▍摘 要

摘要：超深等厚度水泥土搅拌墙作为深基坑隔水帷幕，墙体抗渗性能和强度的好坏是确保基坑安全实施和周边环境安全的关键。基于多项复杂地质条件和环境条件下等厚度水泥土搅拌墙的基坑工程实践，通过室内试验或现场原位试验对不同深度水泥土搅拌墙墙体抗渗性能进行系统的统计分析研究，并从实施效果角度进一步验证各种地层中墙体的成墙质量和隔水效果。试验结果表明，墙体渗透系数较原状土层尤其是粉土和砂土层降低显著，在深厚粉土和砂性土层中墙体渗透系数均达到１０－６ｃｍ／ｓ～１０－８ｃｍ／ｓ数量级；实施效果也表明，采用等厚度水泥土搅拌墙作为深基坑隔水帷幕，有效隔断坑内外地下水尤其是深厚砂层承压水的水力联系，水泥土搅拌墙抗渗性能良好。

关键词：TRD等厚度水泥土搅拌墙；抗渗性能；承压水；深基坑

▍1、引 言

沿江沿海高水位地区深基坑工程一般均面临严峻的承压水处理问题，一方面须隔断基坑开挖深度范围内的潜水或承压含水层，避免基坑开挖范围内围护渗漏和疏干降水影响基坑及周边环境的安全；另一方面为避免或减小抽降基底以下承压水对邻近保护对象的影响，需对基底以下承压含水层进行隔断处理。由TRD工法（ｔｒｅｎｃｈｃｕｔｔｉｎｇｒｅ－ｍｉｘｉｎｇｄｅｅｐｗａｌｌｍｅｔｈｏｄ）构建的等厚度水泥土搅拌墙为深基坑工程承压水处理提供了一种新的对策，相比传统的超深钢筋混凝土地下连续墙隔断深层承压水的方法，TRD工法施工深度深、适应地层广、防渗性能好。超深等厚度水泥土搅拌墙作为深基坑隔水帷幕，墙体抗渗性能是除强度之外评价墙体质量的另一重要指标，也是确保基坑安全实施和周边环境安全的关键。

基于多项复杂地质条件和环境条件下等厚度水泥土搅拌墙的基坑工程实践，如表１所示，通过室内试验和现场原位试验对不同地层、不同深度水泥土搅拌墙墙体抗渗性能进行系统的统计分析研究，从试验结果角度总结各种地层中墙体的成墙质量和隔水效果，并结合基坑施工阶段基坑内外的水位监测、基坑侧壁渗漏情况等实施效果对水泥土搅拌墙的抗渗性能做进一步验证，以期为设计方法、施工工艺参数和检测技术提供良好的指导和依据。

▍２、地层特点及墙体强度概述

表１地区所开发的深大基坑工程都面临严峻的承压水处理问题。以上区域水文地质条件有一定相似性，均存在富含承压水的粉土层或砂层，含水层深厚、水量丰富、水头压力高、渗透性强，深大地下空间开发过程中存在承压水突涌的可能。但这些地区的地质条件又存在一定差异，如上海、天津等地区为典型的“上软下硬”地层，地表以下２００ｍ深度范围内以黏性土和砂土为主，浅层为软黏土层，深层为深厚的富含承压水、标贯击数４０～１００击的密实砂层；武汉、南京等地区深层分布有深厚密实的砂层，砂层以下为岩层；南昌、淮安等地区浅层就分布有厚度较大的粉土层、砂层或卵砾石层，隔水帷幕需穿过埋深较浅的卵砾石层或密实砂层嵌入隔水性较好的岩层或粘土层。上述地区基本涵盖了目前国内等厚度水泥土搅拌墙技术应用的典型地层，其浅层潜水、深层承压水含水层均水量丰富、渗透性高、水量补给迅速，对地下空间的安全和环境影响非常显著，因此对基坑浅层和深层的隔水帷幕隔水要求均较高。

对表１中多个不同地质条件下基坑工程水泥土搅拌墙进行了单轴抗压强度检测，每个项目检测在水泥土搅拌墙工程墙体上开展，进行２８天龄期条件下墙体的钻孔取芯强度检测。通过芯样判别水泥土搅拌墙均一性和完整性，根据芯样单轴抗压强度试验检测水泥土搅拌墙强度。水泥土搅拌墙体取芯强度试验结果汇总详见表２。

墙体强度是等厚度水泥土搅拌墙墙体质量的重要指标，根据表２钻孔取芯强度试验检测结果可知，超深等厚度水泥土搅拌墙在涵盖“上软下硬”地层、基坑开挖范围上下均存在富含地下水的深厚高标贯击数的粉土和砂土层等复杂地质条件下强度普遍大于1.0ＭＰａ，水泥土搅拌墙完整性和均一性好。

