日本早稻田大学理工学学术院赤木宽一教授联合气泡工法研究会(由户田建设、前田建设工业、西松建设等六家机构组成)正式发布新型土壤水泥地下连续墙施工技术——AWARD-Para工法(AWARD-Parallel Processing Method)。该工法基于气泡掘削技术,将传统串联式掘削—固化—芯材插入三阶段流程拆解为可并行推进的独立工序,在东京都市圈典型砂质土条件下完成实证施工,验证其工期压缩约50%、固化剂用量与排土量减少约30%、直接施工成本下降约20%的核心指标。
AWARD-Para并非对既有土壤水泥地下连续墙(Soil-Cement Diaphragm Wall)工法的简单优化,而是重构施工逻辑:传统工艺中,单个施工单元需依次完成掘削、注入固化剂并搅拌、插入H型钢芯材三个步骤,全程依赖同一台三轴搅拌机连续作业,机械闲置率高、工序衔接存在等待空窗;而AWARD-Para将三环节物理分离——掘削工程使用常规设备形成低强度“假固化体”,固化工程由新研发的专用固化机在掘削后次日单独执行,芯材插入则紧随固化完成即时进行。这种“时间错位、空间复用”的并行模式,使单台设备日均施工面板数提升近一倍,避免了传统工艺中为保障流态性而过量添加固化浆液导致的排土激增问题。

技术突破集中在两大硬件与工艺设计上。一是固化专用机(图-4),以液压起重机为底盘,加装悬垂式导杆与三轴螺旋混练钻头,摒弃传统三点式打桩机的复杂组装结构,整机尺寸更小、转场便捷、机械损耗率显著降低;二是“假固化体”控制工艺——掘削阶段仅注入贫配比固化浆液与微气泡,形成初期强度约0.3~0.5MPa的临时稳定体,既维持槽壁稳定又为后续二次注浆留出调控窗口;固化阶段再注入消泡剂与足量固化浆液,消除气泡、压实结构、提升终期强度。该双阶段强度控制机制,使水灰比(W/C)得以从传统工艺的1.2~1.5降至0.8~1.0,直接驱动固化剂减量与排土削减。


实测在20米深度、单面板宽0.8米、总延米200米的砂质土工况下,AWARD-Para单日完成面板数达12~14块,较传统工法提升90%以上;因采用半接圆搭接方式(图-1),面板间搭接长度减少35%,单位延米实际掘削量下降;配合试验确认,固化剂总用量降低32%,相应排土量同步减少31%;综合测算直接施工费用下降19.6%,其中机械台班费节省14%、材料费下降22%、人工协调成本压缩约10%。该工法对地层适应性有明确边界——目前固化专用机吊装能力限制施工深度上限为25米,且在高黏性土中需额外调整气泡注入参数,尚未覆盖全地质谱系。
地下连续墙采购与施工方需核对的关键参数
中国地下工程承包商、基坑支护设备集成商及岩土材料供应商在评估AWARD-Para技术引进或对标研发时,应重点验证三项硬性条件:其一,现场起重机吊装能力是否满足固化专用机最大作业半径下的额定起重量(当前机型要求≥50吨·米);其二,本地固化剂供应商能否按W/C=0.85±0.05提供稳定浆液,且具备配套消泡剂兼容性数据;其三,地质勘察报告中粉粒含量是否低于35%(黏粒过高将削弱气泡承载效应,导致槽壁失稳风险上升)。
日本气泡工法研究会的技术演进路径与供应链位置
气泡工法研究会并非单一企业,而是由早稻田大学提供基础理论支撑、户田建设等五家大型总包商负责工程验证、太洋基础工业等专业地基公司承担装备开发、地域地盘环境研究所提供检测认证的产学研联盟。其已注册22项气泡相关专利,AWARD-Trend、AWARD-Ccw等成熟工法在日本年施工量超50个项目,主要应用于东京地铁延伸线、大阪湾填海区超深基坑及名古屋临海工业带防渗墙。该体系不直接销售设备,而是向会员单位授权技术标准与施工许可,设备由成员企业自主制造或委托定制——这意味着中国厂商若寻求技术合作,需对接研究会而非某家单一公司,且首期合作通常绑定本地化适配试验。
- 核对施工深度是否匹配:当前AWARD-Para固化专用机最大有效作业深度为25米,超深基坑需等待下一代机型或复合工艺
- 确认气泡发生系统兼容性:现有设备采用氮气+表面活性剂双源供泡,国产空压机需校验输出压力波动是否影响气泡直径稳定性(目标值50~150μm)
- 验证假固化体强度衰减曲线:不同温度下假固化体初凝时间差异可达4~8小时,须根据华东/华南/华北气候带调整掘削与固化工序间隔
该工法虽暂未进入中国市场,但其核心思路——通过工序解耦释放设备效能、以气泡替代部分水实现流变调控——已引发国内多家地下连续墙设备制造商关注。浙江某搅拌头生产企业正基于AWARD-Para原理开发双模混练钻具,计划2025年内完成原型机测试;上海一家基坑支护总包商已在苏州轨交项目中开展相似工艺的预研性对比试验。对国内采购方而言,短期可重点关注日本原厂技术授权动向及国产化替代进度,中期需评估气泡发生器、专用固化浆液、假固化体检测仪等配套子系统的本地供应成熟度,而非仅聚焦整机引进。
