SMC等厚度水泥土攪拌墻在鄰近地鐵超大深基坑中的應用

隨著我國城市現代化建設的發展,建筑行業的施工技術得到了長足進步,深基坑工程越發普遍，深基坑施工的安全和質量問題受到了人們的廣泛關注；因此，有必要對該領域施工技術進行總結和研究。水泥土攪拌法通過固化劑和軟土之間產生一系列的物理-化學反應，改變原狀土結構[1]，將分散的土粒凝聚成整體性、水穩定性和具有一定強度的復合土[2]，在基坑支護結構中得到了普遍應用。水泥土攪拌墻截斷或部分截斷深部承壓水層與深基坑的水力聯系，控制由于基坑降水而引起的地面沉降，確保深基坑和周邊環境的安全[3]。本文通過對某深基坑工程實例中SMC等厚度水泥土攪拌墻技術的應用，分析其安全性及適用性并指導實際工程施工。

1 工程概況

天津市某工程地上建筑面積約57 470.87 m2，地下建筑面積約為42 338.56 m2，框剪、剪力墻結構。整體地下3層，上置5棟14、32、41層高層住宅樓，基礎為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁+筏板。

地下室平面近似矩形，基坑周長約530 m，面積約1.57萬m2，開挖深度17.093 m（電梯井加深0.95～3.45 m），屬于一級深基坑。基坑南側50 m為河道，西側50 m為已運營地鐵站體及隧道，東側20 m為已建成某高層住宅小區。

基坑支護結構為1 100 mm大直徑密排灌注樁＋1 000 mm厚地下連續墻+2道鋼筋混凝土內支撐。止水帷幕采用800 mm厚SMC等厚度水泥土攪拌墻，（局部鄰近變壓器區域采用?1 000 mmMJS水泥攪拌樁），設計深度達34 m，隔斷第一承壓水層，坑內采用377 mm×4 mm鋼管井降水，坑外設潛水、第一、第二承壓水觀測井。SMC等厚度水泥土攪拌墻防滲軸線長約393.273 m，墻厚為0.8 m，頂部標高為大沽標高2.8 m，有效深度34 m，底標高為大沽標高-31.2 m。見圖1。

圖1 基坑支護結構和止水帷幕

2 地質與水文條件

場地自上而下地質條件見表1。

表1 工程地質條件

續表1

根據勘察資料及地基土的巖性分層、室內滲透試驗結果及區域水文地質資料，場地埋深50.00 m以上可劃分為3個含水段。從上而下分別是：上層滯水含水段、潛水含水段、微承壓含水段。見圖2。

圖2 支護樁+水泥土攪拌墻地質剖面

3 關鍵施工工藝

3.1 開槽及鋼板鋪設

地表以下2 130 mm為雜填土，頂部1 m范圍內含磚塊、碎石等雜物。為確保SMC液壓銑削攪拌機施工不受影響，施工前用挖掘機沿防滲墻中心線開挖工作溝槽，溝槽寬度約1.0 m，溝槽深度約0.8～1.0 m，開挖溝槽后于一側壓實基層，上部鋪設30 mm厚鋼板。

3.2 后臺制漿

選用袋裝膨潤土，膨潤土摻量、水膨潤土液配比根據現場實際進行修正，一般為70～100 kg/m3；SMC液壓銑削攪拌機提升注漿時依據水灰比1.2攪制水泥漿液，采用80 t和90 t散裝水泥罐，水泥摻量25%。

3.3 SMC液壓銑削攪拌機就位

基坑北、東南側均采用SMC水泥土攪拌墻作為止水帷幕且需在完成攪拌墻施工后方能進行支護樁施工；受變壓器影響28.5延米的抗滲軸線無法采用SMC水泥土攪拌墻，局部樓座區域距離變壓器較近，為確保盡早插入正負零樓板施工，率先施工變壓器南側區域攪拌墻。攪拌機應平穩、平正，確保放線、定位準確，整個移機過程主機須在鋪設好的厚度30 mm鋼板上。

3.4 銑輪下沉切銑原位土體至設計深度

SMC等厚度水泥土攪拌墻每幅寬2.8 m，依據設計深度及現場地面標高，選用合適高度的SMC液壓銑削攪拌機，在機械設備上做好標識，確保銑輪至設計深度并記錄下鉆開始及結束時間，控制銑削下沉平穩，檢查并調整垂直度，銑削下沉平均速度為0.345 m/min。配備1臺挖掘機將置換土及時清運至“濕土晾曬區”，曬干后于夜間進行清運至場外卸土地。

