CSM等厚度水泥土攪拌墻在長(zhǎng)江漫灘地質(zhì)上的應(yīng)用

陳佳培 唐力

摘 要：CSM工法源于深基坑工程。隨著對(duì)該工法認(rèn)識(shí)的逐步深入和施工工藝、施工設(shè)備的逐漸成熟，CSM等厚度水泥土攪拌墻被廣泛應(yīng)用于城市深基坑防滲墻領(lǐng)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(zhì)條件，接著探討CSM水泥墻施工方法，最后提出CSM水泥墻質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：CSM功法;深基坑;深層攪拌;銑進(jìn)攪拌

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guó)內(nèi)建設(shè)不斷發(fā)展，城市地下空間的規(guī)模越來越大，基坑開挖深度越來越大，深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)現(xiàn)有施工工藝和施工設(shè)備提出了新的挑戰(zhàn)。CSM工法源于深基坑工程。隨著對(duì)該工法認(rèn)識(shí)的逐步深入和施工工藝、施工設(shè)備的逐漸成熟，CSM等厚度水泥土攪拌墻廣泛應(yīng)用于城市深基坑防滲墻領(lǐng)域。

1 CSM工法原理

CSM是Cutter Soil Mixing（銑削深層攪拌技術(shù)）的縮寫，現(xiàn)已成為一種新型工法的名稱。其是應(yīng)用原有的液壓銑槽機(jī)的設(shè)備結(jié)合深層攪拌技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的地下連續(xù)墻或防滲墻施工設(shè)備，結(jié)合了液壓銑槽機(jī)的設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)和深層攪拌技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，將設(shè)備應(yīng)用到更為復(fù)雜的地質(zhì)條件中，也是通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)原位土體與水泥漿進(jìn)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(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，形成圓形的改良柱體。該工法形成了導(dǎo)桿式、懸吊式兩種機(jī)型，施工深度已達(dá)到65m。

該工法的原理是在鉆具底端配置兩個(gè)銑輪，銑輪經(jīng)由特制機(jī)架與凱式鉆桿連接或鋼絲繩懸掛，并由在防水齒輪箱內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)銑輪旋轉(zhuǎn)深入地層削掘與破壞土體時(shí)，注入水泥漿，強(qiáng)制性攪拌已松化的土體。

2 工程概況及工程地質(zhì)條件

2.1 工程概況

南京江北新區(qū)中心區(qū)地下空間一期建設(shè)工程是國(guó)家級(jí)新區(qū)江北新區(qū)的核心項(xiàng)目，包含12個(gè)地塊以及地塊之間道路用地，占地面積29.66hm2。其中一區(qū)3段南北方向長(zhǎng)度262m，東西方向長(zhǎng)度136m，基坑總面積35 632㎡，基坑周長(zhǎng)總延長(zhǎng)米660m，基坑開挖深度18.9～30.56m?；又苓叢捎玫叵逻B續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑內(nèi)部高差區(qū)域設(shè)置高差支護(hù)，其中5#、8#地塊與4號(hào)線中央商務(wù)區(qū)站高差區(qū)域采用?1000@1200灌注樁排樁結(jié)合800mm厚CSM等厚度水泥墻攪拌墻作為高差圍護(hù)結(jié)構(gòu)[2]。CSM水泥墻單幅強(qiáng)度為2.8m，幅間咬合搭接不小于0.4m，槽段深44.76m，實(shí)攪深度29.56m，基坑剖面圖見圖1。

2.2 工程地質(zhì)及水文條件

本工程位于長(zhǎng)江邊上，距離長(zhǎng)江最近距離約750m，地貌類型屬于長(zhǎng)江漫灘平原地貌，工程地質(zhì)分區(qū)屬長(zhǎng)江漫灘平原工程地質(zhì)區(qū)。這一地區(qū)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(zhì)條件非常復(fù)雜。場(chǎng)區(qū)地表普遍分布人工填土，淺部為全新統(tǒng)沖淤積黏土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（混夾粉土、粉砂）、粉質(zhì)黏土（混夾粉土、粉砂），中部為全新統(tǒng)沖積粉細(xì)砂、中粗砂及上更新統(tǒng)沖洪積卵礫石，下伏基巖為白堊系浦口組泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)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(zhǔn)備→測(cè)量放線→開挖溝槽→CSM設(shè)備就位→向下銑進(jìn)攪拌→提升噴漿攪拌→二次攪拌至設(shè)計(jì)墻底→二次提升噴漿攪拌→清洗銑頭、漿管→移機(jī)到下一槽段。

4 CSM水泥墻施工方法

4.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備主要包括以下幾方面：①CSM設(shè)備進(jìn)場(chǎng)及報(bào)驗(yàn)，原材料進(jìn)場(chǎng)、取樣試驗(yàn)及報(bào)驗(yàn);②施工道路、風(fēng)水電系統(tǒng)及制漿系統(tǒng)完善等;③施工前對(duì)班組應(yīng)做好技術(shù)交底工作;④準(zhǔn)備好相關(guān)施工過程中的記錄表格等。

4.2 測(cè)量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)，采用全站儀逐一進(jìn)行CSM水泥墻槽段放樣，并用紅色油漆做標(biāo)記，驗(yàn)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(dǎo)溝采用反鏟進(jìn)行開挖，溝槽寬度1.0m，深度1.2m，開挖溝槽的土體應(yīng)及時(shí)處理。同時(shí)，在溝槽一側(cè)鋪設(shè)鋼板，以保證設(shè)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(jìn)行，在場(chǎng)地內(nèi)空曠地方設(shè)置臨時(shí)堆土場(chǎng)，用于臨時(shí)堆放溝槽開挖土，夜間裝車外運(yùn)。

