等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》是江蘇弘盛建設工程集團有限公司完成的建築類施工工法，作者分別是翟浩輝、陳福坤、薛峰、吳平、孫剛；適用範圍：壤土、砂壤土、粉質壤土、砂土、粉土、礫質土、粘土與上述土類相間或混雜以及含粒徑不大於10厘米的卵（碎）石土層。

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》主要的工法特點：施工速度快、牆體強度高、滲透係數小、施工噪音小、不污染環境，與其它的防滲牆相比節省造價30~50％以上；工程防滲效果好；不受周邊建築物或環境的影響。

2006年1月19日，《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2003~2004年度國家級工法。

基本介紹

• 中文名：等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法
• 工法編號：YJGF04-2004
• 主要完成人：翟浩輝、陳福坤、薛峰、吳平、孫剛
• 類 別：工程建設類
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 完成單位：江蘇弘盛建設工程集團有限公司
• 主要榮譽：國家級工法（2003~2004年度）

形成過程

等厚掘攪水泥土防滲牆施工工藝是一種建造地下連續牆的新技術，具有擋土、支護、防水截滲、固基、承重等多重功能。江蘇弘盛建設工程集團有限公司通過吸收和引進先進技術，結合中國的實際情況，不斷攻關，根據科研成果和施工經驗總結形成《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》。

工法特點

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》有以下特點：

1.工法先進。採用注漿、第5（3）根供氣軸同步掘攪技術（見圖1），有效地提高了成牆質量、深度和工效；正向掘進攪拌，反向迴轉提升，來回一次成牆。

ESMTW（ESMW）造牆機（圖1）

2.牆體等厚、壁面平整。採用壁面切削技術（見圖2），以達到牆體等厚，兩側壁面平整，沒有無效挖掘面積。

壁面切削器和挖掘頭（圖2）

3.牆體均勻密實、延續性、整體性、抗滲性好。攪拌軸帶有加長的多片螺旋葉和攪拌翼，增加了單位時間內掘攪基土的次數，以及壁面切削器和麻花鑽頭與高壓氣體的升揚置換共同作用，使得組成牆體的混合物上、下、左、右均勻、密實一致；牆體每幅間為套接，從而提高了牆體的延續性、整體性和防滲性能。

4.成牆深度大、壁厚薄。一次性成牆深度可達30米；最小厚度為0.30米。

5.穩定性好，垂直精度高。由於三支點樁架能跟蹤糾偏；動力驅動裝置能隨攪拌軸上下滑移，降低了重心；轉軸間的旋轉方向互為相反，能自穩平衡，止擺套管限位和加長的螺旋葉片的導向等組合作用，保證了鑽具垂直精度小於3‰。

6.分體獨立驅動、能耗低。第5（3）根鑽具的動力源為獨立分體結構，抗干擾性強，啟動負荷小、能耗低。

結構緊湊、易地快捷方便。注漿泵，制、供氣系統，儲漿桶和配電櫃置於支撐移動機尾部，並與其融為一體，使得移動支撐機易地方便、靈活、快捷。

7.強度高、承載力強。由於等厚、勻質的牆體中可內置型鋼（任意組合），使承載和抗滲有機地結合，從而進一步提高了牆體的承載力和止水性能。

8.工效高、造價低。在等量的有效設計厚度要求下，採用ESMTW（ESMW）技術比普通深攪可減少無效掘削麵積25％左右；由於此工法多根攪拌軸之間為一字形整體布列，機械化程度高；每台班成牆為160~200平方米（150~250立方米）；操作者平均不超過12（16）人；能就地取材；工程造價低。作為臨時擋土結構，內置型鋼可回收利用，此工法比置換法（現澆地下連續牆）可節省造價30％~50％；縮短工期50％左右；亦可減少大量的土石方料的開挖和運輸。

9.質量好、環境影響小。採用質量監測（控）系統跟蹤管理，可確保工程質量；無泥漿污染、不擾動周邊基土、無振動、噪音低、利於安全、文明施工；且不受周邊建築物或環境的影響。

操作原理

適用範圍

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》適用於壤土、砂壤土、粉質壤土、砂土、粉土、礫質土、粘土與上述土類相間或混雜以及含粒徑不大於10厘米的卵（碎）石土層。

