一.引子

有人說,題目錯別字了吧？！應該是簡史？其實沒錯，我要說的就是撿屎，撿屎也叫拾糞。

小時候在農村，運輸基本靠騾、馬、驢、牛，走在路上，就會吃喝拉撒。對于小時候的我來說，拾糞是一項重要的事兒。

背著糞筐，手持糞叉，沿路撿屎（拾糞）。撿滿了送回家里的糞堆，收集多了后用土覆蓋發酵，待到明年開春，送到農田里作為農作物肥料。

有人問：拾糞多累，效率多低，怎么不用化肥，又干凈肥力又足?我只能說，請打開百度，搜“何不食肉糜”就理解了。

說這么多閑話，還是言歸正傳，今天要說的是水泥土攪拌。

水泥土攪拌，作為基坑支護工程止水、堵漏工藝，具有非常重要的作用。有效的止水措施，可以保證工程順利實施。避免可能引發嚴重的質量、安全事故。

二.攪拌樁的由來

沿海地區，地下水位高。如果你想挖個坑干點兒啥，挖下去一兩米，就會有水從土里滲出來。滿坑積水，再做什么工程，就太不方便了。

于是有人想，怎么能隔斷土里的水，不讓它滲出來呢？那么把土里的水隔絕開來，就是一個不錯的辦法。

水在土里滲流，是因為土壤里的顆粒之間有孔隙，水在孔隙間存在和流動。填充顆粒間的孔隙使其致密不透水，就可以阻斷水的滲流了。

根據這個思路，有人設計了一種填充致密土體的方法，就是把水泥與水按比例攪拌成水泥漿，用高壓泵把水泥漿注射入土體里并進行攪拌，水泥漿與土充分攪拌后，充填到土顆粒的孔隙間，細膩的水泥漿顆粒與相對粗糲的土壤顆粒相互級配填充，形成致密的水泥土。因其致密，所以水體很難通過其間流動，這就形成了事實上的阻（止）水墻。

現在，你如果還想挖個坑并在坑內做什么工程，就可以在坑外圍一定范圍內，制作一圈豎向的致密水泥土，讓外圍的水，被水泥土阻止不能向內滲流。這樣在挖坑的時候，就不會出現滲水，也更方便構筑物的施工。

這一圈致密的水泥土怎么制作完成呢？就是在一根管的前端焊上幾個“翅膀”，把管子向下插入土里，一邊插，一邊旋轉攪拌，同時從管子內部向底端注射水泥漿。旋轉的管子帶動翅膀轉動，把噴射的水泥漿和土體均勻攪拌在一起，形成一根豎向的水泥土柱子。連續的水泥土柱子再橫向相互咬合，連成一體，圍成一圈，就成為水泥土攪拌墻，也叫止水帷幕。這種攪拌水泥漿與土形成的柱子，就叫水泥土攪拌樁。攪拌土體的管子，叫鉆軸。

在沿海的高地下水位地區，施工基坑工程時，止水主要方法就是水泥土攪拌法。在需要止水區域，用一根帶有攪拌翅的鉆軸，旋轉對水泥漿和原位土進行攪拌，細膩的水泥漿顆粒與相對粗糲的土壤顆粒相互攪拌混合，級配填充，形成致密的水泥土，阻止地下水在土壤中滲透流動，形成止結構。在土壤原位，對水泥漿、土壤進行攪拌成樁的方法，叫深層水泥攪拌樁。 

三.攪拌墻的形成

水泥土攪拌樁，因為是需要相互咬合連接成一體，有人把兩根管子（鉆軸）并排擺放，同時下沉攪拌，效率提高一倍。這就是雙軸水泥攪拌樁。兩根鉆軸需要專用的打樁架提升起來，打的樁有多深，提升鉆軸的打樁架就有多高。鉆軸的上端是電機，電機帶動鉆軸旋轉，帶動鉆軸上的翅膀不斷攪拌土體。

后來，隨著挖的坑越來越深，攪拌樁打的也越來越深。當深到一定程度時，人們發現，深部的水泥土攪拌不均勻，水泥漿含量減少了。因為達到一定深度后，土的上覆壓力大，在噴射水泥漿的泵壓不足、攪拌軸動力不足情況下，導致水泥土攪拌不均勻，注入水泥漿不充分。

