雙輪銑水泥土防滲墻施工技術(shù)應(yīng)用

王 鵬，李 莉

（1.山東省科源工程建設(shè)監(jiān)理中心，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省淮河流域水利管理局，山東 濟(jì)南 250100）

1 水泥土防滲墻主要施工工藝

1.1 型鋼三軸水泥土攪拌墻（SMW）

源于美國(guó)的MIP工法，日本于上世紀(jì)70年代末80年代初研制出勁性水泥土擋墻。我國(guó)于1978年研制出第一臺(tái)SJB-1型攪拌機(jī)，于上世紀(jì)90年代開(kāi)始大范圍推廣，加固深度30 m。適用于黏性土、砂土及礫質(zhì)土等軟弱土層。局限性：強(qiáng)度沿深度遞減，墻體均勻性差，截面浪費(fèi)量大，施工效率低，芯材插入受限，堅(jiān)硬地層中需進(jìn)行預(yù)處理。

1.2 等厚度水泥土防滲墻（TRD）

由日本神戶制鋼所1993年研制開(kāi)發(fā)，我國(guó)企業(yè)于2009年與日本TRD協(xié)會(huì)共同研發(fā)，并引入中國(guó)，最大深度60 m，墻體為等厚度矩形截面。適用于黏性土、砂壤土、礫質(zhì)土等地層及其相互交錯(cuò)地層，軟巖中亦適用。解決了深基坑30～60 m承壓水層深度范圍和部分礫石、卵石、中硬強(qiáng)度的巖石、混凝土等特殊地層中施工水泥土攪拌樁的難題。TRD工法存在著施工機(jī)械價(jià)格高，水泥摻量大等問(wèn)題，工程造價(jià)高，阻礙了其推廣應(yīng)用。

1.3 雙輪銑水泥土防滲墻（SMC）

2003年，德國(guó)BAUER公司研發(fā)制成；在全世界20多國(guó)家和地區(qū)得到應(yīng)用，上海金泰工程機(jī)械有限公司于2010年7月研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)雙輪銑水泥土攪拌墻（SMC）施工機(jī)械，2010年8月在興隆水利樞紐泄水閘基礎(chǔ)處理工程中進(jìn)行使用，自2011年至2015年間，SMC工法在我國(guó)工業(yè)與民用建筑、城市軌道交通等基坑工程，水利工程防滲墻、地基處理等方面得到廣泛運(yùn)用。存在不足：技術(shù)研究不系統(tǒng)，施工經(jīng)驗(yàn)不豐富，缺乏技術(shù)規(guī)范。

2 雙輪銑水泥土防滲墻（SMC）施工技術(shù)

2.1 基本原理

利用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，施加驅(qū)動(dòng)力，使得兩個(gè)銑輪相對(duì)相向旋轉(zhuǎn)，向下切削攪拌土體，此時(shí)，注漿系統(tǒng)也通過(guò)注漿孔注入漿液。與土在原地?cái)嚢杌旌希纬伤嗤恋叵逻B續(xù)墻。

2.2 施工準(zhǔn)備

清場(chǎng)備料——測(cè)量放線——安裝調(diào)試——開(kāi)溝鋪板——測(cè)量芯材高度，確定芯材位置——移機(jī)定位。

2.3 施工造墻

1）銑削攪拌。若施工深度淺，時(shí)間短，則在向下銑削攪拌和提升攪拌過(guò)程中都可注入固化液與原位土體攪拌混合。若施工深度深，時(shí)間長(zhǎng)，為避免銑輪提升過(guò)程中水泥硬化，在向下銑削攪拌過(guò)程中只注入切割液，提升攪拌過(guò)程中注入固化劑，與原位土體攪拌混合。

2）墻體搭接。濕法搭接：續(xù)墻體在前期施工完成墻體硬化之前進(jìn)行搭接施工；干法搭接：后續(xù)搭接墻體在前期攪拌墻體硬化之后超挖搭接。

3）插入芯材。不同于傳統(tǒng)的SMW工法，SMC工法型材插入間距不受限制，可按照設(shè)計(jì)要求任意間距插入。

2.4 施工參數(shù)控制

1）墻體垂直度。垂直度可控制在3‰以內(nèi)。

2）銑削深度。設(shè)計(jì)深度±0.2 m，在攪拌過(guò)程中還應(yīng)布設(shè)先導(dǎo)孔，進(jìn)行鉆芯取樣。

3）銑削速度。一般情況下，銑輪的旋轉(zhuǎn)速度為26 r/min左右，銑進(jìn)控速為0.5～1.0 m/min。

4）漿液配制。水泥漿、膨潤(rùn)土泥漿施工過(guò)程中不發(fā)生離析，水泥漿隨配隨用。

5）注漿。注漿量根據(jù)銑削速度的變化在80～320 L/min內(nèi)調(diào)整，注漿壓力一般為2.0～3.0 MPa。

6）水泥摻入量。根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，一般為15～25%，特殊地質(zhì)條件下需進(jìn)行試樁確定。