3.5 銑輪勻速提升注水泥漿同步攪拌成墻

當SMC液壓銑削攪拌機雙輪銑鉆進至設計深度時提鉆，隨銑削提升噴射水泥漿液，與土體進行充分攪拌成墻，在提升過程中控制提升速度，確保成墻質量，銑削提升平均速度為0.383 m/min。

3.6 SMC液壓銑削攪拌機移位

用高壓水槍將雙輪銑銑頭清洗干凈，將SMC液壓銑削攪拌機移動至下一槽段位置，重復之前步驟。銑削頭離開土層時確保勻速，降低對周邊土體的擾動，同時每幅攪拌墻施工完畢后對雙輪銑銑頭進行檢查，結合下沉切銑速度、完整度或鋒利程度，有問題時及時返廠進行更換。

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銑削攪拌采用往復式套打，搭接長度0.3 m，確保墻體的連續性和接頭的施工質量。見圖3。

圖3 往復式全套打攪拌搭接形式

4 施工過程中遇到的難題及解決措施

1）基坑東側受變壓器影響28.5延米的抗滲軸線無法采用SMC水泥土攪拌墻，搭載變壓器的電線桿高度10 m，埋深2 m，頂部高壓線距離地面9 m，施工過程中需做好變壓器的保護工作且該部位止水帷幕調整為MJS工法樁，施工高度較低，施工過程中變壓器斷電并提前準備好發電機等應急設施。

2）止水帷幕涉及地下連續墻、SMC水泥土攪拌墻及MJS工法樁三種，地下連續墻與SMC水泥土攪拌墻施工完畢后，接茬處新增MJS工法樁進行封堵；SMC水泥土攪拌墻與MJS工法樁接茬處，需先完成該部位攪拌墻施工，后施工MJS工法樁確保止水效果，若受施工部署影響導致接茬處攪拌墻施工滯后，攪拌墻施工后完畢需在接茬處額外新增MJS工法樁進行封堵。

3）基坑南側SMC水泥土攪拌墻施工時，遇到110延米長地下障礙物，嚴重影響銑削下沉速度，為原面粉廠混凝土及磚基礎，采用挖掘機及破碎炮進行破除，開挖深度4.5 m，后回填置換土，壓實后進行攪拌墻施工。

5 施工注意事項

1）SMC液壓銑削攪拌機拼裝完成后及移位后，使用經緯儀分別從正面、側面校正樁機立柱導向的架垂直度。施工過程中通過安裝在銑削頭內部的測斜儀，嚴格控制墻體的垂直。

2）嚴格控制水泥摻入量，精確控制水泥漿液水灰比，摻加定量水泥外加劑制成合格的水泥漿液。

3）施工冷縫處重新施工一個槽段，確保非正常停機、故障檢修及多個起始位置成墻搭接區域的墻體強度和止水效果。

5）深度21.53 m以下為10 m左右厚度粉砂層，SMC等厚度水泥土攪拌墻受地質條件影響較大，施工過程中控制膨潤土摻量，減緩提升注漿時的阻力，同時降低提升注漿速率，確保成墻密實度。

6 總結和分析

1）應用SMC等厚度水泥土攪拌墻作為止水帷幕，支護樁間無滲漏現象，止水性能優良。

2）掘進過程中SMC液壓銑削攪拌機銑頭驅動裝置切削在地面以下，噪音和振動大幅度降低，未影響周邊居民生活休息，環保效益好。

3）SMC工法將液壓雙輪銑槽機和傳統深層攪拌技術相結合[4]，水泥土攪拌均勻。設備自帶監控系統及調整裝置，可實現施工的全過程監控，垂直度和質量可控、連續性好、止水效果好且能施工至較深位置。

4）不適用于鄰近變壓器、高壓線等空中障礙區域。SMC液壓銑削攪拌機鉆桿高度可達60 m，屬于超高機械設備，空中障礙物會對攪拌機造成嚴重影響。

5）在遇到粉砂、細砂、砂礫層較厚的地層時，下鉆過程需嚴格控制膨潤土摻量，確保攪拌過程中不塌孔；同時對粉砂、細砂、砂礫地層的空隙進行填充，確保攪拌墻的密實度，在上述地層作業時需控制水泥漿注漿速率，不能過快。