淺談CSM 工法在深基坑支護工程中的應用

楊坤桂

合誠工程咨詢集團股份有限公司（361000）

CSM(雙輪銑深層攪拌）工法施工速度快，比較適合應用在復雜場地，有著較好的防滲效果、垂直控制度以及環保效果，可應用在地基加固、基坑止水帷幕、基坑擋土墻等多項工程中。

1 CSM 工法簡介

1.1 闡述 CSM 工法

CSM 是一種新型的雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續墻的施工工法。這項技術起源于德國的雙輪切削和銑削技術，是結合目前的液壓槽銑床和深層攪拌技術的一種新型巖土工程施工技術（如圖1 所示）。在施工現場摻入膨潤土和水泥漿，可用于防滲墻、止水帷幕、擋土墻、地基加固等工程。與其他深層攪拌技術相比，CSM 技術對地層具有較高的適應性，能夠切割堅硬地層，如巖層。

圖1 雙輪銑深攪設備平面布置示意圖

1.2 特征

設備采用桿式結構，成樁的深度遠大于常規的設備，深度最大為48 m，可成墻厚度分別為800 mm、1 000 mm、1 200 mm，單次成槽寬度 2 800 mm，套銑寬度 300～400 mm。設備的成樁深度、尺寸、垂直度等控制準確，能夠確保施工質量和工藝，從而實現無縫墻體，開展無縫連接。設備有著較高的使用率和功效。設備在地層上有著適應性，無論是軟土或者是巖石地層均能夠進行切削攪拌。設備有著較高的自動化程度，各功能部位均可設置傳感器。實施過程可實時掌控施工質量，在施工時不會有振動情況出現。

2 工程概況及工程地質條件

2.1 工程概況

漳州建發璽院項目由福建兆和房地產有限公司投資建設，香港華藝設計顧問有限公司設計，廈門華巖勘測設計有限公司勘察，合誠工程咨詢集團股份有限公司承擔項目的監理業務。

項目位于漳州市龍文區步文鎮湖閣路與湖濱路交匯處，北側為建發碧湖雙璽住宅用地，東側碧湖生態公園，西側為已建安置房，南側為城投碧湖城市廣場用地。總建筑的面積為166 756.95 m2，其中地下建筑面積為35 900.6 m2，地上建筑面積為130 856.3 m2。除 3#、4#、6#樓為 2 層地下室以外，其余樓棟均為 1 層地下室。1#、6#樓地上 39 層，2#樓地上 25 層，3#樓地上 12 層，4#樓地上 33 層，5#樓地上 32 層，7～18#樓地上 3 層。

根據設計圖紙要求，本基坑開挖深度4.0～9.1 m。2 層地下室的支護結構為CSM 工法樁支護，樁身長度進入殘積黏性土層大于等于2 m，墻厚800 mm，每幅長度 2.8 m，內插 700×300×13×24H 型鋼，型鋼間距1.2 m。本基坑支護側壁安全等級為二級，重要性系數為1.0。基坑坡頂2 m 范圍內不得堆載，2 m 外嚴禁超載。場地地面附加荷載按20 KPa 考慮，其余區域地面附加荷載按10 KPa 考慮。

2.2 工程地質條件

根據現場鉆探土質鑒別，結合現場原位測試和室內土工試驗結果，在鉆孔揭露深度范圍內，對場地各巖土層的評價如下。

1）素填土。其土壤裸露在地表，分布在整個場地。該層底坡基本平緩，總體分布均勻。此層的強度較低，壓縮性能較好，但是工程地質性能差。

2）細砂。此層分布于場地各處，具有液化傾向、中等壓縮性、中等強度，屬于一般工程，性能屬于中等。

3）粉質黏土。該層主要是在場地北側分布，部分鉆孔壓縮性高、強度低、工程地質性能差。

4）淤泥質土。該層鉆孔多分布于深部，力學性能較差，屬于低強度、高壓縮性地基土，有著較差的工程地質性。

5）中砂。主要分布在場地南側，有68 個鉆孔，物理性質指標好，有著較高的強度，土層的工程性能也較好。

6）圓礫。分布在全場地，有著較好的工程地質性，但卻屬于中等強度，具有壓縮性，能夠作為擬建建筑物地基持力層。

7）殘積黏性土。在此層面雖然存在鉆孔缺失，但是剩余鉆孔也分布在各處，力學性質好，但埋深深度大，不適合作為天然地基基礎持力層。在使用過程中需要注意土層的水穩性，在浸泡后，容易讓土體崩解。

8）全風化花崗巖。該層水平方向分布較均勻，但垂直方向隨深度風化程度逐漸減弱，均勻性較差，屬具較高強度、較低壓縮性地基土，工程力學性質及穩定性較好，可作為擬建物樁基礎樁端持力層。