該工法既可用於防滲帷幕-截流防滲，江、河、湖、海等堤壩除險，污水深化處理池和建造地下水庫；又可用於擋土和支護結構一防止邊坡坍塌、坑底隆起；地基加固或改良一防止地層變形、減少構築物沉降、提高地基承載力；還可用於盾構掘進工作井、煤礦豎井、城區排水和污水管道、路基填土及填海造陸的基礎等多項工程；對多彎道、小半徑的堤壩有較好的適應性。

工藝原理

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》在移動支撐機上的三支點垂直立柱挺（導）桿上裝載著ESMTW（ESMW）型挖掘攪拌驅動裝置，第5（3）根掘削攪拌軸將ESMTW（ESMW）迴轉動力傳至下面的挖掘頭（麻花鑽頭）及壁面切削器上，同時通過第3（2）孔送漿、第2（1）孔送氣、軸掘攪、壁面切削，三維作業、跟蹤監控，在原有位置將基土和固化劑（水泥系等）強制混合均勻攪拌，被注入的水泥系固化劑與基土中的水發生水解、水化反應，使透水或軟弱基土凝結成等厚、均勻的地下連續牆的施工技術，見圖1。

工藝流程

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》施工工藝流程包括清場備料、放樣接高、安裝調試、開溝鋪板、移機定位、掘進攪拌、迴轉提升、成牆移機、安裝芯材等，見圖3。

工藝流程（圖3）

操作要點

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》操作要點有以下4項：

施工準備

1.清場備料。平整壓實施工場地，清除地面地下障礙，作業面不小於7米，當地表過軟時，應採取防止機械失穩的措施。備足水泥量和外加劑。

2.測量放線。按設計要求定好牆體施工軸線，每50米布設一高程控制樁，並作出明顯標誌。

3.安裝調試。支撐移動機和主機就位；架設樁架；安裝製漿、注漿和制氣設備；接通水路、電路和氣路；運轉試車。

4.開溝鋪板。開挖橫斷面為深1米、寬1.2米的儲留溝以解決鑽進過程中的余漿儲放和回漿補給，長度超前主機作業10米，鋪設箱型鋼板，以均衡主機對地基的壓力和固定芯材。

5.測量芯材高度和塗減摩劑。根據設定的需要，按設計要求測量芯材的高度並在安裝前預先塗上減摩劑（脫模劑、隔離劑）。

6.確定芯材安裝位置。在鋪設的導軌上註明標尺，用型鋼定位器固定芯材位置。

挖掘規格與造牆方式

1.挖掘規格形狀，見表1和圖4。

挖掘形狀、規格及內置型鋼（圖4）

2.挖掘順序，見圖5-圖7。

3.芯材安裝。根據設計需要插入H型鋼、鋼筋混凝土預製樁等，見圖4-圖8。

成牆剖面圖（圖8）

造牆管理

1.鑽頭定位。將軸鑽機鑽頭定位於牆體中心線和每幅標線上。偏差控制在±5厘米以內。

2.垂直的精度。採用經緯儀作三支點樁架垂直度的初始零點校準，並用垂直角度儀跟蹤調整鑽具的垂直度在±3‰以內。

3.挖掘深度。控制挖掘深度為設計深度的±0.2米。為詳細掌握地層性狀及牆體底線高程，應沿牆體軸線間隔50米布設一個先導孔，局部地段地質條件變化嚴重的部位，應適當加密鑽進導孔，取芯樣進行鑑定，並描述給出地質剖面圖指導施工。

4.挖掘攪拌速度。開動掘進攪拌ESMTW（ESMW）主機，並徐徐下降鑽頭與基土接觸，按規定要求注漿、供氣。開始慢速攪拌進尺，當鑽進深度達4~5米後改為快速掘進，一般控速為0.5~1.0米/分鐘。掘進達到設計深度時，延續10秒左右對牆底深度以上2~3米範圍，重複提升1~2次。此後慢速反轉提升轉桿，提升速度不應太快，一般為1.0~1.5米/分鐘；以避免形成真空負壓，孔壁坍陷，造成牆體空隙。攪拌時間-鑽進提升關係見圖9。

攪拌時間-鑽進提升關係（圖9）

5.注漿。製漿桶製備的漿液放入到儲漿桶，經送漿泵和管道送入移動車尾部的儲漿桶，再由注漿泵經管路送至挖掘頭。注漿量的大小由裝在操作台的無級電機調速器和自動瞬時流速計及累計流量計監控；一般根據鑽進速度與掘削量在80~140升/分鐘內調整。在掘進過程中按規定一次注漿完畢。若中途出現堵管、斷漿等現象，應立即停泵，查找原因進行修理，待故障排除後再掘進攪拌。當因故停機超過半小時時，應對泵體和輸漿管路妥善清洗。