4.4 CSM主機(jī)就位

由施工人員統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位，CSM主機(jī)銑頭與槽段位置校正。移動(dòng)前應(yīng)注意四周情況，若發(fā)現(xiàn)有雜物應(yīng)及時(shí)清理。CSM主機(jī)就位后檢查定位情況，若出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)糾正。工法機(jī)應(yīng)平穩(wěn)停放，采用全站儀或線錘進(jìn)行觀測(cè)，保證主機(jī)的垂直度。水泥土攪拌墻的定位偏差應(yīng)小于50mm，成墻后水平偏位不得超過20mm，深度不得小于設(shè)計(jì)墻深，墻身垂直度偏差不得超過1/250。

4.5 銑進(jìn)攪拌及提升噴漿

首先開動(dòng)主機(jī)，緩慢下降銑頭進(jìn)行掘進(jìn)攪拌，待銑頭進(jìn)入土層后開啟空壓機(jī)，注水至樁機(jī)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(rùn)土漿液至樁機(jī)銑頭，下沉攪拌至設(shè)計(jì)墻底。銑頭銑至設(shè)計(jì)墻底后，停止輸送膨潤(rùn)土漿，并開始輸送水泥漿至樁機(jī)銑頭，攪拌并提升至地面。

4.6 清洗銑頭、漿管

待CSM工法機(jī)銑頭提出槽段后，人工采用高壓清洗機(jī)清洗銑頭，并清洗壓漿管道及其他所用機(jī)具。同時(shí)，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(jìn)行收集，自卸車裝車運(yùn)至臨時(shí)堆土場(chǎng)晾曬，曬干后集中外運(yùn)。

4.7 移機(jī)到下一槽段

CSM工法機(jī)銑頭及管道等機(jī)具沖洗干凈后，將鉆機(jī)移位至下一個(gè)槽段。

5 CSM水泥墻質(zhì)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(yán)格控制在1/250內(nèi)。CSM工法機(jī)銑頭在溝槽定位好，利用激光經(jīng)緯儀把控水泥墻中心線，把墻體中心線偏差嚴(yán)格控制在2cm以內(nèi)。在成墻過程中，若出現(xiàn)明顯偏斜，即垂直度超出設(shè)計(jì)要求，要及時(shí)調(diào)整鉆桿垂直度，從而調(diào)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(qiáng)度，因此，在向上銑削注漿過程中，要嚴(yán)格把控水泥摻入量和水灰比。在施工現(xiàn)場(chǎng)，施工員應(yīng)及時(shí)對(duì)制漿后臺(tái)水泥摻入操作系統(tǒng)進(jìn)行督檢，質(zhì)量員應(yīng)定時(shí)抽檢水泥漿的密度，確保水泥漿摻入量和水灰比滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)、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(zhì)量控制。采用一次注漿施工工藝，CSM工法機(jī)銑頭定位好后，開動(dòng)工法機(jī)銑頭正轉(zhuǎn)向下進(jìn)行銑削。對(duì)于黏土層地層，注水進(jìn)行銑削攪拌;對(duì)于砂層或粉土粉砂互層面地層，注膨潤(rùn)土漿進(jìn)行銑削攪拌。在該過程中，要控制好水及膨潤(rùn)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(qiáng)度。CSM工法機(jī)向下銑削過程應(yīng)不間斷供氣，氣體壓力控制在0.75～1.05MPa。向下銑削時(shí)，銑輪的轉(zhuǎn)速為22～28r/min。根據(jù)地質(zhì)勘察資料中槽段各層軟硬土的情況，較軟地層轉(zhuǎn)數(shù)宜取大值，較硬地層轉(zhuǎn)速宜取小值。CSM工法機(jī)銑削下沉速度宜控制在50cm/min左右，第一次成槽下沉至設(shè)計(jì)墻底時(shí)，應(yīng)停留在墻底攪拌噴漿5～8min后再進(jìn)行提升，并對(duì)墻底以上10～15m進(jìn)行復(fù)攪。當(dāng)砂層、砂軟石層較厚時(shí)，應(yīng)對(duì)該地層復(fù)攪一次，并適當(dāng)提高水泥摻入量。攪拌均勻后，反轉(zhuǎn)雙輪向上銑削進(jìn)行噴漿施工，控制銑輪轉(zhuǎn)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(huì)使局部產(chǎn)生真空，導(dǎo)致水泥墻的墻壁坍塌，嚴(yán)重影響成墻強(qiáng)度。

第四，控制好注漿流量和總量。根據(jù)工法機(jī)銑頭轉(zhuǎn)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(jī)操作室LCD監(jiān)視器監(jiān)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(shí)，應(yīng)控制好漿液存放的有效時(shí)間和溫度，漿液溫度應(yīng)控制在10～45℃，存放時(shí)間不宜超過3h。當(dāng)水泥漿存放超時(shí)，或已經(jīng)發(fā)生離析，均作廢漿處理。

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

6 結(jié)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?jǐn)嚢杌旌闲纬伤鄩?，并用低壓持續(xù)注入的水泥漿液置換處于流動(dòng)狀態(tài)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(xiàn)象，極大地減少了對(duì)鄰近土體的擾動(dòng)，降低了對(duì)鄰近地面、道路、建筑物及地下設(shè)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(zhì)量控制措施等內(nèi)容，為CSM等厚度水泥土攪拌墻施工技術(shù)進(jìn)一步推廣提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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