3 CSM 工法施工工藝

1）現場場地。施工場地碾壓平整密實，鋪設30 mm 厚鋼板確保設備行走和施工時機身平穩。對局部松散的土層，事前回填渣土，分層夯實或注入水泥與原狀土混合，場地承重荷載以能行走雙輪銑削攪拌鉆機為準，以確保施工機械的安全[1]。

2）CSM 施工方法墻體放樣。根據甲方提供坐標基準點、總平面布置圖、圍護工程施工圖。按圖放出樁位控制線，設立臨時控制標志，并進行技術復核。

3）溝槽開挖。當CSM 施工墻體放線以后，先將地下連續墻導墻處原混凝土拆除，用1 000 mm×1 000 mm 寬的1m3挖掘機挖溝，及時清除地下障礙物，確保雙輪銑攪拌墻能夠正常開展工作。

4）雙輪銑攪拌機就位。雙輪銑攪拌機銑頭需要在墻中心線及各標線上定位，應合理控制偏差在±2 cm。操作者通過觸摸控制和調整銑削頭的姿態及安裝在銑削頭內部的測斜儀，可進行墻體的垂直精度管理。墻體的垂直度不大于1/300。

5）銑進攪拌。本項目設計銑削深度為大于設計深度0.2 m。控制銑輪下沉和提升速度，盡量作到勻速下沉和提升，保證成墻質量均勻。對下沉較困難地層可根據速度差異調整該地層水泥漿流量，以保證水泥上下摻入均勻。在掘進過程中按規定一次注漿完畢，注漿壓力控制在2.0～3.0 MPa。下沉成槽時每立方被攪拌土體摻入50～100 Kg 膨潤土，膨潤土泥漿的配合比通常為70～90 kg/m3。在提升成墻攪拌時，實體墻水泥摻量為360 kg/m3+90 kg/m3膨潤土，水灰比控制在1.0～1.2。整個過程氣壓應控制在0.5～0.8 MPa。CSM 工法施工過程會產生廢泥漿，廢泥漿的體積大約為合成槽體積的20%。施工中該部位的廢泥漿用水泵抽出，排入廢泥漿池沉淀。

6）H 型鋼插入。型鋼插入前應先均勻涂刷減摩劑，在溝槽定位線上標識型鋼插入平面位置，然后將H 型鋼中心對準樁位中心，用線錘校核垂直度，慢慢垂直插入水泥土攪拌樁體內，下插至設計深度。型鋼插入長度、垂直度、平面位置應符合設計要求。

7）墻體搭接。在施工時嚴格控制樁位并作出標識，確保搭接滿足30 cm，以達到墻體整體連續及止水效果。為了讓墻體搭接效果更理想，應防止順幅施工兩個銑輪銑削強度不同造成墻體偏位的情況，雙輪銑攪拌墻作業需要使用跳打施工方式，可以確保墻幅之間有足夠的搭接長度（如圖2 所示）。搭接施工相鄰樁的間歇時間不超過24 h，當搭接施工超過24 h 就要放慢攪拌速度，確保接縫施工質量。

圖2 墻體搭接長度

CSM 工法水泥土攪拌墻成墻允許偏差應符合表1 的規定。

8）處理特殊情況。分析了可能導致施工縫出現的施工環節和因素，并詳細確定了搭接長度，制訂了人員、設備、材料等有針對性的應急物資和應急處理方案，以保證墻體搭設區的墻體強度和攪拌均勻性。在排除異常故障時，要加強設備維護保養，每班重點檢查動力系統、銑頭、銑刀，配備備用發電機組。在電源異常的情況下，備用發電機組可及時恢復泥漿供應、氣壓和正常混合操作，從而避免因延遲造成的鉆探事故。為保證試驗技術參數和質量的準確性，要配備專門的質檢工程人員，各班組質檢員要及時跟蹤監測過程，嚴格監控CSM 工法施工流程和成型墻體質量，保證工程順利開展。若是發現出現質量問題，則應在第一時間和業主、設計單位聯系，便于及時制訂補救方案，避免造成更大的經濟損失[2]。

9）型鋼拔出回收。地下室主體結構施工完畢且恢復地面后，開始拔除H 型鋼，采用液壓千斤頂，利用混凝土圈梁的反力座，在H 鋼端頭上裝插板，把H 鋼接長，再安裝上夾具，用2 只液壓千斤頂將H型鋼頂松、頂起，逐步將H 型鋼頂出地面。用吊車吊牢H 型鋼，待H 型鋼全部拔起后，現場放平并統一堆放。用水灰比為1.0 的水泥漿填充H 型鋼拔出后的空隙，減少對周圍建筑物的影響。

表1 CSM 工法水泥土攪拌墻成墻允許偏差

4 結語

CSM 工法墻內插型鋼，有著較高的成墻效率，防滲效果好，對周邊環境影響小，能夠取替傳統連墻技術，安全可行。基坑工程完成后，可以回拔H 型鋼重復利用，減少資源消耗，降低工程成本。CSM 工法在軟土地區的地下空間資源開發中將發揮更大的作用。