6.供氣。由裝在移動車尾部的空氣壓縮機製成的氣體經管路壓至鑽頭，其量大小由手動閥和氣壓表配給；一般控制壓力為0.3~0.4兆帕左右，全程氣體不得間斷。

7.成牆厚度。為保證成牆厚度，應根據攪拌頭葉片磨損情況定期測量葉片外徑，當磨損達到2厘米時必須對刀片進行修復。

8.牆體均勻度。為確保牆體質量，應嚴格控制掘進過程中的注漿均勻性以及由氣體升揚

置換牆體混合物的沸騰狀態。

9.牆體套接。每幅間牆體的連線是水泥土防滲牆施工最關鍵的一道工序，必須保證充分套接。在施工時嚴格控制樁位並做出標識，以達到牆體整體連續作業。

10.水泥摻入比。水泥摻入比應視工程情況而定，一般為7％~15％或按設計要求。

11.水灰比。一般控制在1.5~2.0左右；或根據地層情況經試驗確定分層水灰比。

12.漿液配製。漿液不能發生離析，水泥漿液嚴格按預定配合比製作，用比重計或其他檢測手法量測控制漿液的質量。為防止漿液離析，放漿前必須攪拌30秒再倒入存漿桶；漿液性能試驗的內容為比重、粘度、穩定性、初凝、終凝時間。凝固體的物理性能試驗為抗壓、抗折強度。現場質檢員對水泥漿液進行比重檢驗，監督漿液質量存放時間，水泥漿液隨配隨用，攪拌機和料斗中的水泥漿液應不斷攪動。施工水泥漿液嚴格過濾，在灰漿攪拌機與集料斗之間設定過濾網。漿液存放的有效時間符合下列規定：

（1）當氣溫在10攝氏度以下時，不宜超過5小時。

（2）當氣溫在10攝氏度以上時，不宜超過3小時。

（3）漿液溫度應控制在5~40攝氏度以內，超出規定應予以廢棄。漿液存放時間過超過以上規定的有效時間，作廢漿處理。

13.特殊情況處理。當遇較大石塊或地下構築物時，用人工、機械方法清除或採取高噴灌漿對構築物周邊及上下地層進行封閉處理。當兩幅間施工時間間隔過長而不能充分套接時，必會出現施工接頭，沿原定的施工軸線或在施工軸線的任意一側，相距兩有效牆體（不到設計深度的牆體不作有效牆體）邊緣3~5厘米處連續成牆，中間3~5厘米不連續處用鑽孔灌注水泥砂漿連線或採用其他方法進行搭接。

14.施工記錄與要求。及時填寫現場施工記錄，每掘進1幅位記錄一次在該時刻的漿液比重、下沉時間、供漿量、供氣壓力、垂直度及樁位偏差。

15.發生泥量的管理。當提升鑽具離基面4~5米時，將置存於儲留溝中的水泥土混合物導回，以補充填牆料之不足。若仍有多餘混合物時，待混合物乾硬後外運至指定地點堆放。

• 芯材垂直安裝

為了確保精度，芯材的插入必須準確、垂直，其垂直度套用經緯儀進行觀測、控制。插人深度由標高控制。插入位置由導軌上標線確定。

勞動組織

《壓力分散型抗浮錨桿施工工法》需用的人員組合及工作崗位見表2。

勞動力組合（表2）

工種	崗位內容	ESMTW 機 人數	ESMW機 人數	技術要求
領班	全面負責施工質量、安全、進度，貫徹崗位 責任制，協調各崗位有序施工	1	1	持有助工以上證書
主操作員	按規程操作主機，視工況調節好水泥漿量和 氣量，對運行中的非正常情況能作出應急處置	1	1	需經崗位培訓
起重工	按規程操作吊車，負責芯材安裝		1	需經崗位培訓
製漿員	按規程操作製漿機，根據要求配製好漿液	2	1	需經崗位培訓
機電員	負責機械發電、供電，機器和電氣系統的維 護和保養	2	2	持有電工上崗證
普工	負責開挖儲留溝，回漿儲存、回注和修復場 地、布置導軌、安裝芯材	6	10	需經崗位培訓
合計每台班勞動組合人數		12	16

