董 慶

蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

1 工程概況

蘇州金雞湖隧道工程下穿5A級(jí)風(fēng)景區(qū)金雞湖內(nèi)，項(xiàng)目全長約5.35km：其中湖中段約3km（含軌交共建段）、陸上段約2.35km。金雞湖隧道湖中段采用圍堰隔水，堰內(nèi)明挖順做施工方法進(jìn)行施工，基坑周邊采用雙輪銑水泥土攪拌墻（SMC）作為隔水帷幕。雙輪銑水泥土攪拌墻每幅寬度為2.8m,墻厚0.7m,每幅搭接長度0.3m，雙輪銑水泥土攪拌墻每幅處理深度在17.325～41.045之間。

2 工程地質(zhì)

金雞湖隧道主體工程位于蘇州市工業(yè)園區(qū)，橫穿金雞湖，河網(wǎng)密集，地表主要為沖-湖相、湖-沼相堆積。根據(jù)地質(zhì)勘查資料，止水帷幕施工穿過7個(gè)工程地質(zhì)層，包括③2粉質(zhì)黏土層、③3粉土層、④1粉質(zhì)夾粉砂、④2粉土夾粉砂、⑤1粉質(zhì)黏土、⑥2粉質(zhì)黏土、⑦2粉土夾粉砂層，現(xiàn)分述如下。

③2 粉質(zhì)黏土層：灰黃色，干強(qiáng)度，韌性中等，層厚0.2～4.4，層底標(biāo)高-7.3～-3.51。

③3 粉土層：灰黃色～灰色，稍密，飽和，夾少量薄層粉質(zhì)黏土，工程特性一般，層厚0.7～5.4，層底標(biāo)高-9.6～-6.37。

④1 粉質(zhì)夾粉砂：灰色，軟～軟塑，夾薄層粉土，工程特性中等，層厚1.1～5.2，層底標(biāo)高-11.93～-8.93。

④2粉土夾粉砂：灰色，中密為主，飽和，夾薄層粉質(zhì)黏土，干強(qiáng)度，韌性低，工程特性中等，層厚0.6～8.2，層底標(biāo)高-16.2～-10.23，微承壓水分布于此層。

⑤1粉質(zhì)黏土：灰色，軟～流塑，夾薄層粉土，干強(qiáng)度，韌性中等，工程性一般，層厚4.4～26.4，層底標(biāo)高-40.2～-17.21。

⑥2 粉質(zhì)黏土：灰綠～青灰色，可塑～軟塑，干強(qiáng)度，韌性中等，工程特性較好，層厚1.2～8.3，層底標(biāo)高-36.18～-24.28。

⑦2 粉土夾粉砂層：青灰色～灰色，中密為主，局部密實(shí)，干強(qiáng)度，韌性低，工程特性中等～較好，層厚1.0～16.8，層底標(biāo)高-46.1～-32.38，承壓水主要賦存與此層。

3 施工工藝

3.1 工藝原理

SMC雙輪銑水泥土攪拌墻施工工藝是將液壓雙輪銑槽機(jī)和傳統(tǒng)的土體深層攪拌技術(shù)相結(jié)合，在施工機(jī)械向下掘進(jìn)的過程中利用四個(gè)銑輪旋轉(zhuǎn)銑削地層土體。在此過程中，四個(gè)銑輪方向相對相向旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，供氣系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)向槽內(nèi)分別注入高壓氣體、銑削液或固化劑（水泥漿）和添加劑（膨潤土）與地層原狀土體攪拌混合。當(dāng)銑頭向下銑削并攪拌地層土體到設(shè)計(jì)深度后，通過機(jī)械的矩形方管慢慢提升銑輪，再次注入高壓砌體、銑削液或固化劑。并與槽內(nèi)的原狀土攪拌混合，此時(shí)四個(gè)銑輪作相反方向相向旋轉(zhuǎn)。最終形成由地基原狀土體、銑削液或固化劑、添加劑、水等形成的水泥土混合物，成為等厚度均勻連續(xù)的水泥土攪拌墻。

3.2 工藝特點(diǎn)

