2.6 液压铣槽机
2.6.1 概述
液压铣槽机是世界上最先进的防渗墙槽孔掘进设备，1973年由法国索列丹斯公司首先研制成功，现今德国、意大利和日本等国都有生产。液压铣槽机的型号规格较多，可挖掘槽孔的宽度（墙厚）为0.4～3.2m，一次挖槽长度为2.2～3.2m，挖槽深度最大已达到150m[21]。
近20年来，国外水利水电防渗墙工程较少，但有大量的城市地下连续墙工程，这些工程基本不用嵌岩，地层中孤、漂（块）石比例不大，特别适合于液压铣槽机施工。
20世纪末，基础局在国内防渗墙施工中研究应用BC30型液压铣槽机，防渗墙最大深度为73.5m。对于100m以上超深与复杂地质条件防渗墙施工，2003年基础局引进了低净空MBC30型液压铣槽机，用于冶勒水电站在洞内（高6m）建造防渗墙施工，最大施工深度为84m[22]。
应用研究表明，液压铣槽机作为先进的防渗墙施工设备，用于100m以上超深与复杂地质条件防渗墙施工是适合的，但对于大比例孤、漂（块）石地层与硬岩地层，要和钢丝绳抓斗、冲击钻机配合施工，否则工效极低。由于液压铣槽机设备昂贵，市场数量少，在超深防渗墙施工应用中受到了限制。
2.6.2 BC30型液压铣槽机[23]
（1）BC30型液压铣槽机特性。BC30型液压铣槽机由履带主机、铣削掘进头（图2.26）组成，配备泥浆净化系统完成成槽作业。泥浆净化系统包括制浆站、储浆池和筛分除砂设备。
图2.26 BC30型液压铣槽机成套设备
1—起重机；2—铣削掘进头；3—制浆机；4—泥浆净化系统；5—槽孔
BC30型液压铣槽机是利用铣轮旋转连续切削和松动土壤、靠泵举反循环排渣来实现地层掘进的，铣削掘进头由铣轮和导架组成，导架上装有铣轮、泥浆泵、液压马达传动系统以及电子测斜纠偏控制系统等，它能提供足够的铣削压力，同时具有良好的导向作用，可保证成槽精度，液压铣槽机造孔施工工艺流程如图2.27所示。
图2.27 液压铣槽机造孔施工工艺流程
1—槽孔掘进机；2—泥浆泵；3—除砂装置；4—泥浆罐；5—供浆泵；6—筛除的钻渣；
7—补浆泵；8—泥浆搅拌机；9—膨润土储料桶；10—水源
铣削掘进头由主卷扬钢丝绳悬吊，可依据地层情况对钻压进行自动控制，大功率液压马达系统驱动的铣轮提供的扭矩达81kN·m。该设备配置有两种规格的铣轮及侧板，可用于0.8m和1.0m厚度防渗墙的施工；导架采用叠加式结构，可按槽宽要求拼装侧板。单刀铣削宽度为2.8m，最大铣削深度达80m。
（2）BC30型液压铣槽机主要技术性能。BC30型液压铣槽机及其配套的泥浆净化系统的规格和技术性能见表2.5和表2.6。
表2.5 BC30型液压铣槽机的主要技术性能
表2.6 BC30型液压铣槽机泥浆净化系统的规格和技术性能
（3）BC30型液压铣槽机应用。润扬大桥北锚碇地下连续墙工程：北锚碇基坑周采用钢筋混凝土地下连续墙挡土支护和防渗，墙厚1.2m，使用BC30型液压铣槽机和抓斗、钻机等设备施工，成槽施工最大深度为58m，平均嵌岩深度为4.1m，挖掘总方量为1.5万m3。用时160d实现69m×50m基坑封闭，较计划工期提前3d完工，为基坑提前开挖、确保整体工期创造了条件。
按照墙厚1.2m设计要求，基础局为BC30型液压双轮铣进行了1.2m厚度铣轮的配套研制（图2.28），自行设计了部分机件，完成了铣削1.2m厚度槽孔的机具制造及附属泥浆净化系统配制工作。
