雙輪銑攪拌墻工法在合流污水管加固中的應用

鄭亮

（上海黃浦江大橋建設有限公司，上海市200090）

雙輪銑攪拌墻工法在合流污水管加固中的應用

鄭亮

（上海黃浦江大橋建設有限公司，上海市200090）

上海市合流一期污水總管運行時間長、管狀較差，在軌道交通和港城路拓寬施工前，需對其港城路區段進行加固。施工采用的雙輪銑攪拌墻工法（CSM工法）是一種新型水泥土深層攪拌工藝，具有成樁質量好、施工場地靈活、環境影響小、施工周期短等優點。為保證工程質量，在施工過程中應做好銑頭定位、垂直精度、銑削速度、漿液配制等各項工序控制。通過采用雙輪銑攪拌墻工法，在預定工期內完成了工程內容，并達到了預期效果。

雙輪銑攪拌墻；CSM工法；合流污水管；施工控制

1 概述

合流一期污水總管（箱涵）于1993年12月建成通水，運行至今已20余年，其由三部分組成：彭越浦泵站上游的重力流管道、彭越浦泵站下游的壓力箱涵、穿越黃浦江倒虹管。通過壓力箱涵輸送至位于浦東黃浦江岸邊預處理廠，經預處理后由出口泵站提升至竹園污水廠，經處理后外排至長江。本工程保護范圍為港城路區段（雙江路至楊高北路），如圖1所示。

圖1 合流污水總管平面圖

由于該污水箱涵建成時間較長、埋深較淺（2.5～3 m）、體積較大（4.5 m×10 m），港城路繁重的交通行車荷載使得箱涵接頭已經出現錯位，局部存在均勻沉降變形，產生冒水現象。軌道交通10號線二期工程施工以及港城路道路拓寬荷載加大會更進一步引起箱涵沉降和內力改變，因此在軌道交通及港城路改建工程施工前，對合流一期污水總管（箱涵）進行保護。港城路標準橫斷面布置如圖2、圖3所示。

圖2 港城路（雙江路至和龍路）標準橫斷面布置（單位：m）

圖3 港城路（和龍路至楊高北路）標準橫斷面布置（單位：m）

合流污水管加固施工具有以下特點：

（1）施工區間附近為物流園區，交通壓力較大，施工場地狹小。

（2）周邊管線及建（構）筑物情況復雜，對土體擾動較為敏感。

（3）因緊后工程開工要求，工期要求高。

2 雙輪銑攪拌墻工藝

雙輪銑攪拌墻，即CSM工法是cutter soil mixing的縮寫，是近幾年發展的一種新施工工法。雙輪銑深層攪拌工法與傳統的深攪設備不同，其攪拌頭是由馬達驅動兩銑輪以水平軸向旋轉銑削攪拌土層，注入水泥漿攪拌混合后，形成矩形水泥土防水墻；墻體插入型鋼后，形成擋土和止水作用的連續墻。其大刀片垂直旋轉的方式決定了該工法對土體的攪拌更均勻、更充分。該工法成樁直徑最大可達1.2 m，深度可達65 m。

CSM工法成槽機的施工工序主要分為加水和氣向下銑削成槽和噴漿向上銑削成墻兩個部分。CSM工法施工在向下銑削成槽的過程中，兩組銑輪正轉銑削地層，通過導桿施加向下的推進力，向下銑削攪拌同時注入泥漿和壓縮空氣，可提高水和土攪拌混合的效果。向下銑削到設計深度后，上提時兩組銑輪反轉，通過底部注漿孔向槽內注入水泥漿液與成槽內的拌和土體均勻混合成水泥土攪拌墻。

M JS旋噴樁對周邊土體擾動小，但其用電量大、成樁速度慢。而SM W三軸攪拌樁機械無法滿足現場狹窄的場地。CSM工法具有成樁質量好、施工場地靈活、環境影響小、施工周期短等優點。

3 施工方案

在箱涵接縫兩側各6 m范圍內均采用26 m長工法墻，25 m長型鋼@3 m+11 m長型鋼@3 m。在箱涵中間位置采用26 m和11.5 m相互間隔的工法墻，25 m長型鋼@≤4.5 m。CSM工法按施工深度及施工難易程度，成墻方式為往復式雙側搭接套銑施工，本工程采用雙側搭接套銑施工，先施工1、3、5號樁，再施工2、4、6號樁。

根據工程情況，采用一臺CSM工法樁機施工，CSM墻墻體寬度850 mm、單幅寬度2800 mm、幅間搭接300 mm。采用PO42.5級普通硅酸鹽水泥、自來水作為漿液材料。施工速度450 m3/d。CSM工法施工參數見表1。

表1 CSM工法施工參數

CSM工法施工的主要步驟為：清場備料→測量放線→安裝調試→開溝鋪板→移機定位→銑、削下沉攪拌、噴漿→回轉提升噴漿→成墻移機→插入H型鋼樁。施工工藝流程如圖4所示。施工平面布置如圖5所示。