為解決這個問題，又有人設計出了更大動力的深層攪拌設備，在攪拌軸上設計更多的“翅膀”，翅膀成螺旋狀盤繞在鉆軸上。在兩個鉆軸中間又加了一根鉆軸，噴射水泥漿的同時，通過中間軸噴入高壓空氣。鉆軸攪拌、高壓空氣翻騰，讓水泥土攪拌更均勻，形成更致密的水泥土墻，這就是三軸攪拌樁（如果在水泥土中插入H型鋼作為應力補強材料，則成為SMW工法樁）。在三軸攪拌樁基礎上，也有人做成五軸，一個回次可以完成更多的水泥土墻體，不過目前五軸還不算主流。

深層攪拌樁之間相互咬合連成一體、一片，成為一道止水墻壁（帷幕）。為提高效率，把三根攪拌軸連成一體，一次下沉攪拌形成一幅較長的墻體，提高效率。同時在注入水泥漿的同時，注入高壓空氣，輔助水泥漿翻騰，提高水泥土的攪拌均勻程度。即為三軸攪拌樁，在樁體內插入型鋼等材料提高墻體抗彎折能力，就是SMW工法。

隨著挖的坑繼續加深，人們發現，即便是大動力的三軸攪拌樁，在有些砂土層也有攪拌不動的情況，攪拌效率低下，咋辦？于是，有人發明了另外的攪拌方法。把動力送到地下，減少了攪拌軸整體旋轉阻力。攪拌方向也有所變化，改變了以鉆軸為中心的旋轉方式。向下深入一根鉆桿，鉆桿自身不旋轉，鉆桿下部安裝一個動力裝置，動力裝置帶動旋轉頭旋轉，旋轉頭的軸垂直于鉆桿。一根鉆桿上，安裝兩個旋轉鉆頭，鉆頭上安裝硬質合金，可以切削更硬的土層。如三軸攪拌樁機一樣，攪拌的同時，也噴入水泥漿和高壓空氣，讓水泥土攪拌的更均勻，這就叫雙輪銑（也叫CSM或者SMC）。

攪拌鉆軸切削硬質土層存在難度時，把攪拌軸底部安裝專用銑輪，設計成縱向切削土體、攪拌，同時注入高壓空氣提高攪拌均勻度，這就是雙輪銑。 

四.攪拌墻的堵漏

SMW也好，CSM也好，他們都是豎向施工一個個的樁，通過樁與樁之間的咬合形成連續墻體。樁的深度越深，對其垂直度要求就會更高。如果兩組樁不能保持協調一致的垂直度，就有可能形成“劈腿”，導致攪拌墻的深部兩樁咬合不上，起不到止水作用，發生滲漏。那么有沒有什么辦法，橫向攪拌形成連續的墻體呢？于是有人發明了TRD。

TRD工藝，就類似把一把伐木電鋸，豎向插入土里，然后再橫向切割。切割過程，就是攪拌水泥土的過程。這樣一個連續切割攪拌動作，形成一道連續的水泥土攪拌墻。

那么，即便是連續的水泥土墻，在工藝上也有轉彎或者頭尾相接的時候，是不是就一定能接的完美呢？亦或者如前面SMW和CSD水泥樁咬合而成的墻，如果有劈腿之處，怎么處理呢？

再或者，在挖坑時設立的防止土體垮塌的擋土墻，無論時間隔成排的鉆孔灌注樁還是地下連續墻，在樁與樁之間的間隙，或者地下連續墻的施工縫，怎么處理呢？

這時候，如果采用水泥攪拌樁、SMW工法或者CSM工法，都很難實現咬合處新舊水泥土之間或者水泥土與灌注樁墻體的密切結合，攪拌軸或攪拌輪如果觸碰到高強度的舊墻體，就會造成損壞；如果不接觸到墻體，新攪拌的水泥土就不能與舊墻體密切結合，其不密切的結合處會成為地下水滲漏的主要部位。

