浅谈CSM施工技术应用

侯 锟, 赵志武, 姚卫林

(中国水利水电第十工程局有限公司， 四川成都 611830)

1 工程概况

某项目面积约162 664.07m2，周长1 889.34m，开挖深度6.3～14m，基坑采用排桩+斜撑进行支护，帷幕止水原计划采用三轴搅拌桩，坑内降水采用管井降水。由于前期研判不足，施工单位进场后发现以下问题：

(1)该项目地处闹市区，周边环境复杂，基坑支护最近点距离市政道路只有3.4m，东侧还临近建筑物。

(2)基坑支护转角处工作面不足，无法满足三轴搅拌桩施工。

(3)该基坑距离汉江河道较近，因此地下水较丰富，所以该基坑对止水要求非常高。

(4)根据地勘报告显示，上部覆盖层地质条件很差，结合以往施工经验，采用三轴搅拌桩止水帷幕及高喷效果不好。为了解决以上难题，由建设单位、监理单位、施工单位、地勘单位、设计单位一起开会研究决定，将止水帷幕由三轴搅拌桩更改为CSM。

CSM施工技术也叫双轮铣深层搅拌桩施工技术，是通过双轮铣对施工现场原状地层和水泥浆进行搅拌，从而形成防渗墙、挡土墙或对地层进行改良，主要应用于稳定软弱和松散土层，砂性与黏性土均可使用，近年来随着工法的改进，对地层的适应性更高，可以切削坚硬地层(卵砾石地层、岩层)，可以用于防渗墙、挡土墙、地基加固等工程。

CSM工法由液压双轮铣槽机和传统深层搅拌设备的技术特点相结合起来，通过导杆向下掘进，然后供气、注浆系统同时向槽内分别注入高压气体、膨润土，直至达到设计要求深度。最后缓慢提升铣轮，通过风管、注浆管再向槽内分别注入高压空气和水泥，与槽内的渣土相混合，从而形成混合物固体止水帷幕。

2 双轮铣特点

双轮铣具有以下特点：

(1)设备成桩深度大，最大深度49m。

(2)搅拌墙的垂直度、尺寸、外观质量、止水效果等指标容易控制，能保证施工质量。

(3)设备功效高，原材料利用率高。

(4)可以在杂填土、淤泥、粉质黏土、细砂、卵石、软岩、硬岩等不同地层进行施工。

(5)设备上的显示屏对施工过程实时察看，发现问题及时处理。

(6)施工过程无振动，噪音干扰小。

(7)设备采用液压操作系统及履带式底盘，具有很好的移动性，而且操作系统功能性强大。

(8)成墙宽度、厚度有多种规格，能满足不同的施工要求。

3 水文地质情况

3.1 地层情况

拟建场区位于武汉硚口区内，周边建筑物较密集，场地内地形较为平坦，相对高差较小，标高在23～25m之间。

场地下伏基岩为志留系泥岩，岩性稳定。

场地地层及其分布情况如下：杂填土、黏土、粉砂夹粉土、粉细砂、细砂、中粗砂、中粗砂夹卵砾石、强风化泥岩、中风化泥岩。

3.2 水文情况

场地地下水主要为上层滞水和承压水。上层滞水主要由地表水、雨水和生活用水组成，主要存在于杂填土和黏土层中。承压水主要是临近汉江水域的地下水，其主要存在于砂类土和岩层缝隙中，水量非常丰富。勘察期间，测得场区上层滞水水位在地面以下1.5～3.2m之间。

4 施工流程

4.1 施工工艺流程

工艺流程:施工准备、放样定位、挖沟铺板、铣削掘进搅拌、回转提升、成墙移机、安装芯材。

4.2 施工准备

施工前必须探明每幅墙下是否有地下障碍物及市政管网，并进行处理或迁移，如无法迁移，应及时通知设计单位进行设计调整。

设备进场后应进行组装并检查，检查合格后，方可进行试车。

导墙沟1m深，1.2m长。导墙的设置由施工单位根据现场情况及施工经验予以调整，导墙底须落于均质土层，且底标高至少低于墙顶200mm，导墙因槽段施工需要而延伸的部分及其它有关措施由施工单位自行确定并经设计认可方可实施。