▍３、水泥土搅拌墙体抗渗性能实测及分析

根据工程实施效果和室内试验，当水泥土搅拌墙墙体均一性较好且强度不小于0.8ＭＰａ时，墙体的抗渗性能能够满足工程需要的隔水效果。为从试验角度对不同地质条件、不同成墙深度的水泥土搅拌墙抗渗性能进行更深入的研究，对表１中四个典型基坑工程中的水泥土搅拌墙进行室内渗透试验或现场渗透试验，通过测定墙体的渗透系数量化分析水泥土搅拌墙施工完成后各原状土层尤其是粉土、砂土层等承压含水层的抗渗性能变化情况。

（１）上海国际金融中心

项目位于上海浦东新区，基坑周边围护体采用短地下连续墙结合超深水泥土搅拌墙悬挂隔水帷幕形式。场地原状土层渗透系数和水泥土搅拌墙渗透试验结果如表３所示。由表３可知：水泥土搅拌墙体渗透系数较原状土层有明显降低，均达到或小于１０－６ｃｍ／ｓ数量级；整个墙身范围中的水泥土搅拌墙渗透系数无明显差异，普遍处于同一数量级；室内渗透试验与原位渗透试验结果数值接近。

项目位于上海虹桥区域，基坑周边围护体采用灌注桩结合水泥土搅拌墙悬挂隔水帷幕形式。各原状土层渗透系数和水泥土搅拌墙渗透试验结果如表４所示。由表４所示渗透试验结果可知：水泥土搅拌墙体渗透系数均达到１０－６ｃｍ／ｓ数量级，对于深层的粉土层，水泥土渗透系数降低两个数量级，墙体项目位于上海虹桥区域，基坑周边围护体采用灌注桩结合水泥土搅拌墙悬挂隔水帷幕形式。各原状土层渗透系数和水泥土搅拌墙渗透试验结果如表４所示。由表４所示渗透试验结果可知：水泥土搅拌墙体渗透系数均达到１０－６ｃｍ／ｓ数量级，对于深层的粉土层，水泥土渗透系数降低两个数量级，墙体体渗透系数较原状土层有明显降低，均达到或小于１０－６ｃｍ／ｓ数量级；整个墙身范围中的水泥土搅拌墙渗透系数无明显差异，普遍处于同一数量级；室内渗透试验与原位渗透试验结果数值接近。

（２）上海虹桥商务区核心区一期０８地块

项目位于上海虹桥区域，基坑周边围护体采用灌注桩结合水泥土搅拌墙悬挂隔水帷幕形式。各原状土层渗透系数和水泥土搅拌墙渗透试验结果如表４所示。由表４所示渗透试验结果可知：水泥土搅拌墙体渗透系数均达到１０－６ｃｍ／ｓ数量级，对于深层的粉土层，水泥土渗透系数降低两个数量级，墙体抗渗性能提高显著；整个墙身范围中的水泥土搅拌墙渗透系数无明显差异，搅拌墙体均一性好；室内渗透试验与原位渗透试验结果数值较为接近。

（３）武汉长江航运中心大厦

项目位于武汉市江汉区，基坑周边围护体采用地下连续墙结合超深水泥土搅拌墙隔水帷幕作为围护体，隔水帷幕底部嵌入饱和单轴抗压强度９．５ＭＰａ的中风化泥岩。各原状土层渗透系数和水泥土搅拌墙渗透试验结果如表５所示。由表５所示渗透试验结果可知：水泥土搅拌墙体渗透系数较原状土层有较大幅度降低，均达到了１０－８ｃｍ／ｓ数量级；整个墙身范围中的水泥土搅拌墙渗透系数无明显差异，离散性小，说明各土层中水泥土搅拌均匀。

（４）苏州财富广场

项目位于苏州工业园区，邻近苏州地铁一号线区间隧道，基坑周边采用地下连续墙作为围护体，塔楼电梯井深坑周边采用等厚度水泥土搅拌墙作为隔水帷幕。各原状土层渗透系数和水泥土搅拌墙渗透试验结果如表６所示。由表６所示渗透试验结果可知：水泥土搅拌墙体渗透系数较原状土层有明显降低，均达到或小于１０－６ｃｍ／ｓ数量级；整个墙身范围中的水泥土搅拌墙渗透系数普遍均处于同一数量级，在设计墙深范围内离散性小。

（５）搅拌墙体抗渗性能检测结果分析

由上述项目渗透试验结果可知，对上海以及国内其它地区基坑开挖范围或基底以下存在富含承压水的深厚密实砂层等复杂的地质条件，等厚度水泥土搅拌墙渗透系数较原状土层尤其是砂土层显著降低，墙体渗透系数可达到１０－６ｃｍ／ｓ～１０－８ｃｍ／ｓ，普遍可达到１０－７ｃｍ／ｓ数量级，墙体均一性好，不同地层中墙体渗透系数离散性小，抗渗性能可靠，成墙深度接近６０ｍ，可满足类似复杂地质条件下地下水尤其是深层承压水隔水帷幕的防渗要求。而等厚度水泥土搅拌墙钻孔芯样室内渗透试验与原位钻孔注水渗透试验结果表明，两种方法测得的水泥土墙体渗透系数较接近，数值基本处于同一数量级。可见两种检测方法对搅拌墙体抗渗性能的检测均有适用性，均可作为水泥土搅拌墙抗渗性检测的手段。

