水泥土搅拌桩的前世今生

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@小白创作中心

水泥土搅拌桩的前世今生

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来源

http://www.360doc.com/content/24/0411/21/30752181_1120115818.shtml

水泥土搅拌桩技术是基坑支护工程中重要的止水、堵漏工艺，通过将水泥与水按比例搅拌成水泥浆，注入土体并搅拌，形成致密的水泥土，从而阻断地下水的渗流。这项技术在沿海高地下水位地区应用广泛，随着工程需求的不断变化，衍生出了多种改进工艺，如SMW工法、CSM工法、TRD工法等，以适应不同地质条件和工程深度的要求。

水泥土搅拌桩的由来

沿海地区地下水位高，如果想在地下进行工程作业，挖到一两米深就会遇到渗水问题。为了解决这个问题，工程师们想到通过填充土体的孔隙来阻止水分渗透。具体方法是将水泥与水按一定比例混合成水泥浆，利用高压泵将其注入土体，并进行搅拌。水泥浆与土壤充分混合后，能够填充土壤颗粒间的孔隙，形成致密的水泥土，从而有效阻止水分渗透。

这种水泥土搅拌技术的核心在于，通过细腻的水泥浆颗粒与相对粗粝的土壤颗粒相互级配填充，形成致密的水泥土。由于其致密性，水很难通过其间流动，因此可以形成事实上的阻（止）水墙。在实际操作中，通常会在基坑外围制作一圈竖向的致密水泥土，以阻止外围水分向内渗流，从而方便基坑内的工程作业。

水泥土搅拌桩的形成

为了制作这一圈致密的水泥土，工程师们设计了一种特殊的设备：在一根管的前端焊上几个“翅膀”，然后将管子向下插入土中，一边插一边旋转搅拌，同时从管子内部向底端注射水泥浆。旋转的管子带动翅膀转动，将喷射的水泥浆与土体均匀混合，形成一根竖向的水泥土柱子。多根水泥土柱子横向相互咬合，连成一体，围成一圈，就形成了水泥土搅拌墙，也被称为止水帷幕。这种通过搅拌水泥浆与土形成的柱子，就叫做水泥土搅拌桩。搅拌土体的管子，则被称为钻轴。

随着工程需求的不断增加，搅拌桩技术也在不断发展。例如，有人将两根管子并排摆放，同时下沉搅拌，效率提高一倍，这就是双轴水泥搅拌桩。为了应对更深的工程需求，又发展出了三轴搅拌桩和五轴搅拌桩。其中，三轴搅拌桩在两个钻轴中间加了一根钻轴，通过喷射水泥浆和高压空气，使水泥土搅拌更均匀。五轴搅拌桩则可以在一个回次完成更多的水泥土墙体，但目前还不算主流。

水泥土搅拌桩的堵漏技术

在实际应用中，工程师们发现，即便是大动力的三轴搅拌桩，在某些砂土层中也有搅拌不均匀的情况。为了解决这个问题，又发明了铣削深搅水泥土搅拌墙技术（CSM工法）。这种技术将动力送到地下，减少了搅拌轴整体旋转阻力，并通过高压空气辅助搅拌，提高了水泥土的均匀度。

然而，无论是SMW工法还是CSM工法，都是通过竖向施工一个个的桩，通过桩与桩之间的咬合形成连续墙体。当桩的深度增加时，对垂直度的要求也会更高，如果两组桩不能保持协调一致的垂直度，就可能形成“劈腿”，导致搅拌墙的深部两桩咬合不上，起不到止水作用。为了解决这个问题，有人发明了TRD工法。

TRD工法类似于把一把伐木电锯竖向插入土中，然后横向切割。切割过程就是搅拌水泥土的过程。通过一个连续切割搅拌动作，形成一道连续的水泥土搅拌墙。

即便采用了TRD工法，仍然可能在接缝处出现渗漏。为了解决这个问题，人们想到了高压旋喷桩技术。高压旋喷桩通过一根直径几厘米的细管，以十几兆帕的压强喷射水泥浆液，能够切断土体并形成水泥土桩。这种技术不会损坏原有的混凝土结构，同时能够与旧墙体密切结合，完美解决了接缝处的密封问题。

随着工程深度的增加，单纯依靠高压旋喷桩也遇到了挑战。为了解决深层搅拌不均匀的问题，工程师们又发展出了双重管和三重管高压旋喷桩法，通过喷射高压空气和高压清水来辅助搅拌。进一步地，又发展出了RJP工法和MJS工法，通过优化喷射系统和增加排浆系统，既保证了搅拌效果，又避免了高压对周围建筑物的影响。

水泥土搅拌桩的应用范围

在实际工程中，不同深度的基坑会选择不同的搅拌桩工艺。例如，5米深基坑可以选择双层搅拌桩，10米深基坑会选择SMW工法，20米深基坑则会选择TRD工法。在遇到特别硬的土层时，可能会选择CSM或者CSM+TRD的复合工艺。对于搅拌桩接缝处的堵漏，会根据深度、位置和临近建筑物的不同，选择高压旋喷、RJP、MJS等不同工艺。

每种工艺都有其适用场景，更先进的工艺虽然向下兼容性好，但成本也更高。因此，在实际应用中，工程师们会选择最适合而不是最先进的方法来解决问题。