淺談CSM施工技術(shù)應(yīng)用

侯 錕, 趙志武, 姚衛(wèi)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(jìn)行支護(hù)，帷幕止水原計劃采用三軸攪拌樁，坑內(nèi)降水采用管井降水。由于前期研判不足，施工單位進(jìn)場后發(fā)現(xiàn)以下問題：

(1)該項目地處鬧市區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑支護(hù)最近點距離市政道路只有3.4m，東側(cè)還臨近建筑物。

(2)基坑支護(hù)轉(zhuǎn)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(jù)地勘報告顯示，上部覆蓋層地質(zhì)條件很差，結(jié)合以往施工經(jīng)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(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位、地勘單位、設(shè)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(shù)也叫雙輪銑深層攪拌樁施工技術(shù)，是通過雙輪銑對施工現(xiàn)場原狀地層和水泥漿進(jìn)行攪拌，從而形成防滲墻、擋土墻或?qū)Φ貙舆M(jìn)行改良，主要應(yīng)用于穩(wěn)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(jìn)，對地層的適應(yīng)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(jī)和傳統(tǒng)深層攪拌設(shè)備的技術(shù)特點相結(jié)合起來，通過導(dǎo)桿向下掘進(jìn)，然后供氣、注漿系統(tǒng)同時向槽內(nèi)分別注入高壓氣體、膨潤土，直至達(dá)到設(shè)計要求深度。最后緩慢提升銑輪，通過風(fēng)管、注漿管再向槽內(nèi)分別注入高壓空氣和水泥，與槽內(nèi)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(shè)備成樁深度大，最大深度49m。

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

(3)設(shè)備功效高，原材料利用率高。

(4)可以在雜填土、淤泥、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、卵石、軟巖、硬巖等不同地層進(jìn)行施工。

(5)設(shè)備上的顯示屏對施工過程實時察看，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

(6)施工過程無振動，噪音干擾小。

(7)設(shè)備采用液壓操作系統(tǒng)及履帶式底盤，具有很好的移動性，而且操作系統(tǒng)功能性強(qiáng)大。

(8)成墻寬度、厚度有多種規(guī)格，能滿足不同的施工要求。

3 水文地質(zhì)情況

3.1 地層情況

擬建場區(qū)位于武漢硚口區(qū)內(nèi)，周邊建筑物較密集，場地內(nèi)地形較為平坦，相對高差較小，標(biāo)高在23～25m之間。

場地下伏基巖為志留系泥巖，巖性穩(wěn)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(xì)砂、細(xì)砂、中粗砂、中粗砂夾卵礫石、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)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(qū)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(zhǔn)備、放樣定位、挖溝鋪板、銑削掘進(jìn)攪拌、回轉(zhuǎn)提升、成墻移機(jī)、安裝芯材。

4.2 施工準(zhǔn)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(wǎng)，并進(jìn)行處理或遷移，如無法遷移，應(yīng)及時通知設(shè)計單位進(jìn)行設(shè)計調(diào)整。

設(shè)備進(jìn)場后應(yīng)進(jìn)行組裝并檢查，檢查合格后，方可進(jìn)行試車。

導(dǎo)墻溝1m深，1.2m長。導(dǎo)墻的設(shè)置由施工單位根據(jù)現(xiàn)場情況及施工經(jīng)驗予以調(diào)整，導(dǎo)墻底須落于均質(zhì)土層，且底標(biāo)高至少低于墻頂200mm，導(dǎo)墻因槽段施工需要而延伸的部分及其它有關(guān)措施由施工單位自行確定并經(jīng)設(shè)計認(rèn)可方可實施。

4.3 施工步驟

(1)CSM支護(hù)墻定位放樣。

(2)挖1m深1.2m寬的導(dǎo)墻溝。

(3)設(shè)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(shè)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(zhì)量控制要點

(1)測量定位偏差控制在±5cm以內(nèi)。

(2)采用兩臺全站儀作樁架垂直度的初始零點校準(zhǔn)，控制在0.15 %以內(nèi)。

(3)銑削鉆進(jìn)深度不宜超過設(shè)計深度的0.3m，但是必須大于設(shè)計深度。

(4)主機(jī)開動后，首先將鉆頭插入槽內(nèi)，然后在打開供漿系統(tǒng)的同時打開空壓機(jī)，提供風(fēng)壓，對槽內(nèi)進(jìn)行注漿、供氣。

