25mm 地泵 功率（kw） 110 流量（㎡/h） 200～250 工作重量（吨） 156     三、双轮铣槽机的工作原理及工艺流程1、工作原理BC36双轮铣槽机为液压式操作机械，工作时两个液压马达带动铣轮低速转动（方向相反），切削下面的泥土及岩石，利用切割齿把它们破碎成小块并向上卷动，同时与槽中稳定的泥浆混合，然后由另外的一个液压马达带动离心泵不断把土、碎石和泥浆泵送到泥浆筛分系统，泵送到地表的泥浆经过筛分系统处理后，干净的泥浆再被送回到基坑里，废弃的泥浆、碎石则作抛弃处理。损失的泥浆由供浆系统补偿。筛分系统主要由两台除砂器BE250和一台砾石分机GS500组成。详见图四。图四泥浆系统布置图在铣槽的时候，因后期要放下加工好的钢筋笼，所以对槽的垂直度要求比较高。为了保证成槽的精度，BC36双轮铣槽机的铣头部分安装了一定数量的、用于采集各类数据的传感器,操作人员可以通过触摸屏,很直观地看到双轮铣槽机的工作状态(铣头的偏直状况、铣削的深度、铣头受到的阻力),并针对不同土层设定铣头的下降速度,通过控制铣头所受的压力来减少在铣头沿高度的左右两侧各安装2块导向板,前后两侧各安装4块纠偏板，来保证成槽（孔）的精度，精度可达到3‰。特别在地层多变地区,铣头在铣削时,往往会使前后、左右的刮刀产生受力不同的情况,造成铣头倾斜,从而引起槽孔的偏斜。此时,操作员通过触摸屏,控制液压千斤顶系统伸出或缩回导向板、纠偏板,调整铣头的姿态,并调慢铣头下降速度,从而有效地控制了槽孔的垂直度，并可自动记录孔深、孔斜等情况,并通过触摸屏显示出来,在槽孔施工完成后,自动保存的测斜记录可全部打印出来,作为工程测斜资料。BC36双轮铣纠偏系统见图五。图五双轮铣槽机触摸屏显示及纠偏导板位置2、工艺流程1、BC36双轮铣工艺流程图六双轮铣槽机的施工工艺流程从图中可以看出，BC36双轮铣在施工中主要分为一期施工和二期施工，再施工完一期槽段后，再根据设计的接头方式，完成二期槽段的施工。常用的连续墙的接头从工艺上均能实现于双轮铣成槽中,如拔管式套接法、平接法、工字钢接头、接头槽法等四、双轮铣槽机的经济性以及其优缺点1、成本分析双轮铣设备施工进度与传统的液压抓斗和冲孔机在土层、砂层等软弱地层中优势并不十分明显,大约为液压抓斗的2-3倍,液压抓斗成孔效率约在10m3/h,双轮铣成槽速度在此种地层(小于50Mpa的岩石)中效率20m3/h-30m3/h。一旦进入岩段,双轮铣就显出其优势,在岩层段选择合适刀具,在中风化岩层中(50-100Mpa的岩石),施工效率可达5-8m3/h,在微风岩层（大于100MPa的岩石）中可达1m3/h-2m3/h，而在此种地层中液压抓斗基本无法使用,必须采用冲击钻机来完成，冲孔速度在中风化岩层中约效率约为0.3m3-0.5m3,若在微风化地层中钻进就异常困难,每台班进尺仅能维持在几十公分上下,不仅效率极低而且成槽形状差。现就双轮铣的使用成本分析如下：1、主动力为605Kw的柴油发动机，泥浆筛分净化系统功率为122Kw，泥浆循环系统功率为110Kw，总功率为232Kw，电价按1元/度计算，效率按0.55计算，能耗为127.6元/小时，在各种土层的能耗如下(柴油单价按8200.00元/吨)： 序号 土层性质 功率利用系数 单位均产量(M3/h) 电费（元/h） 柴油（kg/h） 单方能耗（元） 1 土层、沙层 0.15 25 127.6 29 14.60 2 中风化层 0.3 6.5 127.6 58 92.83 3 微风化层 0.5 1.5 127.6 123 757.072、双轮铣在在各种土层中膨润土、切削齿及其它配件消耗如下（膨润土暂取钠基膨润土，为2.84吨/立方，450元/吨，22型切削齿为270元/个）： 序号 岩石条件 单方泥浆消耗（元） 切削齿型号 单方铣齿消耗 其他配件成本 小计（元/m3） 1 50Mpa以下的岩石 10－50 22型锥齿 0．