為保證基坑止水最大程度的安全，對于可能出現的接縫滲漏，需要進一步處理。為了解決這個問題，人們想到了已有的另一種水泥土攪拌工藝，高壓旋噴樁。

高壓旋噴樁，是一根細細的管子，直徑幾厘米，底端側面一個幾毫米的小孔，旋轉著插入地下。管內注入十幾兆帕壓強的水泥漿液，帶著高壓力的水泥漿液，通過幾毫米的小孔噴射而出，其力量足以打斷一個人的腿。

正是這一股帶著強勁沖力的水泥漿，通過旋轉噴射，切割著土體，在切割的同時，水泥漿與土體不斷攪拌，形成水泥土樁。

雖然水泥漿可以切斷腿，但是遇到更硬的混凝土時，則顯得“遇強則弱、遇弱則強”，不能傷及混凝土分毫，但可以清洗混凝土外皮并與其密切接觸，完美解決了劈腿、接縫的密封問題，這就是高壓旋噴樁。

止水墻體在施工過程中，因為工藝的要求，會出現接縫。接縫不好，將成為止水帷幕的滲漏點，造成工程隱患。為去除隱患，對可能發生滲漏的區域，同樣用水泥土攪拌的方法進行補強。

因為二次補強工藝要求不破壞原有墻體，所以補強攪拌方法不能機械強制攪拌。高壓水泥漿射流，對土體進行切割、攪拌，不會傷及原墻體，即高壓旋噴法。用十幾兆帕的壓力，通過只有幾毫米的小孔噴射而出，強大的漿流切割土體，鉆軸上下移動攪拌水泥漿成樁。這就是高壓旋噴樁。

當然，高壓旋噴工藝也會遇到前面幾種工藝遇到的問題。當達到一定深度，土的上覆壓力增加，不能對水泥土體進行充分攪拌，仍有滲流發生。于是，有人在噴水泥漿的管子外面再套一層管，里面一層管子噴水泥漿，外面一層管子噴高壓空氣。先用水泥漿切割、攪拌土體，如SMW一樣，再用噴出的高壓空氣，對水泥土有一個翻騰的作用，使水泥土攪拌的更均勻，保證了水泥土體的攪拌質量。

后來隨著深度增加，上浮土壓力增大，噴射出的水泥漿強度逐漸衰減，出現了即便是兩層管的工藝，土體攪拌直徑縮小問題。于是有人又往外面套了一層管子，在第三層管子里，噴出的是高壓清水，用高壓清水先切割一部分土體，再用水泥漿徑向延伸切割范圍，從而保障切割、攪拌直徑。

這樣，單管的就叫單重管高壓旋噴樁法，雙層管的就叫雙重管高壓旋噴樁法，三層管的就叫三重管高壓旋噴樁法。

為提高切割樁徑、提高水泥土攪拌均勻度，再加入高壓空氣、高壓清水，分別成為高壓旋噴樁里面的雙重管和三重管工法。

高壓旋噴樁的層層套管，工藝復雜。但是隨著深度的增加，攪拌樁直徑仍然會逐步縮小。

隨著機械加工水平的提高，根據三重管的思路，有人又重新設計了全新高壓旋噴設備，在一根相對粗一些的管子外壁里，加工出小直徑的孔。在這些孔中分別通過高壓水、高壓空氣、高壓水泥漿。在管子端部，位置稍高一些的兩個噴口，分別噴出高壓水和高壓空氣；位置稍低一些再有兩個噴口，分別噴出高壓水和高壓水泥漿。

上層一組噴口對土體進行切割攪拌，下層噴口對在上層切割攪拌后的基礎上，對土體進行徑向延伸切割攪拌。這樣就可以保證更大的水泥攪拌樁樁徑。這種在徑向上分段切割攪拌的水泥攪拌樁工藝，就是RJP。

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三重管高壓旋噴工藝復雜，對管路進行優化組合后，在鉆管噴口分層改造，上層噴射高壓水和高壓空氣，下層噴射高壓水泥漿和高壓空氣。上層一組噴口對土體進行切割攪拌，下層噴口在上層切割攪拌后的基礎上，對土體進行徑向延伸切割攪拌。保證更大的水泥攪拌樁樁徑，這種在徑向上分段切割攪拌的水泥攪拌樁工藝，就是RJP工法。 