SMC雙輪銑水泥土攪拌墻施工工藝采用開挖掘進(jìn)、提升、注漿、供氣、銑、削、攪拌一次成墻施工技術(shù)，無須設(shè)置施工導(dǎo)墻，基土不出槽和注入的水泥漿液（固化劑）混合，形成水泥土連續(xù)墻墻體。SMC成墻設(shè)備的主要工作部分為位于下方的四個(gè)銑輪和與其連接的導(dǎo)桿架，銑輪由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，可以同時(shí)正反向相向旋轉(zhuǎn)。SMC 一次成墻的單幅寬度可以達(dá)到2.8m，采用履帶樁架式底盤配套矩形方管，導(dǎo)管最大深度可以達(dá)到60m。同時(shí)由于SMC 雙輪銑銑頭部分安裝了用于采集各類數(shù)據(jù)的傳感器，操作人員在控制室通過屏幕觀察液壓銑輪的工作狀態(tài)（銑頭的偏直情況、銑削深度、注漿量與注漿壓力等），并進(jìn)行相應(yīng)操作。

雙輪銑成槽的垂直度由支撐矩形方管的三支點(diǎn)輔機(jī)的垂直度來控制，通過調(diào)整銑頭的姿態(tài)，并控制銑頭下降的速度，從而有效地將槽孔垂直度控制在3‰內(nèi)。

由SMC設(shè)備施工的止水帷幕通過銑、削、攪、氣、漿的共同作用，施工成型后的墻體和易性好、土體均勻密實(shí)；幅間連接為完全的銑削結(jié)合，結(jié)合面無冷鋒且間距大，接頭少、整體性強(qiáng)，因此墻體壁面平整、防滲性能好。

雙輪銑施工設(shè)備整機(jī)重心底、穩(wěn)定性好，不需要軌道，可通過自身履帶自行走。同時(shí)采用銑、削、攪三位一體實(shí)現(xiàn)一機(jī)一序一步到位。該設(shè)備銑頭驅(qū)動(dòng)裝置在掘進(jìn)銑削過程中全部進(jìn)入預(yù)先開挖儲(chǔ)漿溝內(nèi)，具有低噪聲、底震動(dòng)特點(diǎn)，在松散地層中鉆進(jìn)效率20m3/h～40m3/h ，在中硬巖石中鉆進(jìn)效率1m3/h～2m3/h，因此具有噪聲小、施工效率高的優(yōu)點(diǎn)。

3.3 工藝流程及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.3.1 施工流程

SMC 雙輪銑水泥土攪拌墻施工時(shí)，首先做好前期場地清理及測量放樣工作，機(jī)械安裝調(diào)試完成后開溝鋪板并移機(jī)定位。在做好漿液配置攪拌輸送和氣體制作儲(chǔ)備輸送的基礎(chǔ)上，進(jìn)行噴氣注漿并銑削下沉至設(shè)計(jì)深度后，噴氣攪拌提升并成墻移機(jī)，再次開溝鋪板循環(huán)施工。

3.3.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

SMC 雙輪銑水泥土攪拌墻施工準(zhǔn)備階段應(yīng)做好場地清理、測量放線、安裝調(diào)試、開溝鋪板等工作，其主要目的是為后續(xù)造墻階段做好準(zhǔn)備工作【1】。

（1）場地清理。工程施工前首先應(yīng)清場備料，確保施工場地的平整度和壓實(shí)度以及施工作業(yè)面。因本項(xiàng)目地表土質(zhì)過軟，通過鋪設(shè)鋼板防止機(jī)械失穩(wěn)，同時(shí)備足水泥和外加劑等物料。

（2）測量放線。根據(jù)建設(shè)方提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)、總平面布置圖、圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圖紙，按圖放出樁位控制線，每隔50m 布置一處臨時(shí)控制樁，為保護(hù)控制樁及后續(xù)技術(shù)復(fù)核，應(yīng)對控制樁作出明顯標(biāo)志。

（3）安裝調(diào)試。雙輪銑主機(jī)及支撐移動(dòng)機(jī)就位并架設(shè)樁架，安裝制漿注漿設(shè)備和制氣設(shè)備，確保水路、電路和氣路開通，并對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。

