確保CSM工法施工質(zhì)量的措施

楊文華，李 江

(1.天津市地質(zhì)基礎(chǔ)工程公司，天津 300191;2.天津市濱海星城投資發(fā)展有限公司，天津 300350)

CSM工法(Cutter Soil Mixing，雙輪銑削深層攪拌技術(shù))是近幾年發(fā)展的一種新施工工法。CSM工法與傳統(tǒng)的深攪設(shè)備不同，其攪拌頭是由馬達驅(qū)動兩銑輪以水平軸向旋轉(zhuǎn)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(xù)墻。CSM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2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(zhuǎn)銑削地層，通過導(dǎo)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(shè)計深度后，上提時兩組銑輪反轉(zhuǎn)，通過底部注漿孔向槽內(nèi)注入水泥漿液與成槽內(nèi)的拌和土體均勻混合成水泥土攪拌墻。CSM工法施工工序流程見圖1。

圖1 CSM工法施工工序流程圖

為確保CSM工法施工攪拌墻的質(zhì)量，應(yīng)做好以下工作。

1 施工前的準備工作

1.1 進場材料的質(zhì)量控制

1.1.1 水泥

供貨方必須提供與袋裝標志相同內(nèi)容的卡片，內(nèi)容包括生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)許可證和出廠合格證明文件以及出廠檢測報告;根據(jù)進場水泥品種、代號、強度等級、證明文件以及水泥出廠日期等情況，分批進行檢查驗收，且對每一批次散裝水泥進場要做好抽樣復(fù)檢工作。超過出廠日期3個月的水泥，經(jīng)過檢測試驗強度符合設(shè)計要求可使用，否則不得使用。相同強度等級，不同廠家，不同生產(chǎn)日期，不得混摻使用。通常設(shè)計要求使用42.5級普通硅酸鹽水泥，當攪拌墻較深、成墻施工時間較長時使用礦渣水泥。為不影響開工使用，所需水泥應(yīng)提前進場，做好取樣送檢復(fù)試工作，確保開工前要有復(fù)試合格的水泥報告。

設(shè)計的水泥土攪拌墻既有擋土又有止水作用時，多在攪拌墻內(nèi)插入型鋼，型鋼的鋼級、長度、規(guī)格尺寸要滿足設(shè)計要求。型鋼都是重復(fù)使用，其長度經(jīng)常變化，當型鋼的長度不夠，需要兩根型鋼焊接時，應(yīng)采取坡口焊等強焊接，且兩型鋼焊接必須同心。焊接的型鋼位置應(yīng)避免設(shè)在支撐位置或開挖面附近等型鋼受力較大處;相鄰型鋼的接頭豎向位置應(yīng)錯開;型鋼接頭距基坑底面距離≮2 m。型鋼的截面型號選擇應(yīng)與墻的寬度相匹配。

1.2 溝槽尺寸的控制和清障處理

攪拌墻施工區(qū)域要避開地下的水和燃氣管線、電纜、地上的高壓線等。測量放線定位后，在進行開挖溝槽和清除地下障礙物(包括回填和拆除舊建筑物條石、墻基礎(chǔ)、砼塊等物，還有樹根等)工作時，挖溝槽的寬度比攪拌墻寬出0.2～0.3 m，溝槽挖的過寬，向下銑削成墻的過程中，如攪拌墻中心線控制有誤，會影響攪拌墻的止水效果;溝槽所挖的深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計的墻頂標高確定。攪拌墻中心內(nèi)側(cè)障礙物清除后，場地回填土要壓實且平整，并進行路基加固處理或使用路基板，防止施工中設(shè)備沉陷。

1.3 確定CSM工法施工成墻的順序

向下銑削可采用順序施工(見圖2)，也可采取跳打施工(見圖3)。順序施工的設(shè)備移動量小，對較深且成墻時間較長的攪拌墻，可選順序施工。深度≤15 m的攪拌墻，可采用跳打施工，但要控制好與兩側(cè)攪拌墻的插入時間，即控制在水泥土初凝之前完成攪拌墻的搭接施工。