五.攪拌墻的完善

隨深度增加，為了保證樁體直徑，噴射的水、水泥漿需要更大的壓強，可能達到幾十兆帕，切斷大腿那是秒斷的事兒。這么大壓強噴出的液體，雖然很好的切割了土體，保證了樁徑，但是噴出的液體也帶著同樣大的壓力在地下水泥土內積聚。

土體內的高壓導致水泥土向外圍移動擴散，對于樁體附近的敏感建筑是一種威脅。比如在地鐵隧道外壁附近施工，高壓土體擠壓地鐵隧道，造成變形。即便是微小變形，對地鐵運行也會造成極大的威脅，那怎么辦？

為了解決高壓擠土變形問題，又有人在此基礎上設計了新的工藝。在噴出的高壓水和高壓水泥漿對土體進行切割、攪拌后，通過管子的中孔，把多余的水泥漿吸走，排出到地表。這樣既切割了土體，又降低了切割后土體的內壓力，減小擠壓擴散，有效保障了敏感建筑物不被擠壓變形。

其設計理念，就是在粗管子外壁內的小孔，分別注入高壓水泥漿，高壓水，高壓空氣，最神奇的是還有一套管路在管子端部增加一個壓力傳感器，隨時監測攪拌后水泥土內壓力，內壓力達到一定數值，自動開啟排漿系統，多余的漿液通過大管子的中心內孔排出到地表。這種新設計的工藝設備，就是MJS工法。

MJS隨時排漿的設計，保證了水泥土的內壓力不超過一定數值，也就保證了沒有高壓力對土體擠壓擴散，保障了周圍敏感建筑物的安全。

MJS是目前攪拌樁里最先進的工藝了。但是，先進的工藝，并不代表普適。先進工藝向下兼容性好，但是先進工藝的價格成本也更高。所以，在滿足工程要求的前提下，人們會盡量選擇成本更低的工藝。

就如同非誠勿擾上的男女婚配，雖然英俊、瀟灑、漂亮的俊男靚女很多，但是最終走到一起的，一定是最適合的，而不是最好的。同理，一個場地采取的工藝，也一定是最適合而不是最好的。

RJP工藝很好的解決了水力切割、攪拌水泥土問題，但是高壓力對水泥漿土體及其周圍敏感建筑物造成擠壓破壞的隱患。為消除隱患，在攪拌軸中進一步改造，設計壓力實時監測系統和漿液回收系統，對高壓射流造成的水泥土壓力實時監測、實時抽排減壓。既保證了切割土體直徑，也保證了高壓力的困擾，這就是MJS工藝。 

六.攪拌墻的應用范圍

具體說，5米深基坑止水，可以選擇雙層攪拌樁；10米深基坑止水，會選擇SMW工法；20米深基坑，會選擇TRD；在攪拌樁深度范圍內如果有特別硬的土層，會選擇CSM或者CSM+TRD的復合工藝。

同樣，在不同深度基坑的水泥土墻接縫處，如果需要堵漏，會根據不同深度、不同位置、臨近的不同建筑物，分別選擇高壓旋噴、RJP、MJS等不同工藝。

說了半天攪拌樁的止水作用，其實攪拌樁還有另外一個重要用途，就是作為復合地基處理的重要方法。這個以后有機會再說吧。

每種工藝都有其適用性。更高級、更先進的工藝可以向下兼容，但是經濟上并不一定合理。要選擇最適宜而不是最優方法解決問題。 

7結尾

最后，還是要申明一下“撿屎”一詞的用意。用這么一個不文雅的詞，是想表達，我所描述的這些的東西，其實都是拾人牙慧，只是收集整理后串了一下。就像拾回來的糞，發酵后作為重復利用的肥料而已。

其實，或者，好吧，我想說的就是簡史的意思，卻是真心不敢妄稱，只能寫成撿屎了。

簡單介紹了水泥土攪拌方法的幾個工藝，多有謬誤之處，歡迎批評指正。