4.3 施工步骤

(1)CSM支护墙定位放样。

(2)挖1m深1.2m宽的导墙沟。

(3)设备就位，对中及垂直度满足要求后，铣轮下沉注水切铣土体至设计深度。

(4)铣轮提升注水泥浆同步搅拌成墙。

(5)插入H型钢。

4.4 CSM施工质量控制要点

(1)测量定位偏差控制在±5cm以内。

(2)采用两台全站仪作桩架垂直度的初始零点校准，控制在0.15 %以内。

(3)铣削钻进深度不宜超过设计深度的0.3m，但是必须大于设计深度。

(4)主机开动后，首先将钻头插入槽内，然后在打开供浆系统的同时打开空压机，提供风压，对槽内进行注浆、供气。

(5)注浆量一般根据钻进速度与掘削量进行调整，控制在80～320L/min内调整，注浆压力控制在1.5～8.0MPa左右。

(6)高压空气压力在0.3～0.6MPa进行调整。

(7)成墙厚度不小于设计要求。

(8)掘进过程中应严格控制注浆的压力和注浆量，同时控制空压机的风压，保证墙体混合物的沸腾状态，使混合物内各种物质处于均匀分布状态。

(9)一序墙与二序墙之间的部位，必须保证充分搭接，搭接不小于0.4m。

(10)H型钢拼接采用翼板和腹板连接处增加筋板进行补强，焊缝采用二氧化碳电弧焊进行满焊。焊接过程中采用两台25t的汽车吊配合翻转挪位。

(11)型钢采用吊车进行下沉安放，在型钢下沉过程中也需要25t汽车吊配合，在双轮铣深层搅拌墙完成后，为避免安放时间过长，造成浆液(混合液)强度上升导致型钢无法下沉至设计要求标高，应该及时下放型钢。其型钢垂直度可控制在1.5 ‰以内，在下插安放过程中为保持其竖向垂直度，在型钢吊至平面位置上空后，采用人工帮扶至下放点上空0.5m高处，靠型钢自重下沉以免影响型钢的竖向垂直度。下沉困难时采取大功率的振动锤下沉型钢，此过程须控制好垂直度，下沉总时间不能超过水泥初凝时间。

(12)采用普通硅酸盐水泥(42.5)，水泥掺入比不少于360kg/m3。

(13)浆液不能搅拌时间过长或者等待时间过长，不然容易发生离析，水泥浆液严格按预定配合比制作，用比重计量测浆液的比重。

(14)当下沉困难时，须采用振动锤配合下沉并保证垂直度，当遇到地下构筑物时，无法施工位置用采取高压旋喷桩补打以便进行封闭施工处理；过程中若遇停电等无法施工，需要立即上提方管钻杆至地面，待问题解决后再重新下钻施工。

(15)及时记录每副墙的浆液比重、下沉时间、供浆量、供气压力、垂直度及桩位偏差。

(16)多余的泥浆或者泥水混合物可以通过压滤机进行处理，使其泥水分离(需先集中收集，然后经过添加外加剂还原然后才能经过絮凝，最后经挤压脱水完成泥水分离)，将泥饼进行外运处理。如果场地满足晾晒的要求，也可以通过晾晒的方法使泥水分离，然后进行外运处理。

4.5 CSM施工技术指标

(1)双轮铣深层搅拌墙墙顶标高、双轮铣深层搅拌墙墙底标高、双轮铣深层搅拌墙墙体垂直度、双轮铣深层搅拌墙墙体尺寸、双轮铣深层搅拌墙注浆量、双轮铣深层搅拌墙水泥掺入比、双轮铣深层搅拌墙浆液水灰比等需要全过程进行检测。

(2)质量检查与验收应分成施工过程中、双轮铣深层搅拌墙成墙验收和基坑开挖质量检测三个阶段。

(3)双轮铣深层搅拌墙的强度及抗渗性能，应采用试块试验确定。每台班抽查2次，制作水泥土试块三组，取样点应取沿墙长不同深度处的三点，最上点应低于有效墙顶下4m，采用标准养护测定28d无侧限抗压强度。成墙28d后可以通过钻芯取样的方式进行通长取芯，检测五项指标，察看是否满足设计要求。

(4)铣削搅拌时应该慢速钻进，遇到障碍物时应及时停钻，待检查处理后方可继续钻进，钻进速度不宜大于0.8m/min；双轮铣深层搅拌墙上提时可加快提升速度，但也不宜大于1.5m/min。

(5)仅当止水防渗用的双轮铣铣削搅拌水泥土墙的15d无侧限抗压强度特征值取0.5MPa、28d强度取1MPa；兼具挡土功能时，28d强度不低于1.0MPa。

(6)纯止水墙要求咬合搭接0.4～0.5m，控制铣轮的旋转速度为27r/min左右，一般铣进控速为0.5～1.0m/min。达到设计深度后，应该延续10s左右对墙底深度以上2～3m范围，重复提升1～2次。注浆压力一般控制在2～3MPa，气体压力为0.3～0.6MPa。

(7)其它要求参见国家及地方规范JGJ106-2014《建筑基桩检测技术规范》、JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》、JGJ120-2012《建筑基坑支护技术规程》、GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》、GB50202-2018《建筑地基基础工程施工质量验收规范》、JGJ/T199-2010《型钢水泥土搅拌墙技术规程》。

5 结束语

经过近两个月的努力，该基坑止水帷幕顺利完成，待基坑支护完成后，对该基坑进行了开挖，在基坑开挖及使用过程 中，证实双轮铣铣削搅拌水泥土墙结构完整，相对以往的三轴搅拌桩止水帷幕，无论垂直度、外观质量、止水效果都有很大的改观。

采用双轮铣深层搅拌墙作为该项目基坑止水帷幕的应用非常成功，也为以后的项目应用积累了经验。虽然CSM有很多优点，但是也存在着一些缺点，比如设备造价高、施工深度受制等，随着科技的进步，这些缺点都将被克服，但是如何在施工中避免施工质量缺陷发生，将是一个任重道远的历程，只有在施工过程中加强技术管理，采取相应的预防和处理措施，然后总结经验教训，才能消灭质量缺陷。针对存在问题的每一次解决,就是施工技术的一次提升，不断在施工的具体问题上寻求突破和创新是我们施工人的追求，共同为提高CSM施工工艺水平献计献策。