淺談CSM施工技術應用

侯 錕, 趙志武, 姚衛林

(中國水利水電第十工程局有限公司， 四川成都 611830)

1 工程概況

某項目面積約162 664.07m2，周長1 889.34m，開挖深度6.3～14m，基坑采用排樁+斜撐進行支護，帷幕止水原計劃采用三軸攪拌樁，坑內降水采用管井降水。由于前期研判不足，施工單位進場后發現以下問題：

(1)該項目地處鬧市區，周邊環境復雜，基坑支護最近點距離市政道路只有3.4m，東側還臨近建筑物。

(2)基坑支護轉角處工作面不足，無法滿足三軸攪拌樁施工。

(3)該基坑距離漢江河道較近，因此地下水較豐富，所以該基坑對止水要求非常高。

(4)根據地勘報告顯示，上部覆蓋層地質條件很差，結合以往施工經驗，采用三軸攪拌樁止水帷幕及高噴效果不好。為了解決以上難題，由建設單位、監理單位、施工單位、地勘單位、設計單位一起開會研究決定，將止水帷幕由三軸攪拌樁更改為CSM。

CSM施工技術也叫雙輪銑深層攪拌樁施工技術，是通過雙輪銑對施工現場原狀地層和水泥漿進行攪拌，從而形成防滲墻、擋土墻或對地層進行改良，主要應用于穩定軟弱和松散土層，砂性與黏性土均可使用，近年來隨著工法的改進，對地層的適應性更高，可以切削堅硬地層(卵礫石地層、巖層)，可以用于防滲墻、擋土墻、地基加固等工程。

CSM工法由液壓雙輪銑槽機和傳統深層攪拌設備的技術特點相結合起來，通過導桿向下掘進，然后供氣、注漿系統同時向槽內分別注入高壓氣體、膨潤土，直至達到設計要求深度。最后緩慢提升銑輪，通過風管、注漿管再向槽內分別注入高壓空氣和水泥，與槽內的渣土相混合，從而形成混合物固體止水帷幕。

2 雙輪銑特點

雙輪銑具有以下特點：

(1)設備成樁深度大，最大深度49m。

(2)攪拌墻的垂直度、尺寸、外觀質量、止水效果等指標容易控制，能保證施工質量。

(3)設備功效高，原材料利用率高。

(4)可以在雜填土、淤泥、粉質黏土、細砂、卵石、軟巖、硬巖等不同地層進行施工。

(5)設備上的顯示屏對施工過程實時察看，發現問題及時處理。

(6)施工過程無振動，噪音干擾小。

(7)設備采用液壓操作系統及履帶式底盤，具有很好的移動性，而且操作系統功能性強大。

(8)成墻寬度、厚度有多種規格，能滿足不同的施工要求。

3 水文地質情況

3.1 地層情況

擬建場區位于武漢硚口區內，周邊建筑物較密集，場地內地形較為平坦，相對高差較小，標高在23～25m之間。

場地下伏基巖為志留系泥巖，巖性穩定。

場地地層及其分布情況如下：雜填土、黏土、粉砂夾粉土、粉細砂、細砂、中粗砂、中粗砂夾卵礫石、強風化泥巖、中風化泥巖。

3.2 水文情況

場地地下水主要為上層滯水和承壓水。上層滯水主要由地表水、雨水和生活用水組成，主要存在于雜填土和黏土層中。承壓水主要是臨近漢江水域的地下水，其主要存在于砂類土和巖層縫隙中，水量非常豐富。勘察期間，測得場區上層滯水水位在地面以下1.5～3.2m之間。

4 施工流程

4.1 施工工藝流程

工藝流程:施工準備、放樣定位、挖溝鋪板、銑削掘進攪拌、回轉提升、成墻移機、安裝芯材。

4.2 施工準備

施工前必須探明每幅墻下是否有地下障礙物及市政管網，并進行處理或遷移，如無法遷移，應及時通知設計單位進行設計調整。

設備進場后應進行組裝并檢查，檢查合格后，方可進行試車。

導墻溝1m深，1.2m長。導墻的設置由施工單位根據現場情況及施工經驗予以調整，導墻底須落于均質土層，且底標高至少低于墻頂200mm，導墻因槽段施工需要而延伸的部分及其它有關措施由施工單位自行確定并經設計認可方可實施。

