雙輪銑攪拌墻工法在合流污水管加固中的應(yīng)用

鄭亮

（上海黃浦江大橋建設(shè)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(yīng)用

鄭亮

（上海黃浦江大橋建設(shè)有限公司，上海市200090）

上海市合流一期污水總管運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、管狀較差，在軌道交通和港城路拓寬施工前，需對(duì)其港城路區(qū)段進(jìn)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(zhì)量好、施工場(chǎng)地靈活、環(huán)境影響小、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。為保證工程質(zhì)量，在施工過(guò)程中應(yīng)做好銑頭定位、垂直精度、銑削速度、漿液配制等各項(xiàng)工序控制。通過(guò)采用雙輪銑攪拌墻工法，在預(yù)定工期內(nèi)完成了工程內(nèi)容，并達(dá)到了預(yù)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(yùn)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(guò)壓力箱涵輸送至位于浦東黃浦江岸邊預(yù)處理廠，經(jīng)預(yù)處理后由出口泵站提升至竹園污水廠，經(jīng)處理后外排至長(zhǎng)江。本工程保護(hù)范圍為港城路區(qū)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(shí)間較長(zhǎng)、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(jīng)出現(xiàn)錯(cuò)位，局部存在均勻沉降變形，產(chǎn)生冒水現(xiàn)象。軌道交通10號(hào)線二期工程施工以及港城路道路拓寬荷載加大會(huì)更進(jìn)一步引起箱涵沉降和內(nèi)力改變，因此在軌道交通及港城路改建工程施工前，對(duì)合流一期污水總管（箱涵）進(jìn)行保護(hù)。港城路標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置（單位：m）

圖3 港城路（和龍路至楊高北路）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置（單位：m）

合流污水管加固施工具有以下特點(diǎn)：

（1）施工區(qū)間附近為物流園區(qū)，交通壓力較大，施工場(chǎng)地狹小。

（2）周邊管線及建（構(gòu)）筑物情況復(fù)雜，對(duì)土體擾動(dòng)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(fā)展的一種新施工工法。雙輪銑深層攪拌工法與傳統(tǒng)的深攪設(shè)備不同，其攪拌頭是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)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。其大刀片垂直旋轉(zhuǎn)的方式?jīng)Q定了該工法對(duì)土體的攪拌更均勻、更充分。該工法成樁直徑最大可達(dá)1.2 m，深度可達(dá)65 m。

CSM工法成槽機(jī)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(gè)部分。CSM工法施工在向下銑削成槽的過(guò)程中，兩組銑輪正轉(zhuǎn)銑削地層，通過(guò)導(dǎo)桿施加向下的推進(jìn)力，向下銑削攪拌同時(shí)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(jì)深度后，上提時(shí)兩組銑輪反轉(zhuǎn)，通過(guò)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。

M JS旋噴樁對(duì)周邊土體擾動(dòng)小，但其用電量大、成樁速度慢。而SM W三軸攪拌樁機(jī)械無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)狹窄的場(chǎng)地。CSM工法具有成樁質(zhì)量好、施工場(chǎng)地靈活、環(huán)境影響小、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。

3 施工方案

在箱涵接縫兩側(cè)各6 m范圍內(nèi)均采用26 m長(zhǎng)工法墻，25 m長(zhǎng)型鋼@3 m+11 m長(zhǎng)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(zhǎng)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(fù)式雙側(cè)搭接套銑施工，本工程采用雙側(cè)搭接套銑施工，先施工1、3、5號(hào)樁，再施工2、4、6號(hào)樁。

根據(jù)工程情況，采用一臺(tái)CSM工法樁機(jī)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(jí)普通硅酸鹽水泥、自來(lái)水作為漿液材料。施工速度450 m3/d。CSM工法施工參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 CSM工法施工參數(shù)

CSM工法施工的主要步驟為：清場(chǎng)備料→測(cè)量放線→安裝調(diào)試→開溝鋪板→移機(jī)定位→銑、削下沉攪拌、噴漿→回轉(zhuǎn)提升噴漿→成墻移機(jī)→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(shù)要點(diǎn)

CSM成槽機(jī)都配備了先進(jìn)的LCD監(jiān)視器，實(shí)時(shí)顯示施工過(guò)程中的多項(xiàng)技術(shù)參數(shù)（垂直度、注漿量、當(dāng)前成墻深度、銑輪的轉(zhuǎn)數(shù)、銑削鉆速等）。特別是可以實(shí)時(shí)顯示成槽過(guò)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(shí)時(shí)顯示向上銑削成墻過(guò)程中注入水泥漿液的總量和泵量，可控制成墻過(guò)程中注漿的質(zhì)量。施工中應(yīng)控制的技術(shù)要點(diǎn)為：

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

（2）垂直精度。根據(jù)CSM等厚度水泥土攪拌墻的軸線開挖導(dǎo)向溝，如插型鋼應(yīng)在溝槽邊設(shè)置定位型鋼，并在定位型鋼上標(biāo)出型鋼插入位置。溝槽尺寸：寬度1.0 m，深1.2 m。對(duì)矩形鉆桿的垂直度采用經(jīng)緯儀做三支點(diǎn)樁架垂直度的初始零點(diǎn)校準(zhǔn)，由支撐凱利桿的三支點(diǎn)輔機(jī)的垂直度來(lái)控制。操作員通過(guò)觸摸屏，控制調(diào)整銑頭的姿態(tài)。