材料設備

材料

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》材料要求有以下4項：

1.固化劑。通常使用32.5（或其他強度等級）普通矽酸鹽水泥。在寒冷地帶施工，必須縮短工期的時候，才使用快凝水泥。在含有機物多的地基中使用，事前必須做摻和實驗，決定種類、配合比。

2.水。通常使用自來水，如採用當地自來水以外的水源時，必須進行水質判斷。海水會助長土壤的透水性。

3.添加劑。粘土、膨潤土、減水劑、速凝劑等。

4.芯材。H型鋼、鋼筋混凝土預製樁等。

設備

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》需用的主要施工機械組成見表3。

施工主要機械（表3）

類別	設備名稱	規格型號	單位	數量	配套功率（千瓦）	用 途
主機	ESMTW 機驅動裝置	5軸電動	套	1	5x24、2x55	為挖掘提供動力源
	ESMW 機驅動裝置	3軸電動	套	1	3x50、2x75	為挖掘提供動力源
	掘削攪拌軸	6~8米	根	按需		傳遞動力
	壁面切削器		套	1		水平旋轉切削壁面
	挖掘頭	Φ300~850毫米	件	5(3)		挖掘基土之用
	保持架		件	1		保持鑽桿穩定
	止擺套		件	1		限制螺旋葉片位移 及垂直導向
支撐機	液壓履帶式移動車	50噸級	台	1	117.6	裝載主機
輔助 設備	螺旋式水泥輸送機	Φ200毫米	台	1	3	制、供漿
	製漿機桶	Φ1300毫米	台	1	3
	儲漿桶	Φ1300毫米	台	2	2x3
	注漿泵	HBW140/3	台	3	3x7.5
	送漿泵	Φ65毫米	台	1	11.0
	水箱	1.5立方米	台	1
	送水泵	Φ80毫米	台	1	7.5
	空氣壓縮機	3立方米/分鐘	台	1	22	供氣輔助挖掘
其他	電源	250千瓦	台	1		驅動裝置、製漿、供氣 系統、照明、維修動力
	高壓清洗機	1/2＂噴嘴	台	1	2.2	清洗鑽桿
	挖掘機	0.5立方米	台	1		挖儲留溝、挖棄土
	自卸卡車	5噸	輛	1		運輸泥土
	墊板	120x18x650立方厘米	塊	6		液壓履帶式移動車行走
	拔取芯材液壓設備	40兆帕、2x100噸	套	1		拔取芯材
	吊車	16噸	台	1		吊裝芯材

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》需用的主要檢測設備和配置見表4。

主要檢測設備和配置（表4）

序號	設備名稱	規格型號	單位	數量	用 途	應遵循標準
1	導桿立柱傾斜儀	Angelstar電子角度儀、 MZQ-1型載荷傾角監測儀	只	2	指示導桿立柱垂直度	相關技術標準
2	流量計	MLF-1型深層攪拌 樁監測儀、IFM4080F	只	3	測量輸漿量	相關技術標準
3	經緯儀	DJ2	台	1	校核導桿立柱垂直度	相關技術標準
4	水準儀	鐘光DS3	台	1	量測水平度	相關技術標準
5	壓力表	1.5兆帕	只	5	量測供氣、供漿壓力	相關技術標準
6	鋼捲尺		把	2	測距	相關技術標準
7	比重計		支	按需	測量漿液比重	相關技術標準

質量控制

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》質量控制應遵循以下要求：

1.為確保工程的質量優良，對工程施工進入全面質量管理，從組織上建立施工織管理網路，成立分項工程經理部，配備專職質檢工程師，各班組配備質檢員。

2.按設計和規範要求制定科學合理的施工方案和安全操作規程、安全文明管理措施及崗位職責。

3.嚴格控制主要大宗材料水泥的質量，堅持材料驗收合格證制。

4.單元工程的質量評定執行初檢、復檢、終檢的三級質量檢查制。

5.施工質量檢查內容：

（1）對牆頂、牆底高程，牆體垂直度，牆體水泥摻入比，漿液水灰比等牆體施工作業全過程進行檢測。

（2）採用標準試模採集試樣、鑽孔取芯、開挖檢查、圍井、注、抽水試驗及無損傷探測檢驗進行牆體質量檢查；檢測28天試樣的無側限抗壓強度是否大於0.5兆帕、滲透係數小於10厘米/分鐘量級或達到設計要求。

