水泥土搅拌墙施工方法对比

水泥土搅拌墙有 3 种应用形式: 一是作为 排桩等受力结构的隔水帷幕，单独起止水屏障 作用; 二是与型钢结合，形成型钢水泥土搅拌 墙受力体系，兼具受力 + 止水帷幕双重作用; 三是做为地连墙槽壁地基加固兼地连墙接缝隔 水帷幕，起地层加固 + 止水作用，具体见图 1。 

现有水泥土搅拌墙，分为由搅拌桩连续搭 接形成的不等厚桩式和新型搅拌机械施工形成 的等厚壁式。等厚壁式水泥土搅拌墙又可分为渠式切割水泥土搅拌墙 ( TRD 工法) 和铣削深 搅水泥土搅拌墙 ( CSM 工法) 。

不等厚桩式水泥土搅拌墙是采用专用的垂 直轴螺旋钻杆搅拌机，就地钻进切削土体，同 时从其钻头端部将水泥浆液注入土体，经反复搅拌和充分混合后，在各施工平面之间采取重 叠搭接施工形成地下连续墙体。这种墙体具有止水性好，对周围环境影响小，施工速度快，以及对地层适应性强等特点，在国内外得到广泛的应用。特别是在水泥土混合体未硬之前将H型钢或其它芯材插入搅拌体内，形成兼具受力与隔水功能的支护墙体。 

桩式水泥土搅拌墙由搅拌桩连续布置形成墙体，根据成桩工艺，分为单轴、双轴搅拌桩 搭接和三轴搅拌桩套接。 

MIP ( Mixing in-Place Pile ) 工法，又称水泥土就地搅拌桩施工方法，是二次世界大战 后，美国首先研制出来的水泥土搅拌桩施工方法，由于受当时施工机械动力的制约，桩径仅 0. 3 ～ 0. 4 m，长度 12 ～ 14 m。1953 年日本清水 建设株式会社经美国帕特公司引入日本。1955年在大板安治川河畔进行了MIP工法试验性施工。工法特点是成桩速度快，噪音小，于是尝试连续施工做成一道柱列式地下连续墙。此工法为 SMW  工法的雏形。 

由于 MIP 工法是单轴搅拌桩施工，施工时 相邻搅拌桩施工垂直度偏差容易搭接不完全， 易发生漏水、流砂等事故，造成危害。针对单轴的缺陷，日本分别于 1968 年和 1971 年改进 开发出双轴和多轴搅拌桩机，解决了以前单轴 钻机缺陷所带来的问题，使得 MIP 工法在实际应用中出现的问题得到有效地解决，作为与型钢结合，参与受力与隔水，由此产生SMW工法。 

但是即便是三轴水泥土搅拌桩，其也存在 一定缺点，如常规的三轴搅拌桩最长约 30m， 10m以下水泥含量会迅速衰减，防渗效果不明显，无法满足埋置深度 30 ～ 60 m 的承压含水层隔断，针对此深度，需要加接钻杆等施工工艺，且深部成桩质量难以保证，地层适应性较差。对于标贯值在 30 击以上紧密砂层或无侧限抗压强度不大于 5 MPa 的软岩中采用常规 水泥土搅拌桩施工存在困难。 

为提高水泥与原位土拌和的均匀性和隔水 效果，更先进的施工机械和工艺开始研发出 现。根据搅拌成墙施工工艺不同，现有等厚度 水泥土搅拌墙技术包括 TRD 工法和 CSM 工法， 两者各具特点。TRD 工法对成层地基土全断面 搅拌形成的墙体连续均一性好，CSM 工法对复 杂硬质地层具有更好地适应。相比三轴水泥土 搅拌桩，水泥土搅拌更均匀，深度提高一倍 ( 达到 60 m) ，强度提高一倍以上 ( 达到 1 ～ 3 MPa) ，工效提高逾 50% 。 

3. 1  渠式切割水泥土搅拌墙  ( TRD  工法) 

TRD ( Trench cutting Re-mixing Deep wall ) 工法，又称渠式等厚度水泥土搅拌墙技术，是 2009 年从日本引进的一种利用锯链式切削箱连 续施工等厚水泥土搅拌墙的施工技术，与目前传统的单轴或多轴螺旋钻孔机形成的桩式水 泥土地下连续墙不同，施工时先将链锯型切削刀具插入地基，待掘削至墙体设计深度后注入 固化剂，在整个设计深度范围内与原位土体充 分混合搅拌，并持续横向掘削、搅拌，水平推 进，构筑成连续的等厚度水泥土搅拌墙体。其切削成槽、混合搅拌、成墙为连续作业，避免了常规施工方法分槽段施工、槽孔搭接处产 生薄弱环节的缺点。 