4.3 施工步驟

(1)CSM支護墻定位放樣。

(2)挖1m深1.2m寬的導墻溝。

(3)設備就位，對中及垂直度滿足要求后，銑輪下沉注水切銑土體至設計深度。

(4)銑輪提升注水泥漿同步攪拌成墻。

(5)插入H型鋼。

4.4 CSM施工質量控制要點

(1)測量定位偏差控制在±5cm以內。

(2)采用兩臺全站儀作樁架垂直度的初始零點校準，控制在0.15 %以內。

(3)銑削鉆進深度不宜超過設計深度的0.3m，但是必須大于設計深度。

(4)主機開動后，首先將鉆頭插入槽內，然后在打開供漿系統的同時打開空壓機，提供風壓，對槽內進行注漿、供氣。

(5)注漿量一般根據鉆進速度與掘削量進行調整，控制在80～320L/min內調整，注漿壓力控制在1.5～8.0MPa左右。

(6)高壓空氣壓力在0.3～0.6MPa進行調整。

(7)成墻厚度不小于設計要求。

(8)掘進過程中應嚴格控制注漿的壓力和注漿量，同時控制空壓機的風壓，保證墻體混合物的沸騰狀態，使混合物內各種物質處于均勻分布狀態。

(9)一序墻與二序墻之間的部位，必須保證充分搭接，搭接不小于0.4m。

(10)H型鋼拼接采用翼板和腹板連接處增加筋板進行補強，焊縫采用二氧化碳電弧焊進行滿焊。焊接過程中采用兩臺25t的汽車吊配合翻轉挪位。

(11)型鋼采用吊車進行下沉安放，在型鋼下沉過程中也需要25t汽車吊配合，在雙輪銑深層攪拌墻完成后，為避免安放時間過長，造成漿液(混合液)強度上升導致型鋼無法下沉至設計要求標高，應該及時下放型鋼。其型鋼垂直度可控制在1.5 ‰以內，在下插安放過程中為保持其豎向垂直度，在型鋼吊至平面位置上空后，采用人工幫扶至下放點上空0.5m高處，靠型鋼自重下沉以免影響型鋼的豎向垂直度。下沉困難時采取大功率的振動錘下沉型鋼，此過程須控制好垂直度，下沉總時間不能超過水泥初凝時間。

(12)采用普通硅酸鹽水泥(42.5)，水泥摻入比不少于360kg/m3。

(13)漿液不能攪拌時間過長或者等待時間過長，不然容易發生離析，水泥漿液嚴格按預定配合比制作，用比重計量測漿液的比重。

(14)當下沉困難時，須采用振動錘配合下沉并保證垂直度，當遇到地下構筑物時，無法施工位置用采取高壓旋噴樁補打以便進行封閉施工處理；過程中若遇停電等無法施工，需要立即上提方管鉆桿至地面，待問題解決后再重新下鉆施工。

(15)及時記錄每副墻的漿液比重、下沉時間、供漿量、供氣壓力、垂直度及樁位偏差。

(16)多余的泥漿或者泥水混合物可以通過壓濾機進行處理，使其泥水分離(需先集中收集，然后經過添加外加劑還原然后才能經過絮凝，最后經擠壓脫水完成泥水分離)，將泥餅進行外運處理。如果場地滿足晾曬的要求，也可以通過晾曬的方法使泥水分離，然后進行外運處理。

4.5 CSM施工技術指標

(1)雙輪銑深層攪拌墻墻頂標高、雙輪銑深層攪拌墻墻底標高、雙輪銑深層攪拌墻墻體垂直度、雙輪銑深層攪拌墻墻體尺寸、雙輪銑深層攪拌墻注漿量、雙輪銑深層攪拌墻水泥摻入比、雙輪銑深層攪拌墻漿液水灰比等需要全過程進行檢測。

(2)質量檢查與驗收應分成施工過程中、雙輪銑深層攪拌墻成墻驗收和基坑開挖質量檢測三個階段。

(3)雙輪銑深層攪拌墻的強度及抗滲性能，應采用試塊試驗確定。每臺班抽查2次，制作水泥土試塊三組，取樣點應取沿墻長不同深度處的三點，最上點應低于有效墻頂下4m，采用標準養護測定28d無側限抗壓強度。成墻28d后可以通過鉆芯取樣的方式進行通長取芯，檢測五項指標，察看是否滿足設計要求。

(4)銑削攪拌時應該慢速鉆進，遇到障礙物時應及時停鉆，待檢查處理后方可繼續鉆進，鉆進速度不宜大于0.8m/min；雙輪銑深層攪拌墻上提時可加快提升速度，但也不宜大于1.5m/min。

(5)僅當止水防滲用的雙輪銑銑削攪拌水泥土墻的15d無側限抗壓強度特征值取0.5MPa、28d強度取1MPa；兼具擋土功能時，28d強度不低于1.0MPa。

(6)純止水墻要求咬合搭接0.4～0.5m，控制銑輪的旋轉速度為27r/min左右，一般銑進控速為0.5～1.0m/min。達到設計深度后，應該延續10s左右對墻底深度以上2～3m范圍，重復提升1～2次。注漿壓力一般控制在2～3MPa，氣體壓力為0.3～0.6MPa。

(7)其它要求參見國家及地方規范JGJ106-2014《建筑基樁檢測技術規范》、JGJ79-2012《建筑地基處理技術規范》、JGJ120-2012《建筑基坑支護技術規程》、GB50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》、GB50202-2018《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》、JGJ/T199-2010《型鋼水泥土攪拌墻技術規程》。

5 結束語

經過近兩個月的努力，該基坑止水帷幕順利完成，待基坑支護完成后，對該基坑進行了開挖，在基坑開挖及使用過程 中，證實雙輪銑銑削攪拌水泥土墻結構完整，相對以往的三軸攪拌樁止水帷幕，無論垂直度、外觀質量、止水效果都有很大的改觀。

采用雙輪銑深層攪拌墻作為該項目基坑止水帷幕的應用非常成功，也為以后的項目應用積累了經驗。雖然CSM有很多優點，但是也存在著一些缺點，比如設備造價高、施工深度受制等，隨著科技的進步，這些缺點都將被克服，但是如何在施工中避免施工質量缺陷發生，將是一個任重道遠的歷程，只有在施工過程中加強技術管理，采取相應的預防和處理措施，然后總結經驗教訓，才能消滅質量缺陷。針對存在問題的每一次解決,就是施工技術的一次提升，不斷在施工的具體問題上尋求突破和創新是我們施工人的追求，共同為提高CSM施工工藝水平獻計獻策。