7）水灰比。根據(jù)工程條件試樁確定水灰比，水灰比越小，墻體強(qiáng)度和防水性能越好。

8）芯材按設(shè)計(jì)要求選擇，在施工結(jié)束后，盡可能的回收芯材。

2.5 技術(shù)特點(diǎn)的總結(jié)

1）工藝先進(jìn)。采用掘進(jìn)、提升、注漿、供氣、銑、削、攪拌一次成墻技術(shù)，無(wú)需設(shè)置施工導(dǎo)墻。

2）切削能力強(qiáng)，成墻單幅寬且深度大。一次成墻深度可達(dá)2 800 mm，最大深度可達(dá)60 m。

3）跟蹤糾偏，槽型規(guī)則，成墻精度高。

4）墻體均質(zhì)、整體性強(qiáng)、防滲性能好。由銑、削、攪、氣、漿的共同作用，造成的墻體均勻密實(shí)；幅間連接為完全銑削結(jié)合，接合面無(wú)冷縫且間距大，接頭少整體性強(qiáng)，防滲性能好。

5）成槽護(hù)壁技術(shù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低。施工過(guò)程中，在下沉成槽中通常通過(guò)注漿系統(tǒng)注入泥漿護(hù)壁，防止槽壁坍塌的作用。

6）操作靈活穩(wěn)定性好，安全度高。支撐SMC銑削攪拌機(jī)的履帶式輔機(jī)可自由行走，不需要軌道，在控制室可方便安全操作。

7）轉(zhuǎn)角方便，沿曲線施工。SMC工法銑削攪拌機(jī)整機(jī)中心較低，操作靈活，銑頭能沿深度范圍上下靈活移動(dòng)，很好的克服了諸如TRD工法轉(zhuǎn)角處施工的困難。

8）適用范圍廣，工效高。可穿過(guò)復(fù)雜地層（如礫石、卵石）施工，也可使墻體入巖，特別是入巖成墻和穿礫、卵石層成墻；做到一機(jī)一序（成墻）一步到位。

9）環(huán)境影響小。銑頭驅(qū)動(dòng)裝置切削掘進(jìn)過(guò)程中全部進(jìn)入削掘溝內(nèi)，噪音和振動(dòng)大幅度降低。

10）可任意設(shè)定插入勁性材料的間距。等厚連續(xù)墻插入型鋼，其間隔可根據(jù)需要任意設(shè)置。

11）施工信息化水平高，施工管理系統(tǒng)先進(jìn)。銑頭內(nèi)部的傳感器實(shí)時(shí)采集，顯示在操作室的監(jiān)視面板上，可對(duì)施工過(guò)程和參數(shù)進(jìn)行控制和管理，確保施工質(zhì)量，提高管理效率。

12）性價(jià)比高?？朔藗鹘y(tǒng)三軸攪拌法墻體均勻性差，施工深度淺的缺點(diǎn)。

3 工程中的應(yīng)用

1）工程概況。黃水東調(diào)應(yīng)急工程（東營(yíng)段）廣南水庫(kù)工程，廣南水庫(kù)工程于1982年開(kāi)工興建，1986年3月竣工運(yùn)行。本次應(yīng)急調(diào)水利用廣南水庫(kù)進(jìn)行調(diào)蓄，水位由5.0 m提高到5.7 m，總庫(kù)容達(dá)到13 528萬(wàn)m3，水庫(kù)防滲墻采用雙輪銑水泥土攪拌墻（SMC）工法。

2）工程地質(zhì)。底層主要是第四系沖積堆積的輕粉質(zhì)壤土、砂壤土、壤土、粉砂等。

3）施工參數(shù)。水泥摻入量20%；水灰比1.1，樁長(zhǎng)平均21.0 m；墻厚不小于600 mm；平均每小時(shí)成墻一幅（每幅2.8 m，搭接0.3 m）；28 d抗壓強(qiáng)度大于2.0 MPa；滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s；滲透破壞比降大于60。

4）檢測(cè)情況。為確保工程質(zhì)量，施工單位委托具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)單位，監(jiān)理單位平行檢測(cè)委托相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)單位，同時(shí)建設(shè)單位委托了第三方檢測(cè)單位。各參建單位采用開(kāi)挖檢查、鉆孔取芯、注水試驗(yàn)、超聲波等手段進(jìn)行檢測(cè)，墻體均勻，接縫處搭接完整，滲透系數(shù)最小值為1.32×10-7cm/s，抗壓強(qiáng)度及滲透破壞比均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)雙輪銑水泥土防滲墻（SMC）使用，墻體內(nèi)可按照設(shè)計(jì)要求任意間距插入芯材，整體剛度更加均勻。雙輪銑設(shè)備安全系數(shù)大、信息化程度高，工程質(zhì)量控制簡(jiǎn)單、工期較短，造價(jià)低，可作為防滲墻在水利工程中進(jìn)行使用。