TRD 工法适用土层、成墙厚度和深度详见表 1，垂直度不大于 1 /250 的成层地基土经全 断面搅拌形成的水泥土墙体连续均匀性好、强 度高 ( 1 ～ 3 MPa ) 、 抗渗性 能 好 ( 可 达 10 － 7 cm / s 量级) ，施工设备最大高度不超过12m， 施工机架重心低、安全稳定性好; 施工环境影 响小，可紧邻建筑物施工。 

TRD 工法在上海、杭州、南京、北京、天津、武汉等 30 余个地区逾 300项工程中应用，最大成墙深度69m（上海硬X射线项目）。 

3.  2   铣削深搅水泥土搅拌墙  ( CSM  工法) 

CSM    ( Cutter  Soil  Mixing  Method)   工法，铣削深搅水泥土搅拌墙技术，2003 年由德国宝峨 公司开发，2011 年左右引入国内。该工法结合了液压铣槽机和深层搅拌技术的特点，通过配置在钻具底端的两组铣轮水平轴向旋转下 沉掘削原位土体至设计深度后，提升喷浆旋转 搅拌形成矩形水泥土槽段，对已施工槽段的接 力铣削作业将一幅幅水泥土槽段连接构筑成等 厚度水泥土搅拌墙。 

CSM 工法适用土层、成墙厚度和深度详见 表 1，铣削深搅水泥土搅拌墙作为围护结构其 内可根据受力和设计需要灵活布置劲性构件， 水泥土墙体搅拌均匀，墙体强度 1 ～ 5 MPa，渗 透系数可达 10 － 7 cm / s 量级。 

CSM 工法在上海、杭州、武汉、南昌、广州等 10 余个地区上百项基坑工程和水利工程中应用， 最大成墙深度 51 m（导杆式CSM工法机），80m （悬挂式CSM工法机：徐汇中心）

经过分析总结，以上工法特点对比见表 1。

坑开挖深度 10. 3 ～ 12. 5 m，一层与二层地库高差部位约6m。场地地层复杂，浅层 5. 5 m 为 杂填土、粉质黏土，深层为卵石、强风化及中 风化砂岩岩层等硬质地层。基坑工程紧邻信江，距离信江仅50m，平面位置如图 2 所示。 

( 1) 水位高、水力联系丰富、止水难度大， 隔水要求高。

工程地表 5. 5 m 以下存在 6 m 厚的 卵砾石层 ( 粒径 ＞ 2 cm 颗粒含量约为 50% ～ 65% ，最大粒径约 15 cm) ，对止水要求较高。 

( 2)   围护体系需嵌岩，施工难度大。 

工程岩层较浅，强风化砂岩岩层  ( 单轴抗 压强度 frk = 2MPa)   顶面处于基底以上 2. 6m， 支护体系采用CSM工法型钢等厚度水泥土搅拌墙 + 拉锚，墙底需进入基底以下中风化砂岩 ( 单轴抗压强度 frk = 10 MPa) 中，围护剖面如 图 3  所示。 

( 3)   工期紧，工期要求仅 2  个月。 

考虑到基坑深度范围内卵石粒径达 15 cm， 强风 化、 中风化粉砂岩强度较高，搅 拌 桩、 TRD 工法机械均已无法适用，为保证隔水的可 靠性，考虑水泥土搅拌墙只能选用 CSM 铣削深搅工法，工期估算 50 d，满足工期要求，相比 咬合桩、灌注桩 + 桩间旋喷、地下连续墙等支 护方案，质量可靠，造价低。 

基坑开挖后，施工效果如图 4 所示，墙面平整、墙体无缝连续、质量可靠、施工速度快、绿色环保。 

通过多种水泥土搅拌墙施工技术的对比研究 和探讨，能够对水泥土搅拌墙多种工法有更加深 入的认识，在熟知各工法性能特点的同时，更知 晓其不适用情形，对今后类似水泥土搅拌墙施工 工法选择具有一定的借鉴指导作用。 

传统三轴搅拌桩虽然经济性强，但施工深 度受限制，垂直度、止水效果与成墙品质等施工质量并非最理想; TRD 工法、CSM 工法等厚度水泥土墙，搅拌均匀性和隔水效果显著提高，提高了工程质量。