06 20元 66.20 2 50-100Mpa的岩石 10－30 22型锥齿 1.5-2个 30元 522.5 3 100Mpa以上的岩石 10－20 22型锥齿 3.1-3.9 50元 1010.003、双轮铣工作时需要3-4人才能把工作完成，按人均工资（含工资附加费）为5000.00元/月，则人工费为eq\o\ac(○,1)0.36元/m3(50Mpa以下的岩石)；eq\o\ac(○,2)1.4元/m3（50-100Mpa的岩石）,eq\o\ac(○,3)6.07元/m3(100Mpa以上的岩石)；总上所述双轮铣在各种地层的成本如下：eq\o\ac(○,1)50Mpa以下的岩石，81.16元/方eq\o\ac(○,2)50-100Mpa的岩石，616.73元/方eq\o\ac(○,3)100Mpa以上的岩石，1773.14元/方与其它连续墙设备比较如下表： 序号 成槽设备 成槽速度（m3/台班） 成槽质量 适用范围 设备型号 施工消耗成本 设备投入 设备摊销 配合设备 备注 土层m3 岩石m3 1 液压抓斗 130 0 墙壁较粗糙、钢筋笼顺利下放 土层 HSWG2.8/800-1200（利渤海尔） 600-1200元/m3 1500万元 51.2元/m3 挖掘机，汽车，100T履带吊车 2 旋挖钻 80 5 圆弧壁面、只能下放圆形钢筋笼 土层、软岩 SR220C（三一） 200－398元/m3 500万元 27-433元/m3 挖掘机，汽车，100T履带吊车 3 双轮铣 180 10 墙壁光滑、钢筋笼顺利下放 所有复杂地层在硬岩中优势突出 BC36(宝蛾) 616-1700元/m3 3500万元 120-383元/m3 挖掘机，汽车，100T履带吊车 在硬岩地层或漂石砂层中可配备重型冲锤,降低消耗成本2、双轮铣的主要优缺点：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20m3/h-30m3/h,在中硬岩石中钻进效率1m3/h-2m3/h。     3)孔形规则(墙体垂直度可控制在3‰以下)。     4)运转灵活,操作方便。双轮铣的履带式起重机可自由行走,不需要轨道,在控制室可方便安全操作。     5)排碴同时即清孔换浆,减少了混凝土浇筑准备时间。     6)自动记录仪监控全施工过程,同时全部记录。     7)低噪音、低振动,可以贴近建筑物施工。但同时由于工艺和设备限制其存在一定的局限性:     1)不适用于存在孤石、较大卵石等地层,此种地层下需和冲击钻或爆破配合使用。     2)受设备限制连续墙槽段划分不灵活,尤其是二期槽段。     3)对地层中的铁器掉落或原有地层中存在的钢筋等比较敏感。     4)设备维护复杂且费用高。     5)设备自重较大对场地硬化条件要求较传统设备高。附中铁一局广州双轮铣年收入支出以及工地双轮铣图片:BC36双轮铣年收入、支出费用 收入 支出（万元） 平均单价 年工程量 小计（万元） 人工 泥浆消耗 资金占用费 折旧大修 经修费 辅助设备 能耗费用 进出场费用 小计 节超 1450元/m3 20000m3 2900 225 46.6 262.5 665 1010.24 84 302 30 2578.74 321.26 说明：一年实际运行时间为200天，平均单价包含钢筋笼加工、吊装费用，人工费用按50人/月，平均工资为5000元/月，柴油价格为8500.00元/吨,电价按1.00元/度。结论：1、每年的工程量要达到1.8万方【其中土层(砂层)、中风化岩层，弱风化岩层的比例为1：8：1，平均单价为1450元/m3】，设备的年收入支出就基本能持平。2、横向比较后，此类设备单价较高，一般在下列条件下才会考虑使用：eq\o\ac(○,1)、工程量大、工期紧；eq\o\ac(○,2)、中风化岩层在总工程量中，占的比重较大，用其它设备效率低；eq\o\ac(○,3)、对于比较深的地下工程，一般在大于40米深度以下，其它设备基本不能施工；eq\o\ac(○,4)在敏感建筑物附近施工。工地实物：利勃海尔885履带吊配宝峨公司BC36型双轮铣BC36双轮铣主机BC36泥浆处理系统BC36泥浆泵