CSM等厚度水泥土攪拌墻在長江漫灘地質上的應用

陳佳培 唐力

摘 要：CSM工法源于深基坑工程。隨著對該工法認識的逐步深入和施工工藝、施工設備的逐漸成熟，CSM等厚度水泥土攪拌墻被廣泛應用于城市深基坑防滲墻領域。由此，本文首先分析CSM工法的原理，然后探討研究的工程概況及工程地質條件，接著探討CSM水泥墻施工方法，最后提出CSM水泥墻質量控制措施。

關鍵詞：CSM功法;深基坑;深層攪拌;銑進攪拌

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）28-0083-03

Application of CSM Equal Thickness Cement Soil Mixing

Wall in Flood Plain Geology of The Yangtze River

CHEN Jiapei1 TANG Li2

（1.China Gezhouba Group First Engineering Co.， Ltd.，Yichang Hubei 443000;2.Zhejiang Jiangnan Engineering Management Co.， Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310000）

Abstract： CSM method is originated from deep foundation pit engineering. With the further understanding of this method and the maturity of construction technology and equipment， CSM cement soil mixing wall is widely used in the field of city deep foundation pit cutoff wall. Therefore， this paper first analyzes the principle of CSM， then discusses the general situation and geological conditions of the project， then discusses the construction method of CSM cement wall， and finally puts forward the quality control measures of CSM cement wall.

Keywords： cutter soil mixing;deep foundation pit;deep mixing;milling mixing

隨著國內建設不斷發展，城市地下空間的規模越來越大，基坑開挖深度越來越大，深基坑圍護結構對現有施工工藝和施工設備提出了新的挑戰。CSM工法源于深基坑工程。隨著對該工法認識的逐步深入和施工工藝、施工設備的逐漸成熟，CSM等厚度水泥土攪拌墻廣泛應用于城市深基坑防滲墻領域。

1 CSM工法原理

CSM是Cutter Soil Mixing（銑削深層攪拌技術）的縮寫，現已成為一種新型工法的名稱。其是應用原有的液壓銑槽機的設備結合深層攪拌技術進行創新的地下連續墻或防滲墻施工設備，結合了液壓銑槽機的設備技術特點和深層攪拌技術的應用領域，將設備應用到更為復雜的地質條件中，也是通過對施工現場原位土體與水泥漿進行攪拌，形成防滲墻、擋土墻、地基加固等工程[1]。CSM工法與傳統深層攪拌工法的相異之處在于使用兩組銑輪以水平軸向旋轉攪拌方式，形成矩形槽段的改良土體，而非以單軸或多軸攪拌鉆具垂直旋轉，形成圓形的改良柱體。該工法形成了導桿式、懸吊式兩種機型，施工深度已達到65m。

該工法的原理是在鉆具底端配置兩個銑輪，銑輪經由特制機架與凱式鉆桿連接或鋼絲繩懸掛，并由在防水齒輪箱內的馬達驅動。當銑輪旋轉深入地層削掘與破壞土體時，注入水泥漿，強制性攪拌已松化的土體。

2 工程概況及工程地質條件

2.1 工程概況

南京江北新區中心區地下空間一期建設工程是國家級新區江北新區的核心項目，包含12個地塊以及地塊之間道路用地，占地面積29.66hm2。其中一區3段南北方向長度262m，東西方向長度136m，基坑總面積35 632㎡，基坑周長總延長米660m，基坑開挖深度18.9～30.56m。基坑周邊采用地下連續墻作為圍護結構，基坑內部高差區域設置高差支護，其中5#、8#地塊與4號線中央商務區站高差區域采用?1000@1200灌注樁排樁結合800mm厚CSM等厚度水泥墻攪拌墻作為高差圍護結構[2]。CSM水泥墻單幅強度為2.8m，幅間咬合搭接不小于0.4m，槽段深44.76m，實攪深度29.56m，基坑剖面圖見圖1。