圖4 CSM工法施工工藝流程圖

圖5 施工平面布置

4 施工技術要點

CSM成槽機都配備了先進的LCD監視器，實時顯示施工過程中的多項技術參數（垂直度、注漿量、當前成墻深度、銑輪的轉數、銑削鉆速等）。特別是可以實時顯示成槽過程中的垂直精度（包括前后和左右的偏差），能夠有效地保障施工質量。也可實時顯示向上銑削成墻過程中注入水泥漿液的總量和泵量，可控制成墻過程中注漿的質量。施工中應控制的技術要點為：

（1）銑頭定位。將雙輪銑攪拌鉆機的銑頭定位于墻體中心線和每幅標線上。偏差控制在±5 cm以內。

（2）垂直精度。根據CSM等厚度水泥土攪拌墻的軸線開挖導向溝，如插型鋼應在溝槽邊設置定位型鋼，并在定位型鋼上標出型鋼插入位置。溝槽尺寸：寬度1.0 m，深1.2 m。對矩形鉆桿的垂直度采用經緯儀做三支點樁架垂直度的初始零點校準，由支撐凱利桿的三支點輔機的垂直度來控制。操作員通過觸摸屏，控制調整銑頭的姿態。

（3）銑削速度。開動主機掘進攪拌，并徐徐下降銑頭與基土接觸，按規定要求注漿、供氣。控制銑進控速為1.0～1.2 m/min。掘進達到設計深度時，延續10 s左右對墻底深度以上2～3 m范圍，重復提升一次。此后慢速提升動力頭，提升速度不應太快，控制在1.2～1.4 m/min；以避免形成真空負壓，孔壁坍陷，造成墻體空隙。

（4）注漿。制漿桶制備的漿液放入到儲漿桶，經送漿泵和管道送入移動車尾部的儲漿桶，再由注漿泵經管路送至挖掘頭。注漿量的大小由裝在操作臺的無級電機調速器和自動瞬時流速計及累計流量計監控；在掘進過程中按規定一次注漿完畢。注漿壓力一般為2.0～2.5 MPa。若中途出現堵管、斷漿等現象，應立即停泵，查找原因進行修理，待故障排除后再掘進攪拌。當因故停機超過半小時時，應對泵體和輸漿管路妥善清洗。

（5）供氣。由裝在移動車尾部的空氣壓縮機制成的氣體經管路壓至鉆頭，其量大小由手動閥和氣壓表配給；全程氣體不得間斷。

（6）成墻厚度。為保證成墻厚度，應根據銑頭刀片磨損情況定期測量刀片外徑，當磨損達到1 cm時必須對刀片進行修復。

（7）墻體均勻度。為確保墻體質量，應嚴格控制掘進過程中的注漿均勻性以及由氣體升揚置換墻體混合物的沸騰狀態。

（8）漿液配制。漿液不能發生離析，水泥漿液嚴格按預定配合比制作，用比重計或其他檢測手法量測控制漿液的質量。為防止漿液離析，放漿前必須攪拌30 s再倒入存漿桶；漿液性能試驗的內容為比重、黏度、穩定性、初凝時間、終凝時間。凝固體的物理性能試驗為抗壓、抗折強度。現場質檢員對水泥漿液進行比重檢驗，監督漿液質量存放時間，水泥漿液隨配隨用，攪拌機和料斗中的水泥漿液應不斷攪動。施工水泥漿液嚴格過濾，在灰漿攪拌機與集料斗之間設置過濾網。漿液存放的有效時間符合下列規定：a.當氣溫在10℃以下時，不宜超過5 h；b.當氣溫在10℃以上時，不宜超過3 h；c.漿液溫度應控制在5～40℃，超出規定應予以廢棄。漿液存放時間超過以上規定的有效時間，做廢漿處理。

（9）特殊情況處理。供漿必須連續。一旦中斷，將銑削頭掘進至停供點以下0.5 m（因銑削能力遠大于成墻體的強度），待恢復供應時再提升。當因故停機超過30min，對泵體和輸漿管路妥善清洗。當遇地下構筑物時，用采取高噴灌漿對構筑物周邊及上下地層進行封閉處理。

5 結語

雙輪銑攪拌墻工法（CSM工法）具有成樁質量好、施工場地靈活、環境影響小、施工周期短等優點。為保證工程質量，在施工過程中應做好銑頭定位、垂直精度、銑削速度、漿液配制等各項工序控制。通過采用雙輪銑攪拌墻工法，在預定工期內完成了工程內容，并達到了預期效果。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規程[S].

[2] GB 50202—2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].

[3] 霍鏡，朱進，胡正亮，等.雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續墻（CSM工法）應用探討[J].巖土工程學報，2012，34（S1）:666-670．

[4] 楊文華，李江.確保CSM工法施工質量的措施[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，41（6）:63-65．

[5] 鄭習羽，于永廣.雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續墻的應用[J].天津建設科技，2015，25（3）:40-41．

U417.1

B

1009-7716（2017）11-0159-03

2017-07-13

鄭亮（1986-），男，陜西渭南人，工程師，從事軌道交通建設管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.048