▍４、基坑实施效果

上文从试验角度分析研究水泥土搅拌墙的成墙质量和抗渗性能，为验证水泥土搅拌墙的工程实施效果，下文结合上海国际金融中心、上海虹桥商务区核心区一期０８地块、武汉长江航运中心大厦、苏州国际财富广场等四个项目实践，对基坑实施阶段坑内外的水位监测、基坑侧壁渗漏情况等实施效果进行分析，以从实践角度对水泥土搅拌墙的强度及抗渗性能进一步验证。

图１为上海国际金融中心基坑实施期间坑内外潜水和承压水观测井的水位变化。由图中可知，基坑实施期间坑外潜水水位基本不变；坑内承压水水位最大降深约１６ｍ，同期坑外承压水位降深小于７ｍ，坑内外承压水位降深比约２．５∶１。

图２为上海虹桥商务区核心区一期０８地块基坑项目坑内降水期间坑外潜水及承压水的水位变化。减压井启动后，坑内承压水水位降深约１０ｍ，坑外承压水位降深约２ｍ，坑内外承压水位降深比约５∶１。

图３为武汉长江航运中心大厦项目基坑开挖阶段坑内外水位的变化。可以看出基坑坑内承压水降水过程中，坑内与坑外承压水位平均降深幅度比值约４∶１，最大比值约６∶１。

图４为苏州国际财富广场基坑项目坑内降水井启动后坑外潜水或承压水观测井的水位变化。由图中可以看出，在基坑内部承压水降水过程中，坑外承压水水位变化不大，波动幅度在５０ｃｍ以内

以上基坑工程实施效果表明，对于所述的各种典型复杂地质条件，不同深度的水泥土搅拌墙均能较好的满足隔水帷幕防渗要求，隔水效果显著。同时由基坑开挖阶段开挖暴露面观察，围护体侧壁干燥，无渗漏水现象。可见，水泥土搅拌墙有效隔断坑内外水力联系，基坑内部大面积抽降地下水对坑外无影响。也进一步表明水泥土搅拌墙在上述复杂地质条件中成墙质量可靠，抗渗性能好，可满足地下水尤其是深层深厚承压水隔水帷幕的防渗要求。

▍５、结 语

TRD等厚度水泥土搅拌墙技术在上海、天津、武汉、南京、苏州、淮安、南昌等沿海、沿江复杂地层条件区域的深大基坑工程得到了成功应用。基于不同深度和不同应用形式水泥土搅拌墙在多种复杂地质条件基坑工程中的实践，通过抗渗试验结果和基坑实施效果对其抗渗性能进行了系统分析研究，主要得到如下结论：

（１）通过２７．５～５８．６ｍ不同深度搅拌墙体的钻孔取芯芯样检测，不同深度的墙体芯样完整性和均一性均较好，各土层中所取出的芯样强度均大于０．８ＭＰａ，普遍大于１．０ＭＰａ，且整个墙深范围内强度基本一致，表明水泥土搅拌墙技术在深厚密实砂层、软岩层等复杂地层中成墙质量可靠。

（２）对各种复杂地质条件，检测最大成墙深度接近６０ｍ，墙体渗透系数较原状土层尤其是粉土和砂土显著降低。墙深范围中的水泥土渗透系数无明显差异，粘土层中墙体渗透系数达到或小于１０－６ｃｍ／ｓ数量级，粉土、砂土层中墙体渗透系数达到１０－６ｃｍ／ｓ～１０－８ｃｍ／ｓ数量级，普遍达到１０－７ｃｍ／ｓ数量级，抗渗性能提高显著。

（３）等厚度水泥土搅拌墙钻孔芯样室内渗透试验与原位钻孔注水渗透试验结果表明，两种方法测得的水泥土墙体渗透系数较接近，数值基本处于同一数量级，两种方法均可作为工程实践中水泥土搅拌墙抗渗性检测的手段，并较好的反映水泥土搅拌墙的抗渗性能。

（４）各种复杂地质条件基坑工程实施表明，基坑内侧壁干燥，墙面平整，无渗漏水现象，坑外的潜水和承压水水位基本稳定，水泥土搅拌墙抗渗性能良好，有效隔断了坑内外地下水尤其是深厚砂层承压水的水力联系。

来源：《土工基础》

作者：黄炳德

编辑整理：项敏

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