2.2 工程地質及水文條件

本工程位于長江邊上，距離長江最近距離約750m，地貌類型屬于長江漫灘平原地貌，工程地質分區屬長江漫灘平原工程地質區。這一地區廣泛分布第四系松散沉積物，近地表主要為新近沉積的軟土，且厚度較大，下部為河床相砂性土，地下水豐富，且多為承壓水，工程地質條件非常復雜。場區地表普遍分布人工填土，淺部為全新統沖淤積黏土、粉質黏土、淤泥質粉質黏土（混夾粉土、粉砂）、粉質黏土（混夾粉土、粉砂），中部為全新統沖積粉細砂、中粗砂及上更新統沖洪積卵礫石，下伏基巖為白堊系浦口組泥質砂巖、砂質泥巖。巖面位置較深，一般埋深在59.8～67.0m。

3 CSM水泥墻施工工藝

CSM等厚度水泥土攪拌墻施工工藝流程具體為：施工準備→測量放線→開挖溝槽→CSM設備就位→向下銑進攪拌→提升噴漿攪拌→二次攪拌至設計墻底→二次提升噴漿攪拌→清洗銑頭、漿管→移機到下一槽段。

4 CSM水泥墻施工方法

4.1 施工準備

施工準備主要包括以下幾方面：①CSM設備進場及報驗，原材料進場、取樣試驗及報驗;②施工道路、風水電系統及制漿系統完善等;③施工前對班組應做好技術交底工作;④準備好相關施工過程中的記錄表格等。

4.2 測量放線

根據設計圖紙提供的坐標，采用全站儀逐一進行CSM水泥墻槽段放樣，并用紅色油漆做標記，驗收合格后方可施工。水泥墻體厚度偏差不得超過20mm，平面偏差不大于2cm。

4.3 開挖溝槽

水泥墻導溝采用反鏟進行開挖，溝槽寬度1.0m，深度1.2m，開挖溝槽的土體應及時處理。同時，在溝槽一側鋪設鋼板，以保證設備能正常就位施工。為了保證工期，確保白天和雨天成墻正常進行，在場地內空曠地方設置臨時堆土場，用于臨時堆放溝槽開挖土，夜間裝車外運。

4.4 CSM主機就位

由施工人員統一指揮樁機就位，CSM主機銑頭與槽段位置校正。移動前應注意四周情況，若發現有雜物應及時清理。CSM主機就位后檢查定位情況，若出現偏差應及時糾正。工法機應平穩停放，采用全站儀或線錘進行觀測，保證主機的垂直度。水泥土攪拌墻的定位偏差應小于50mm，成墻后水平偏位不得超過20mm，深度不得小于設計墻深，墻身垂直度偏差不得超過1/250。

4.5 銑進攪拌及提升噴漿

首先開動主機，緩慢下降銑頭進行掘進攪拌，待銑頭進入土層后開啟空壓機，注水至樁機銑頭，鉆頭噴水銑削攪拌至黏土層或粉土粉砂互層面。銑頭穿過黏土層或粉土粉砂互層面后停止注水，并開始輸送膨潤土漿液至樁機銑頭，下沉攪拌至設計墻底。銑頭銑至設計墻底后，停止輸送膨潤土漿，并開始輸送水泥漿至樁機銑頭，攪拌并提升至地面。

4.6 清洗銑頭、漿管

待CSM工法機銑頭提出槽段后，人工采用高壓清洗機清洗銑頭，并清洗壓漿管道及其他所用機具。同時，將CSM水泥墻成墻施工過程中置換出來的廢泥漿采用反鏟進行收集，自卸車裝車運至臨時堆土場晾曬，曬干后集中外運。

4.7 移機到下一槽段

CSM工法機銑頭及管道等機具沖洗干凈后，將鉆機移位至下一個槽段。

5 CSM水泥墻質量控制措施

第一，控制好向下銑削垂直度，施工過程中引孔垂直度誤差嚴格控制在1/250內。CSM工法機銑頭在溝槽定位好，利用激光經緯儀把控水泥墻中心線，把墻體中心線偏差嚴格控制在2cm以內。在成墻過程中，若出現明顯偏斜，即垂直度超出設計要求，要及時調整鉆桿垂直度，從而調整水泥墻垂直度，以控制成墻的垂直度。