圖2 順序向下銑削施工

圖3 跳打向下銑削施工

如果采取2臺設(shè)備同時施工，其初始位置可以是反向施工，2臺設(shè)備最后碰頭(見圖4);也可是同向施工，最后分別與另一設(shè)備施工的攪拌墻首尾相接(見圖5)。采用反向施工最后2臺設(shè)備碰頭，最后只有一處相鄰的攪拌墻需搭接，且施工間隔時間短。采用2臺設(shè)備同向施工，最后有兩處相鄰的攪拌墻需搭接，且相鄰的攪拌墻施工的間隔時間又長，有可能影響攪拌墻的止水效果。

圖4 2臺設(shè)備反向施工

圖5 2臺設(shè)備同向施工

不管是1臺還是2臺設(shè)備施工，其起始的位置應(yīng)避開轉(zhuǎn)角處;如不是連續(xù)24 h施工，已施工完的素水泥土攪拌墻處，應(yīng)預(yù)留0.5～1 m不插入型鋼，防止影響相鄰的兩墻的搭接;如果攪拌墻內(nèi)不插入型鋼，可按一般施工方法，確保搭接質(zhì)量;如果場地較小，注漿等設(shè)備不便移動時，開始施工位置宜距離注漿設(shè)備由遠到近。

1.4 攪拌墻試驗施工

有條件或設(shè)計有要求的應(yīng)進行CSM工法的試驗施工，這樣可驗證施工技術(shù)參數(shù)是否合理，根據(jù)向下銑削成槽的情況驗證地層的土質(zhì)與勘查報告內(nèi)容是否相符。對試驗的攪拌墻可進行取心檢測墻體的完整性、墻的深度和28天的無側(cè)限抗壓強度，可驗證水泥摻入比和水灰比是否合理，無側(cè)限抗壓強度是否滿足設(shè)計要求。根據(jù)試驗施工的速度可調(diào)整進度計劃，即調(diào)整每天的施工時間或增加施工設(shè)備，確保按期完工。進行CSM工法試驗施工出現(xiàn)的問題及時反饋給設(shè)計部門，需變更的設(shè)計應(yīng)出具書面文件。

1.5 備用水電設(shè)施

為防止供電不正?；蛲蝗煌ｋ娗闆r發(fā)生，現(xiàn)場最好配置備用發(fā)電機組，當停電時可及時啟用發(fā)電機組，恢復(fù)正常施工，避免因停電設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)，使銑輪被埋等事故發(fā)生。應(yīng)備有儲水罐，可防止在施工中突然停水，以避免出現(xiàn)攪拌墻的施工質(zhì)量問題。

雖然對于留白藝術(shù)的研究在國內(nèi)興起較早，但是將留白藝術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域，對課堂教學(xué)留白進行研究在國內(nèi)則起步較晚．國外對于留白藝術(shù)教學(xué)的研究，主要集中在理論基礎(chǔ)方面．近年來，隨著課程改革的推進，留白藝術(shù)在課堂教學(xué)中的運用在國內(nèi)也得到高度重視，進行了積極的實踐探索．

2 CSM工法施工質(zhì)量的控制

CSM成槽機都配備了先進的LCD監(jiān)視器，實時顯示施工過程中的多項技術(shù)參數(shù)(垂直度，注漿量，當前成墻深度，銑輪的轉(zhuǎn)數(shù)，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(zhì)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(zhì)量。

2.1 做好向下銑削垂直度的控制

雙輪銑頭定位于墻體中心線劃好的槽段上，利用激光經(jīng)緯儀進行墻的中心線的監(jiān)控，偏差控制在±5 cm以內(nèi);成槽過程中監(jiān)視器顯示偏斜量即垂直度(包括前后和左右的偏差)，及時了解成墻垂直度偏差和調(diào)整情況，通過控制調(diào)整銑頭的姿態(tài)，從而有效地控制了成槽的垂直度，使其墻體垂直度可控制在3‰以內(nèi)。防止由于攪拌墻垂直度控制不好，造成相鄰兩墻前后出現(xiàn)較大偏差，使下部出現(xiàn)“踢腳”;也可能由于相鄰兩墻左右出現(xiàn)較大偏差，使下部出現(xiàn)“開叉”，從而影響攪拌墻的止水效果。因此控制好攪拌墻的垂直度，保證墻與墻有足夠的搭接長度，才可確保攪拌墻的墻體有好的止水效果。

