軟土地基中地下連續墻套銑接頭施工泥漿技術研究

上海市基礎工程集團有限公司 200002 上海

1 套銑接頭工藝

利用液壓馬達驅動導向架底部設置的2 套鑲有合金刀頭的鼓輪組成的刀盤破碎巖土，兩鼓輪工作時旋轉方向相反，經2 個銑削鼓輪破碎的巖土，由吸泥泵、輸送管組成的泵吸反循環系統排入地面泥漿處理裝置內，碎渣經沉淀后外運。

套銑接頭工藝是一種基于雙輪銑槽機的施工工藝，通過雙輪銑槽機旋轉的銑輪，以銑輪上的合金齒將先行形成的一期槽段接縫面混凝土銑削成鋸齒狀，起到類似于新舊混凝土施工縫中的鑿毛作用，使得后澆筑的二期槽段混凝土與一期槽段混凝土在接縫處形成良好咬合，是目前世界上最為先進的一種地下連續墻接頭形式（圖1）。對比其他傳統式接頭，套銑接頭主要優勢如下：

（a）銑接頭接縫混凝土相互咬合，接頭處理形式簡明、施工工序簡便、形成的接縫牢靠，抗滲性能優良；

（b）銑槽機成槽深度大，成槽性能穩定、垂直度高，無懼堅硬土層；

（c）反循環系統進行泥漿循環，攜渣、清基、文明施工效果好。

2 實際工程案例

上海軌道交通13號線淮海中路站處淮海路商業圈腹地，周邊存在大量國際一線品牌門店、涉外酒店，周邊環境極其復雜。車站主體長約155 m，寬28.35 m，基坑開挖深度近33 m，為地下6 層島式站臺車站。

圖1 銑接頭工藝示意

本工程車站主體基坑出于完全隔斷承壓水層、減少降水影響的目的，圍護結構設計為厚1 200 mm、深 71 m的地下連續墻，選擇套銑接頭工藝進行施工。

本工程所在場區為濱海平原型地貌，地下連續墻上部貫穿約厚30 m黏質土層，深入砂質土層約41 m。結合地質特點和接頭工藝特點，一期槽段成槽選擇液壓抓斗成槽機抓取黏土、雙輪銑槽機銑削砂土的抓銑結合成槽方法；二期槽段成槽采用雙輪銑槽機套銑成槽。

目前該工程主體地下連續墻施工全部完成。經基坑開挖驗證，地下連續墻施工質量良好，有效達到了隔斷承壓水層的目的。

3 軟土地基中套銑工藝泥漿技術[1-9]

3.1 泥漿類型的選擇

雙輪銑槽機依靠銑齒銑削成槽，依靠泥漿泵吸漿的施工特點，銑槽機施工中的泥漿更類似于鉆孔灌注樁反循環工藝，其主要起到護壁、攜渣、冷卻銑輪三大作用。

為避免常規泥漿的不足之處，在套銑接頭工藝施工時應當采用復合鈉基膨潤土泥漿。這種泥漿造漿率高，適用于各種地質土層。利用聚合物分離在槽壁表面的膠結作用形成護壁泥皮，形成的泥皮致密，大大降低了泥漿的失水量。

3.2 泥漿指標

在地下連續墻施工時，槽壁的穩定性是影響施工質量的因素之一，施工中采用泥漿護壁的方法進行護壁。而在軟土地基砂質土層中，其槽壁的穩定性與黏性土中完全不同，而在槽段中要實現2 種不同性能的泥漿分層是很難做到的。因此，配置一種能適應2 種地質特點的護壁泥漿，是地下連續墻槽壁穩定的關鍵之一。

施工前，應當根據不同地質條件進行驗算，確定合理的泥漿性能指標。如本工程實施中采用有限元三維模型進行槽壁穩定的模擬計算。

經計算，本工程中配置泥漿比重控制在1.15～1.20范圍內為宜，黏度宜控制在25～30 s，理論計算預計槽壁最大側向變形為10.5 mm。施工時嚴格按照計算指標進行控制，實測槽段側向變形均控制在10 mm以內，說明槽壁變形計算值與現場監測結果基本一致。

3.3 循環泥漿凈化技術

3.3.1 除砂機凈化

除砂機通過網篩、振動脫水、旋流分離三個步驟對雙輪銑槽機從槽段內吸出的泥漿進行處理，能夠凈化分離出泥漿中Φ0.026 mm以上的顆粒。經過處理后的泥漿進入泥漿循環池進行循環利用。

3.3.2 粉細砂凈化處理

泥漿在經過除砂機凈化后，泥漿中仍含有一定量極小顆粒粉細砂（Φ0.026 mm以下），這些顆粒一直懸浮在泥漿中，通常情況下在鈉基膨潤土泥漿依靠聚合物分子的吸附凝聚作用下逐漸聚合，經過一小段時間后，在泥漿循環池中經循環沉淀分離。

然而在遇到粉細砂含量極高的沉積土層時，由于粉細砂含量超過單位體積泥漿中聚合物分子吸附凝聚能力，即使經過長時間沉淀后，仍會有粉細砂也不會聚合沉淀。這樣的泥漿在進入循環系統則會對地下連續墻施工質量造成影響。

在這種情況下，可以在循環泥漿中加入新鮮泥漿，降低單位體積泥漿中粉細砂在與聚合物分子含量的比例，使得聚合物分子能有效發揮吸附凝聚作用，實現粉細砂的沉淀分離。具體新鮮泥漿的加入比例必須根據不同地質、不同粉細砂情況進行試驗后方能確定。

在二期槽段套銑時，由于切削混凝土會造成類似粉細砂，因此在二期槽段套銑時遇到上述情況可適當提高新鮮泥漿的加入比例。

3.3.3 實際應用成果

本文實例工程軌道交通13號線淮海中路站主體地下連續墻施工時，其砂質土層中Φ0.026 mm以下的粉細砂含量極高，循環泥漿在經過除砂機凈化后含砂率仍高達30%，經過多次試驗后，在循環泥漿中按一期槽段1∶1、二期槽段4∶6的比例加入新鮮泥漿后明顯改善了泥漿質量，保證了泥漿護壁、攜渣的效果，確保了地下連續墻施工質量。

3.4 泥漿工廠化生產技術

在本工程實例中，利用有限的施工場地內，根據邊界條件分布異形泥漿池，通過過濾開口的標高差實現各倉室的定向沉淀循環。在此基礎上，引入泥漿筒倉增加新漿儲備量，以輕鋼結構形成完善的封閉式泥漿工廠。泥漿從拌制、循環處理在封閉工廠內進行，泥漿供應回收則通過固定管路系統實現。這樣使泥漿在施工中形成工廠、槽段之間的點對點聯動，避免泥漿在中間過程中受外界因素影響的概率。

4 結語

在軟土地基中進行地下連續墻套銑接頭工藝施工時，應選擇攜渣能力較強的鈉基膨潤土泥漿，并針對土質特點制定合理的泥漿指標控制范圍；利用泥漿凈化技術，尤其是對粉細砂的凈化處理技術來保障循環泥漿的指標穩定，提高泥漿經濟效益；應當組建起高效運轉的泥漿工廠保障套銑工藝對泥漿的供應需求。

上述技術措施在上海軌道交通13號線淮海中路站主體結構地下連續墻施工中經實際應用，取得了較好的施工成果與社會、經濟效益，能夠在一定程度上對類似工程起到借鑒作用。