雙輪銑水泥土防滲墻施工技術應用

王 鵬，李 莉

（1.山東省科源工程建設監理中心，山東 濟南 250014；2.山東省淮河流域水利管理局，山東 濟南 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）

源于美國的MIP工法，日本于上世紀70年代末80年代初研制出勁性水泥土擋墻。我國于1978年研制出第一臺SJB-1型攪拌機，于上世紀90年代開始大范圍推廣，加固深度30 m。適用于黏性土、砂土及礫質土等軟弱土層。局限性：強度沿深度遞減，墻體均勻性差，截面浪費量大，施工效率低，芯材插入受限，堅硬地層中需進行預處理。

1.2 等厚度水泥土防滲墻（TRD）

由日本神戶制鋼所1993年研制開發，我國企業于2009年與日本TRD協會共同研發，并引入中國，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、礫質土等地層及其相互交錯地層，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工法存在著施工機械價格高，水泥摻量大等問題，工程造價高，阻礙了其推廣應用。

1.3 雙輪銑水泥土防滲墻（SMC）

2003年，德國BAUER公司研發制成；在全世界20多國家和地區得到應用，上海金泰工程機械有限公司于2010年7月研制成功國內第一臺雙輪銑水泥土攪拌墻（SMC）施工機械，2010年8月在興隆水利樞紐泄水閘基礎處理工程中進行使用，自2011年至2015年間，SMC工法在我國工業與民用建筑、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用。存在不足：技術研究不系統，施工經驗不豐富，缺乏技術規范。

2 雙輪銑水泥土防滲墻（SMC）施工技術

2.1 基本原理

利用動力驅動裝置，施加驅動力，使得兩個銑輪相對相向旋轉，向下切削攪拌土體，此時，注漿系統也通過注漿孔注入漿液。與土在原地攪拌混合，形成水泥土地下連續墻。

2.2 施工準備

清場備料——測量放線——安裝調試——開溝鋪板——測量芯材高度，確定芯材位置——移機定位。

2.3 施工造墻

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

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

3）插入芯材。不同于傳統的SMW工法，SMC工法型材插入間距不受限制，可按照設計要求任意間距插入。

2.4 施工參數控制

1）墻體垂直度。垂直度可控制在3‰以內。

2）銑削深度。設計深度±0.2 m，在攪拌過程中還應布設先導孔，進行鉆芯取樣。

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

4）漿液配制。水泥漿、膨潤土泥漿施工過程中不發生離析，水泥漿隨配隨用。

5）注漿。注漿量根據銑削速度的變化在80～320 L/min內調整，注漿壓力一般為2.0～3.0 MPa。

6）水泥摻入量。根據設計要求而定，一般為15～25%，特殊地質條件下需進行試樁確定。

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

8）芯材按設計要求選擇，在施工結束后，盡可能的回收芯材。

2.5 技術特點的總結

1）工藝先進。采用掘進、提升、注漿、供氣、銑、削、攪拌一次成墻技術，無需設置施工導墻。

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

3）跟蹤糾偏，槽型規則，成墻精度高。

4）墻體均質、整體性強、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；幅間連接為完全銑削結合，接合面無冷縫且間距大，接頭少整體性強，防滲性能好。

5）成槽護壁技術簡單，運行成本低。施工過程中，在下沉成槽中通常通過注漿系統注入泥漿護壁，防止槽壁坍塌的作用。

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

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

8）適用范圍廣，工效高。可穿過復雜地層（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；做到一機一序（成墻）一步到位。

9）環境影響小。銑頭驅動裝置切削掘進過程中全部進入削掘溝內，噪音和振動大幅度降低。

10）可任意設定插入勁性材料的間距。等厚連續墻插入型鋼，其間隔可根據需要任意設置。

11）施工信息化水平高，施工管理系統先進。銑頭內部的傳感器實時采集，顯示在操作室的監視面板上，可對施工過程和參數進行控制和管理，確保施工質量，提高管理效率。

12）性價比高。克服了傳統三軸攪拌法墻體均勻性差，施工深度淺的缺點。

3 工程中的應用

1）工程概況。黃水東調應急工程（東營段）廣南水庫工程，廣南水庫工程于1982年開工興建，1986年3月竣工運行。本次應急調水利用廣南水庫進行調蓄，水位由5.0 m提高到5.7 m，總庫容達到13 528萬m3，水庫防滲墻采用雙輪銑水泥土攪拌墻（SMC）工法。

2）工程地質。底層主要是第四系沖積堆積的輕粉質壤土、砂壤土、壤土、粉砂等。

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

4）檢測情況。為確保工程質量，施工單位委托具有相應資質的檢測單位，監理單位平行檢測委托相應資質的檢測單位，同時建設單位委托了第三方檢測單位。各參建單位采用開挖檢查、鉆孔取芯、注水試驗、超聲波等手段進行檢測，墻體均勻，接縫處搭接完整，滲透系數最小值為1.32×10-7cm/s，抗壓強度及滲透破壞比均滿足設計要求。

4 結語

通過雙輪銑水泥土防滲墻（SMC）使用，墻體內可按照設計要求任意間距插入芯材，整體剛度更加均勻。雙輪銑設備安全系數大、信息化程度高，工程質量控制簡單、工期較短，造價低，可作為防滲墻在水利工程中進行使用。