2.2 水泥漿摻入量和水灰比的控制

水泥土攪拌墻的強度隨水泥摻入量增加而提高，設(shè)計的水泥摻入量一般在12% ～20%范圍內(nèi)。采取兩次注漿，即向下銑削和向上銑削時都注水泥漿，水泥摻入量要符合設(shè)計值;如果向上銑削一次完成注漿施工時(即一次注漿)，水泥摻入量不應(yīng)小于設(shè)計值。因為一次注漿施工，在向下銑削時已注入泥漿(或水)與土拌合，如果水泥摻入量過少會影響攪拌墻強度。

水灰比的大小會直接影響水泥土攪拌墻成墻的強度，因此水灰比一般應(yīng)控制在1.0～1.5范圍內(nèi)。施工現(xiàn)場質(zhì)檢員應(yīng)定時測量水泥漿的密度，以監(jiān)控現(xiàn)場水泥漿的水灰比是否符合要求(水灰比為1.0、1.2、1.5 時，密度分別為 1.50、1.435、1.364 kg/L)。采取一次注漿施工時，應(yīng)嚴格控制水灰比不小于設(shè)計值，確保攪拌墻成墻的強度。

2.3 向下銑削成槽和向上銑削噴漿攪拌成墻的施工質(zhì)量控制

采取一次注漿施工時，雙輪銑頭對好槽段的位置下放到墻頂?shù)臉烁吆螅_動主機雙輪銑頭正轉(zhuǎn)向下銑削，同時注泥漿(或水)和氣。要控制好注泥漿(或水)量，避免過大，影響向上銑削注水泥漿攪拌后成墻的強度。向下銑削全程供氣不得間斷，氣體壓力控制在0.3～0.6 MPa。向下銑削時銑輪的轉(zhuǎn)數(shù)為20～27 r/min，根據(jù)勘察資料槽段各層中的軟硬土層情況，軟地層轉(zhuǎn)數(shù)可取大值，硬地層取小值。向下銑削鉆速控制在0.5～1.0 m/min。向下銑削達到設(shè)計深度后，對墻底深度以上2～3 m范圍，重復(fù)向上銑削和向下銑削1～2次。攪拌均勻后，反轉(zhuǎn)雙輪向上銑削進行噴漿施工，控制銑輪轉(zhuǎn)數(shù)在27 r/min，鉆速控制在1.0～1.5 m/min。在墻底和淤泥層位置控制向上銑削噴漿速度，鉆速宜控制在1.0 m/min左右。在墻底位置向上銑削速度過快局部會產(chǎn)生真空，造成攪拌墻的墻壁坍塌，影響成墻質(zhì)量。

2.4 注漿的流量和總量的控制

根據(jù)鉆速與銑削量情況，注漿的流量在80～320 L/min內(nèi)調(diào)整。注漿壓力一般控制在2.0～3.0 MPa。由于CSM成槽機的LCD監(jiān)視器可顯示一次注漿(或二次注漿)過程中注漿液的流量和總量，注漿的質(zhì)量是可控的。

采取二次注漿施工，向下銑削注水泥漿占總量的70% ～80%，向上銑削占總量的30% ～20%，要控制好向下銑削和向上銑削注漿的比例和注漿總量。向上銑削一次完成注水泥漿施工時，要確保注水泥漿均勻，并控制好注水泥漿的總量不少于理論總量。

嚴格控制漿液存放的有效時間和溫度:(1)當氣溫在10℃以下時，≯5 h;(2)當氣溫在10℃以上時，≯3 h;(3)漿液溫度應(yīng)控制在5～40℃。水泥漿存放時間超過以上規(guī)定的有效時間，或發(fā)生離析的，均作廢漿處理。

2.5 搭接長度的控制

雙輪銑頭沿墻體中心線平行移動到新的槽段定位后，要控制好搭接長度，順銑槽段間的搭接長度≥200 mm;跳銑時與相鄰兩側(cè)槽段的搭接長度都應(yīng)≥200 mm。搭接長度太小，會影響攪拌墻的止水效果。

基坑存在多處拐角要與已施工完成的攪拌墻搭接時，轉(zhuǎn)角位置的攪拌墻可采取“T”字搭接的施工方法，搭接的長度應(yīng)適當?shù)募娱L，以保證止水效果。