（4）開溝鋪板。開挖溝槽用于儲(chǔ)漿，溝槽橫斷面深度為1m～1.5m，寬度為1.2m，以確保鉆進(jìn)過程中余漿儲(chǔ)放和回漿補(bǔ)給，開挖長度要超前主機(jī)工作面11m。根據(jù)前述本項(xiàng)目工程地質(zhì)情況，鋪設(shè)路基箱以均衡主機(jī)對地基基礎(chǔ)的壓力。

（5）挖掘順序。SMC 水泥土攪拌墻施工有順槽式單孔套打和往復(fù)式雙孔套打兩種方式。當(dāng)基礎(chǔ)面1m 以上地質(zhì)情況較好時(shí)，適用順槽式單孔套打，當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)較弱時(shí)，適用往復(fù)式雙孔套打施工效果較好，本工程采用往復(fù)式雙孔套打施工。

3.3.3 造墻管理

（1）銑頭定位。根據(jù)地質(zhì)情況選用適合該地層的銑頭，隨后將SMC 機(jī)的銑頭定位于墻體中線和每幅標(biāo)線上，定位偏差要控制在±5cm以內(nèi)。

（2）垂直的精度。根據(jù)施工機(jī)械配備的監(jiān)測系統(tǒng)，對垂直度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。在施工過程中，施工人員應(yīng)對監(jiān)測到的參數(shù)及時(shí)調(diào)整，確保所成墻體垂直度控制在3‰以內(nèi)。

（3）銑削深度。在施工過程中，應(yīng)沿墻體軸線每間隔50m布設(shè)一個(gè)先導(dǎo)孔，局部地質(zhì)條件復(fù)雜部分應(yīng)適當(dāng)加密，根據(jù)芯樣取樣鑒定結(jié)果及墻體地層情況指導(dǎo)施工，并應(yīng)掌握墻體底線高程，銑削深度控制在設(shè)計(jì)深度±0.2m范圍內(nèi)。

（4）銑削速度。SMC水泥土攪拌墻施工中，銑削速度的控制是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。向下掘進(jìn)攪拌過程中，注漿壓力按照 0.75MPa～1.5MPa，輔助氣壓按照 0.6MPa～1.0MPa 進(jìn)行注漿、供氣。銑削過程銑頭的旋轉(zhuǎn)速度控制在26 轉(zhuǎn)/分鐘，銑進(jìn)速度控制為0.5m/min～1m/min，提升過程中的提升速度控制在0.6m/min～1.2m/min 左右。掘進(jìn)、提升過程中根據(jù)地質(zhì)情況可進(jìn)行多次上、下掘進(jìn)、提升，以滿足注漿量要求。

（5）漿液配合比。漿液配合比應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘探情況及配合比實(shí)驗(yàn)和試成墻來確定。最終水泥摻量空攪部位為8%，有效墻體部位為25%～28%。水灰比控制在1.1～1.6:1左右，下沉水灰比為2.0，上升水灰比控制在1.2左右。

3.4 水泥土攪拌墻質(zhì)量檢測

3.4.1 墻體外觀檢測

墻體外觀檢查項(xiàng)目見表1。

3.4.2 強(qiáng)度檢測

強(qiáng)度檢測采用漿液試塊強(qiáng)度檢測、鉆取樁芯強(qiáng)度試驗(yàn)檢測和原位試驗(yàn)檢測方法進(jìn)行強(qiáng)度檢測。

3.4.3 滲透性檢測

水泥土攪拌墻滲透性試驗(yàn)采用柔性壁滲透試驗(yàn)儀器進(jìn)行測定。

表1 墻體外觀檢查項(xiàng)目

4 結(jié)論

隨建設(shè)工程步伐的加快，工程地質(zhì)情況越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的三軸攪拌樁等隔水帷幕止水效果較差，浪費(fèi)大。SMC 雙輪銑水泥土攪拌墻工藝具有設(shè)備行走便利、施工過程可控性強(qiáng)、設(shè)備銑削能力強(qiáng)、成墻效果好的特點(diǎn)。在金雞湖湖底明挖隧道中采用此工藝速度快（15m/天.臺(tái)）、噪聲小、止水效果較好，起到了良好的隔水效果。