第二，控制好水泥漿摻入量和水灰比。水泥摻入量和水灰比直接影響水泥土攪拌墻成墻的強度，因此，在向上銑削注漿過程中，要嚴格把控水泥摻入量和水灰比。在施工現場，施工員應及時對制漿后臺水泥摻入操作系統進行督檢，質量員應定時抽檢水泥漿的密度，確保水泥漿摻入量和水灰比滿足設計指標、施工方案要求。

第三，向下銑削成槽和向上銑削噴漿攪拌成墻的施工質量控制。采用一次注漿施工工藝，CSM工法機銑頭定位好后，開動工法機銑頭正轉向下進行銑削。對于黏土層地層，注水進行銑削攪拌;對于砂層或粉土粉砂互層面地層，注膨潤土漿進行銑削攪拌。在該過程中，要控制好水及膨潤土漿的注入量，避免注入量過大或過小，影響后期向上銑削漿成墻的強度。CSM工法機向下銑削過程應不間斷供氣，氣體壓力控制在0.75～1.05MPa。向下銑削時，銑輪的轉速為22～28r/min。根據地質勘察資料中槽段各層軟硬土的情況，較軟地層轉數宜取大值，較硬地層轉速宜取小值。CSM工法機銑削下沉速度宜控制在50cm/min左右，第一次成槽下沉至設計墻底時，應停留在墻底攪拌噴漿5～8min后再進行提升，并對墻底以上10～15m進行復攪。當砂層、砂軟石層較厚時，應對該地層復攪一次，并適當提高水泥摻入量。攪拌均勻后，反轉雙輪向上銑削進行噴漿施工，控制銑輪轉速在27～32r/min，提升速度為25～30cm/min。在墻底砂層、砂軟石層位置控制好向上的銑削噴漿速度，銑削速度不可過快，否則會使局部產生真空，導致水泥墻的墻壁坍塌，嚴重影響成墻強度。

第四，控制好注漿流量和總量。根據工法機銑頭轉速和整體銑削量，注漿流量宜控制在130～150L/min，注漿壓力控制在2.0MPa。施工過程中，通過CSM工法機操作室LCD監視器監控銑削過程中注入漿液的流量和總量，保證水泥漿注入總量不少于施工方案要求的注入量。同時，應控制好漿液存放的有效時間和溫度，漿液溫度應控制在10～45℃，存放時間不宜超過3h。當水泥漿存放超時，或已經發生離析，均作廢漿處理。

第五，控制好水泥墻搭接長度。CSM工法機銑頭沿墻體中心線平行移動到下一幅槽段定位后，要控制好搭接長度，CSM等厚度水泥土攪拌墻的搭接長度宜為400mm，拐角或轉角位置的攪拌墻搭接長度應適當加長，以保證水泥土攪拌墻的止水效果。

6 結論

CSM等厚度水泥土攪拌墻就地切削土體，使土體與水泥漿液充分攪拌混合形成水泥墻，并用低壓持續注入的水泥漿液置換處于流動狀態的水泥土，保持地下水泥土總量平衡。該工法無須挖槽或鉆孔，不存在槽（孔）壁坍塌現象，極大地減少了對鄰近土體的擾動，降低了對鄰近地面、道路、建筑物及地下設施的危害。本文涉及的CSM施工原理、施工工藝及施工方法及質量控制措施等內容，為CSM等厚度水泥土攪拌墻施工技術進一步推廣提供借鑒經驗。

參考文獻：

[1]吳海艷，林森斌.CSM工法在深基坑支護工程中的應用[J].路基工程，2013（2）：168-173.

[2]李成巍，梁志榮，魏祥，等.CSM工法在軟土地區深基坑承壓水控制中的應用[J].巖土工程學報，2019（z2）：125-128.