（3）銑削速度。開動(dòng)主機(jī)掘進(jìn)攪拌，并徐徐下降銑頭與基土接觸，按規(guī)定要求注漿、供氣?？刂沏娺M(jìn)控速為1.0～1.2 m/min。掘進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，延續(xù)10 s左右對(duì)墻底深度以上2～3 m范圍，重復(fù)提升一次。此后慢速提升動(dòng)力頭，提升速度不應(yīng)太快，控制在1.2～1.4 m/min；以避免形成真空負(fù)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(chǔ)漿桶，經(jīng)送漿泵和管道送入移動(dòng)車尾部的儲(chǔ)漿桶，再由注漿泵經(jīng)管路送至挖掘頭。注漿量的大小由裝在操作臺(tái)的無(wú)級(jí)電機(jī)調(diào)速器和自動(dòng)瞬時(shí)流速計(jì)及累計(jì)流量計(jì)監(jiān)控；在掘進(jìn)過(guò)程中按規(guī)定一次注漿完畢。注漿壓力一般為2.0～2.5 MPa。若中途出現(xiàn)堵管、斷漿等現(xiàn)象，應(yīng)立即停泵，查找原因進(jìn)行修理，待故障排除后再掘進(jìn)攪拌。當(dāng)因故停機(jī)超過(guò)半小時(shí)時(shí)，應(yīng)對(duì)泵體和輸漿管路妥善清洗。

（5）供氣。由裝在移動(dòng)車尾部的空氣壓縮機(jī)制成的氣體經(jīng)管路壓至鉆頭，其量大小由手動(dòng)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(yīng)根據(jù)銑頭刀片磨損情況定期測(cè)量刀片外徑，當(dāng)磨損達(dá)到1 cm時(shí)必須對(duì)刀片進(jìn)行修復(fù)。

（7）墻體均勻度。為確保墻體質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制掘進(jìn)過(guò)程中的注漿均勻性以及由氣體升揚(yáng)置換墻體混合物的沸騰狀態(tài)。

（8）漿液配制。漿液不能發(fā)生離析，水泥漿液嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作，用比重計(jì)或其他檢測(cè)手法量測(cè)控制漿液的質(zhì)量。為防止?jié){液離析，放漿前必須攪拌30 s再倒入存漿桶；漿液性能試驗(yàn)的內(nèi)容為比重、黏度、穩(wěn)定性、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間。凝固體的物理性能試驗(yàn)為抗壓、抗折強(qiáng)度?，F(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員對(duì)水泥漿液進(jìn)行比重檢驗(yàn)，監(jiān)督漿液質(zhì)量存放時(shí)間，水泥漿液隨配隨用，攪拌機(jī)和料斗中的水泥漿液應(yīng)不斷攪動(dòng)。施工水泥漿液嚴(yán)格過(guò)濾，在灰漿攪拌機(jī)與集料斗之間設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)。漿液存放的有效時(shí)間符合下列規(guī)定：a.當(dāng)氣溫在10℃以下時(shí)，不宜超過(guò)5 h；b.當(dāng)氣溫在10℃以上時(shí)，不宜超過(guò)3 h；c.漿液溫度應(yīng)控制在5～40℃，超出規(guī)定應(yīng)予以廢棄。漿液存放時(shí)間超過(guò)以上規(guī)定的有效時(shí)間，做廢漿處理。

（9）特殊情況處理。供漿必須連續(xù)。一旦中斷，將銑削頭掘進(jìn)至停供點(diǎn)以下0.5 m（因銑削能力遠(yuǎn)大于成墻體的強(qiáng)度），待恢復(fù)供應(yīng)時(shí)再提升。當(dāng)因故停機(jī)超過(guò)30min，對(duì)泵體和輸漿管路妥善清洗。當(dāng)遇地下構(gòu)筑物時(shí)，用采取高噴灌漿對(duì)構(gòu)筑物周邊及上下地層進(jìn)行封閉處理。

5 結(jié)語(yǔ)

雙輪銑攪拌墻工法（CSM工法）具有成樁質(zhì)量好、施工場(chǎng)地靈活、環(huán)境影響小、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。為保證工程質(zhì)量，在施工過(guò)程中應(yīng)做好銑頭定位、垂直精度、銑削速度、漿液配制等各項(xiàng)工序控制。通過(guò)采用雙輪銑攪拌墻工法，在預(yù)定工期內(nèi)完成了工程內(nèi)容，并達(dá)到了預(yù)期效果。

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

[2] GB 50202—2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] 霍鏡，朱進(jìn)，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(bào)，2012，34（S1）:666-670．

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

[5] 鄭習(xí)羽，于永廣.雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻的應(yīng)用[J].天津建設(shè)科技，2015，25（3）:40-41．

U417.1

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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(shè)管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.048