(5)注漿量一般根據(jù)鉆進(jìn)速度與掘削量進(jìn)行調(diào)整，控制在80～320L/min內(nèi)調(diào)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(jìn)行調(diào)整。

(7)成墻厚度不小于設(shè)計要求。

(8)掘進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制注漿的壓力和注漿量，同時控制空壓機(jī)的風(fēng)壓，保證墻體混合物的沸騰狀態(tài)，使混合物內(nèi)各種物質(zhì)處于均勻分布狀態(tài)。

(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(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，焊縫采用二氧化碳電弧焊進(jìn)行滿焊。焊接過程中采用兩臺25t的汽車吊配合翻轉(zhuǎn)挪位。

(11)型鋼采用吊車進(jìn)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(qiáng)度上升導(dǎo)致型鋼無法下沉至設(shè)計要求標(biāo)高，應(yīng)該及時下放型鋼。其型鋼垂直度可控制在1.5 ‰以內(nèi)，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(fā)生離析，水泥漿液嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作，用比重計量測漿液的比重。

(14)當(dāng)下沉困難時，須采用振動錘配合下沉并保證垂直度，當(dāng)遇到地下構(gòu)筑物時，無法施工位置用采取高壓旋噴樁補(bǔ)打以便進(jìn)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?xí)r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(jī)進(jìn)行處理，使其泥水分離(需先集中收集，然后經(jīng)過添加外加劑還原然后才能經(jīng)過絮凝，最后經(jīng)擠壓脫水完成泥水分離)，將泥餅進(jìn)行外運(yùn)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(jìn)行外運(yùn)處理。

4.5 CSM施工技術(shù)指標(biāo)

(1)雙輪銑深層攪拌墻墻頂標(biāo)高、雙輪銑深層攪拌墻墻底標(biāo)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(jìn)行檢測。

(2)質(zhì)量檢查與驗收應(yīng)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(zhì)量檢測三個階段。

(3)雙輪銑深層攪拌墻的強(qiáng)度及抗?jié)B性能，應(yīng)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(yīng)取沿墻長不同深度處的三點，最上點應(yīng)低于有效墻頂下4m，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)測定28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。成墻28d后可以通過鉆芯取樣的方式進(jìn)行通長取芯，檢測五項指標(biāo)，察看是否滿足設(shè)計要求。

(4)銑削攪拌時應(yīng)該慢速鉆進(jìn)，遇到障礙物時應(yīng)及時停鉆，待檢查處理后方可繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)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(dāng)止水防滲用的雙輪銑銑削攪拌水泥土墻的15d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度特征值取0.5MPa、28d強(qiáng)度取1MPa；兼具擋土功能時，28d強(qiáng)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(zhuǎn)速度為27r/min左右，一般銑進(jìn)控速為0.5～1.0m/min。達(dá)到設(shè)計深度后，應(yīng)該延續(xù)10s左右對墻底深度以上2～3m范圍，重復(fù)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(guī)范JGJ106-2014《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》、JGJ79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》、JGJ120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》、GB50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、GB50202-2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、JGJ/T199-2010《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》。

5 結(jié)束語

經(jīng)過近兩個月的努力，該基坑止水帷幕順利完成，待基坑支護(hù)完成后，對該基坑進(jìn)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(jié)構(gòu)完整，相對以往的三軸攪拌樁止水帷幕，無論垂直度、外觀質(zhì)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(yīng)用非常成功，也為以后的項目應(yīng)用積累了經(jīng)驗。雖然CSM有很多優(yōu)點，但是也存在著一些缺點，比如設(shè)備造價高、施工深度受制等，隨著科技的進(jìn)步，這些缺點都將被克服，但是如何在施工中避免施工質(zhì)量缺陷發(fā)生，將是一個任重道遠(yuǎn)的歷程，只有在施工過程中加強(qiáng)技術(shù)管理，采取相應(yīng)的預(yù)防和處理措施，然后總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，才能消滅質(zhì)量缺陷。針對存在問題的每一次解決,就是施工技術(shù)的一次提升，不斷在施工的具體問題上尋求突破和創(chuàng)新是我們施工人的追求，共同為提高CSM施工工藝水平獻(xiàn)計獻(xiàn)策。