图2.28 配套研制的1.2m厚度铣轮
为满足紧迫的工期和高标准的质量要求，该工程投入1台BC30型液压铣槽机、2台HS843HD型钢丝绳抓斗、1台BH12型液压抓斗和16台（套）CZF系列冲击反循环钻机，液压铣槽机施工采用“铣抓钻法”“铣削法”。总计完成成槽工程量18125.76m3（含接头孔回填砂料及绕流混凝土等）。由于施工方案合理，保证了该工程高质量按期完工。
BC30型液压铣槽机施工工效见表2.7。
表2.7 BC30型液压铣槽机施工工效 单位：m3/（台·d）
2.6.3 MBC30型卧式廊道内液压铣槽机[24]
（1）冶勒水电站洞内防渗墙工程应用。冶勒水电站右岸基础处理项目YL/C I标段工程，需要在6.0m×6.5m的廊道内施工84m深的防渗墙，防渗墙开挖量约19317m3，工期紧迫，且需在透水及非常紧密的卵砾石层中构筑（图2.29）。该项目经比选研究，引进了德国宝峨公司低净空CBC25/MBC30型双轮铣槽机设备，与冲击反循环钻机配合，采用“钻铣法”和“铣削法”施工，取得了良好的效果。
图2.29 冶勒水电站洞内防渗墙轴剖面示意图
1—右岸上部防渗墙；2—右岸下部防渗墙施工廊道；3—右岸下部防渗墙；4—右岸帷幕灌浆；
5—河床底防渗墙；6—左岸防渗墙；7—左岸帷幕灌浆；8—左岸帷幕灌浆施工廊道；
9—碾压沥青混凝土
（2）液压铣槽机主要性能。宝峨公司特殊制造的低净空双轮铣槽机质量约25t，工作高度为5.3m，安装在一部特殊设计的液压式履带吊车BS100B上，它的直接动力来自装在吊车上一个420kW的发动机。选择该低净空成槽设备的重要原因是：75m深的防渗墙需在6.0m×6.5m的廊道内施工，紧密的卵砾石地层，铣槽机工作时几乎无振动，工程质量的高要求，以及严格的垂直度要求与水密性接头，如图2.30所示。
图2.30 宝峨公司低净空双轮铣槽机
（3）施工难点。由于廊道内空间仅6.0m×6.5m且防渗墙位置接近单侧（图2.31和图2.32），造成铣槽机移动及工作时均有单侧履带半悬空的情况出现（图2.33）。施工平台、导墙及廊道浇筑成一整体性的钢筋混凝土结构，以提供双轮铣槽机及其他相关设备工作时足够的承载力与稳定性。
图2.31 施工平台细部图示（单位：mm）
图2.32 双轮铣在廊道内工作
图2.33 半悬空的履带
图2.34 两侧非常有限的作业空间
另外，因净宽仅5.5m（图2.34），双轮铣槽机必须以平行主机上部结构的方式定位，进行每一槽段的挖掘工作。而其他防渗墙的相关工作如设备维修、钢筋笼的运输与置放、混凝土浇筑、新鲜的空气循环及槽沟的预挖等，均更为困难与缓慢。
（4）实施效果。MBC30型液压铣槽机外形尺寸为16m×3.7m×5.2m，总质量为120t，采用沿洞内轴线骑槽孔方式布置，两条履带分别在上下游两侧导墙上行走，泥浆净化系统由于受洞内场地的限制，布置在1号洞口外，进出2条泥浆管路均布置在防渗墙上游侧廊道壁上，管路长度达500m；6英寸泥浆管路采用快速接头，降低拆装辅助时间，有效减少了对其他施工设备的干扰。
MBC30型液压铣槽机于2003年9月2日开始洞内铣槽施工，最大铣削深度为84m，成墙厚度为1m，单刀铣削长度为2.8m，施工历时7个月，累计完成钻孔进尺12501m2，平均工效达到67.55m2/（台·d）。