2.6 插入攪拌墻內(nèi)的型鋼的質(zhì)量控制

為確保型鋼插入攪拌墻內(nèi)垂直且居中，在平行溝槽方向放置型鋼定位架，引水準點定位型鋼上用于控制型綱頂部標高。定位架應(yīng)按有關(guān)尺寸放置固定好，不得在型鋼插入攪拌墻時出現(xiàn)位移。插入型鋼施工應(yīng)在成墻后4 h內(nèi)完成，否則型鋼插入困難，影響成墻質(zhì)量。

型鋼使用前對表面要進行除銹和清污處理，并在其表面均勻涂刷減摩劑，以減少型鋼與水泥攪拌墻的摩阻，便于起拔。使用前發(fā)現(xiàn)型鋼所涂減摩劑脫落、開裂，應(yīng)重涂。

2.7 施工中應(yīng)注意的其它問題

(1)為確保攪拌墻成墻的質(zhì)量，向上銑削噴漿時供漿必須連續(xù)。如出現(xiàn)漿罐內(nèi)水泥漿己沒，或水泥漿泵出漿量較少，操作人員根據(jù)LCD監(jiān)視器顯示的注漿流量和注漿總量，采取減小鉆速或原位銑削，等供漿正常后，下放銑輪到原噴漿面1 m以深，再注水泥漿向上銑削;若向上銑削噴漿時中途出現(xiàn)堵管、斷漿等現(xiàn)象，應(yīng)立即停泵，上提銑輪過噴漿面以上。查找原因進行維修，待故障排除后供漿正常時，下放銑輪到原噴漿面1m以深，再進行向上銑削噴漿。必須注意供漿故障排除后，不可在原噴漿面位置向上銑削噴漿，避免出現(xiàn)“斷墻”問題。因故停機＞30 min，應(yīng)對泵體和輸漿管路妥善清洗，防止發(fā)生堵管。

(2)供泥漿(水)和空氣向下銑削，一旦泥漿(水)或氣中斷，應(yīng)將雙輪銑削頭提至地面，待恢復(fù)供泥漿(水)和空氣正常后再向下銑削施工。

(3)為保證成墻的厚度，應(yīng)注意銑頭刀片磨損情況，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(fù)，確保成墻厚度。

(4)采用順銑施工向下銑削時，如果其相鄰的攪拌墻(第n槽段)成墻的時間較長(水泥土超過終凝時間)，一組銑輪銑削原狀土的速度快，一組銑輪銑削已終凝水泥土的速度慢，易出現(xiàn)正施工的墻(第n+1槽段)向已成墻(第n槽段)的方向傾斜，在下一槽段(第n+2槽段)施工時即使控制好垂直度情況下，第n+1槽段和第n+2槽段下部搭接長度不足，止水效果不好。因此，向下銑削成槽時，如相鄰的攪拌墻成墻時間較長，可采取減慢銑削鉆速，降低轉(zhuǎn)數(shù)，即采用“吊打”向下銑削施工。操作人員應(yīng)及時觀察成槽過程監(jiān)視器顯示的偏斜量即垂直度(包括前后和左右的偏差)的情況，并及時進行調(diào)整，通過控制向下銑削鉆速和轉(zhuǎn)數(shù)，確保成墻的垂直度控制在1/300～1/500以內(nèi)。

(5)雨季應(yīng)避開大雨天施工。向下銑削遇到大雨可暫停施工，將雙輪銑提到地面;向上銑削噴漿遇到大雨可在完成噴漿作業(yè)后，再停止施工。雨天施工應(yīng)減少下攪用水量，同時控制好水泥的摻入量不能少。冬季施工水泥可采用高強度等級(42.5級以上)或摻入早強劑，確保水泥土連續(xù)墻的強度。

3 結(jié)語

CSM工法施工中，只要做好施工前的準備工作，重視施工中的質(zhì)量控制，就可避免水泥土攪拌墻出現(xiàn)施工的質(zhì)量問題。

[1] JGJ 120－2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2] JGJ/T 109－2010，型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 霍鏡，朱進，胡正亮，等.雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻(CSM 工法)應(yīng)用探討[J].巖土工程學(xué)報，2012，34(Sl):666 －670.

[4] 王占云，等.型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)施工與管理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.116－127.

[5] 楊文華.深層攪拌樁在基坑支擋施工中應(yīng)注意的問題[J].探礦工程，2002，(3).