软土地基中地下连续墙套铣接头施工泥浆技术研究

上海市基础工程集团有限公司 200002 上海

1 套铣接头工艺

利用液压马达驱动导向架底部设置的2 套镶有合金刀头的鼓轮组成的刀盘破碎岩土，两鼓轮工作时旋转方向相反，经2 个铣削鼓轮破碎的岩土，由吸泥泵、输送管组成的泵吸反循环系统排入地面泥浆处理装置内，碎渣经沉淀后外运。

套铣接头工艺是一种基于双轮铣槽机的施工工艺，通过双轮铣槽机旋转的铣轮，以铣轮上的合金齿将先行形成的一期槽段接缝面混凝土铣削成锯齿状，起到类似于新旧混凝土施工缝中的凿毛作用，使得后浇筑的二期槽段混凝土与一期槽段混凝土在接缝处形成良好咬合，是目前世界上最为先进的一种地下连续墙接头形式（图1）。对比其他传统式接头，套铣接头主要优势如下：

（a）铣接头接缝混凝土相互咬合，接头处理形式简明、施工工序简便、形成的接缝牢靠，抗渗性能优良；

（b）铣槽机成槽深度大，成槽性能稳定、垂直度高，无惧坚硬土层；

（c）反循环系统进行泥浆循环，携渣、清基、文明施工效果好。

2 实际工程案例

上海轨道交通13号线淮海中路站处淮海路商业圈腹地，周边存在大量国际一线品牌门店、涉外酒店，周边环境极其复杂。车站主体长约155 m，宽28.35 m，基坑开挖深度近33 m，为地下6 层岛式站台车站。

图1 铣接头工艺示意

本工程车站主体基坑出于完全隔断承压水层、减少降水影响的目的，围护结构设计为厚1 200 mm、深 71 m的地下连续墙，选择套铣接头工艺进行施工。

本工程所在场区为滨海平原型地貌，地下连续墙上部贯穿约厚30 m黏质土层，深入砂质土层约41 m。结合地质特点和接头工艺特点，一期槽段成槽选择液压抓斗成槽机抓取黏土、双轮铣槽机铣削砂土的抓铣结合成槽方法；二期槽段成槽采用双轮铣槽机套铣成槽。

目前该工程主体地下连续墙施工全部完成。经基坑开挖验证，地下连续墙施工质量良好，有效达到了隔断承压水层的目的。

3 软土地基中套铣工艺泥浆技术[1-9]

3.1 泥浆类型的选择

双轮铣槽机依靠铣齿铣削成槽，依靠泥浆泵吸浆的施工特点，铣槽机施工中的泥浆更类似于钻孔灌注桩反循环工艺，其主要起到护壁、携渣、冷却铣轮三大作用。

为避免常规泥浆的不足之处，在套铣接头工艺施工时应当采用复合钠基膨润土泥浆。这种泥浆造浆率高，适用于各种地质土层。利用聚合物分离在槽壁表面的胶结作用形成护壁泥皮，形成的泥皮致密，大大降低了泥浆的失水量。

3.2 泥浆指标

在地下连续墙施工时，槽壁的稳定性是影响施工质量的因素之一，施工中采用泥浆护壁的方法进行护壁。而在软土地基砂质土层中，其槽壁的稳定性与黏性土中完全不同，而在槽段中要实现2 种不同性能的泥浆分层是很难做到的。因此，配置一种能适应2 种地质特点的护壁泥浆，是地下连续墙槽壁稳定的关键之一。

施工前，应当根据不同地质条件进行验算，确定合理的泥浆性能指标。如本工程实施中采用有限元三维模型进行槽壁稳定的模拟计算。

经计算，本工程中配置泥浆比重控制在1.15～1.20范围内为宜，黏度宜控制在25～30 s，理论计算预计槽壁最大侧向变形为10.5 mm。施工时严格按照计算指标进行控制，实测槽段侧向变形均控制在10 mm以内，说明槽壁变形计算值与现场监测结果基本一致。

3.3 循环泥浆净化技术

3.3.1 除砂机净化

除砂机通过网筛、振动脱水、旋流分离三个步骤对双轮铣槽机从槽段内吸出的泥浆进行处理，能够净化分离出泥浆中Φ0.026 mm以上的颗粒。经过处理后的泥浆进入泥浆循环池进行循环利用。

3.3.2 粉细砂净化处理

泥浆在经过除砂机净化后，泥浆中仍含有一定量极小颗粒粉细砂（Φ0.026 mm以下），这些颗粒一直悬浮在泥浆中，通常情况下在钠基膨润土泥浆依靠聚合物分子的吸附凝聚作用下逐渐聚合，经过一小段时间后，在泥浆循环池中经循环沉淀分离。

然而在遇到粉细砂含量极高的沉积土层时，由于粉细砂含量超过单位体积泥浆中聚合物分子吸附凝聚能力，即使经过长时间沉淀后，仍会有粉细砂也不会聚合沉淀。这样的泥浆在进入循环系统则会对地下连续墙施工质量造成影响。

在这种情况下，可以在循环泥浆中加入新鲜泥浆，降低单位体积泥浆中粉细砂在与聚合物分子含量的比例，使得聚合物分子能有效发挥吸附凝聚作用，实现粉细砂的沉淀分离。具体新鲜泥浆的加入比例必须根据不同地质、不同粉细砂情况进行试验后方能确定。

在二期槽段套铣时，由于切削混凝土会造成类似粉细砂，因此在二期槽段套铣时遇到上述情况可适当提高新鲜泥浆的加入比例。

3.3.3 实际应用成果

本文实例工程轨道交通13号线淮海中路站主体地下连续墙施工时，其砂质土层中Φ0.026 mm以下的粉细砂含量极高，循环泥浆在经过除砂机净化后含砂率仍高达30%，经过多次试验后，在循环泥浆中按一期槽段1∶1、二期槽段4∶6的比例加入新鲜泥浆后明显改善了泥浆质量，保证了泥浆护壁、携渣的效果，确保了地下连续墙施工质量。

3.4 泥浆工厂化生产技术

在本工程实例中，利用有限的施工场地内，根据边界条件分布异形泥浆池，通过过滤开口的标高差实现各仓室的定向沉淀循环。在此基础上，引入泥浆筒仓增加新浆储备量，以轻钢结构形成完善的封闭式泥浆工厂。泥浆从拌制、循环处理在封闭工厂内进行，泥浆供应回收则通过固定管路系统实现。这样使泥浆在施工中形成工厂、槽段之间的点对点联动，避免泥浆在中间过程中受外界因素影响的概率。

4 结语

在软土地基中进行地下连续墙套铣接头工艺施工时，应选择携渣能力较强的钠基膨润土泥浆，并针对土质特点制定合理的泥浆指标控制范围；利用泥浆净化技术，尤其是对粉细砂的净化处理技术来保障循环泥浆的指标稳定，提高泥浆经济效益；应当组建起高效运转的泥浆工厂保障套铣工艺对泥浆的供应需求。

上述技术措施在上海轨道交通13号线淮海中路站主体结构地下连续墙施工中经实际应用，取得了较好的施工成果与社会、经济效益，能够在一定程度上对类似工程起到借鉴作用。