（3）施工質量控制點和控制標準見前面操作要點中所述。

安全措施

採用《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，應遵守注意下列事項：

1.健全組織。成立以項目經理為首的安檢小組。制訂安全操作規程和文明施工管理規章及獎懲制度，建立個人勞動保險和安全卡。

2.安全防護。按照安全規程和治安管理條例，加強勞動保護；施工現場設定安全防護裝置，配戴安全帽，高空作業時系好安全帶。

3.文明施工。做好環境衛生，保護好植被，棄漿和材料堆置整齊有序，文明用語，確保道路通暢。

環保措施

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》應採取以下環保措施：

在實際施工之中應採取相應的措施避免產生噪音、振動、泥土飛濺、流出及地基變形等諸如此類的現象，以降低對周邊環境的影響。

保護好施工現場的有關建築物和設施、各項觀測設施的儀表和儀器、各類鑽孔的孔口、排水孔的孔口裝置、保留的芯樣等。

清除非要求永久保留的結構物及其他輔助設施。

效益分析

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》的推廣套用可大幅度降低工程成本，深度在10米以內由80元/平方米降到60元/平方米，深度在10米以上從250元/平方米降到100元/平方米，可大大提高加固工程的安全可靠性；可極大地、長久地提高江河渠庫的堤壩防滲抗災能力，減輕防洪壓力，提高保全能力，對保障人民生命和財產安全及社會經濟發展起到積極的作用，社會效益明顯。

該工法使用的ESMW地連牆（內插型鋼），每立方米摻入水泥在300千克左右，與相同直徑、承載的擋土樁相比，節省造價在25％以上，若採取回收型鋼措施，則更便宜。而與常規的置換法地連牆相比，可降低造價30％~50％左右。

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》的推廣套用符合國家“948”項目的總體要求和意圖—通過引進、消化、吸收、創新、推廣已形成產業。

該工法使用的是中國完全國產化的ESMTW機和ESMW 機，其價格是中國以外同類產品的四分之一。該產品可介入國家重點工程中擬引進國外設備的部分市場。一是可以減少進口二手機或用昂貴的價格進口原裝機的數量，節省外匯；二是為更多的工程需採用先進工法施工而無力購置中國以外先進設備而提供了經濟安全且可靠的施工機械；三是可逐步取代那些傳統和過時的工法。

套用實例

《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》套用實例見表5。

ESMTW 工法實績表（表5）

時間	工程名稱	工程地點	成牆深度 (米)	成牆面積 （萬平方米）	水泥摻入比 (%)	水灰比	土質	抗壓強度 (兆帕)	滲透係數i×10 (厘米/分鐘)	評定 等級
2000.7	江揚集團濱江船廠 船塢基礎止水帷幕	揚州市新壩鎮	19.5	1.95	16	1.5	粉土細砂	7.89	1.24~5.12
2001.4	淮北大堤 饒陸段截滲牆	安徽省穎上縣	15	2.0	12	1.5	粉質壤土	0.53	1.11~1.51
2002.3	漢江遙堤防滲牆	鐘祥市大王廟	15.5~20.6	0.84	18	1.6	砂質土	3.14	4.83	優良
2002.12	泗源溝節制閘 除險加固防滲圍幕	江蘇省儀征市	20.5	0.20	18	1.5	粉質壤土
2003.7	上馬水庫除險加固主壩 水泥土防滲牆	山西省運城市	2.5~22	1.65	11	1.8	粉土	3.5	2.35	優良
2004.4	淮河入江水道堤 防防滲處理	江蘇省淮安市	10.8	1.57	11	2.0	粉質壤土	0.81	1.06	優良
2004.10	淮河幹流姜唐湖蓄（行） 洪區堤防加固截滲牆	安徽省穎上縣	22~26.5	8.5	10、13	2.0	粉砂層	1.9~13.2	2.77~4.21
2005.12	南水北調劉山站 截滲圍幕	江蘇省邳州市	25	0.8	15	2.0	中砂	1.40~5.80	1.21~4.86
2006.2	洈水水庫截滲牆	湖北省松茲縣	11	1.0	15	2.4	紅重粘土
2006.2	北閘截滲牆	湖北省公安縣	16	1.5	15	2.0	砂質壤土

榮譽表彰

2006年1月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《建設部關於公布2003~2004年度國家級工法的通知》，以文號建質[2006]16號公布，《等厚掘攪水泥土防滲牆施工工法》被評定為2003~2004年度國家級工法。