CSM等厚度水泥土搅拌墙在长江漫滩地质上的应用

陈佳培 唐力

摘 要：CSM工法源于深基坑工程。随着对该工法认识的逐步深入和施工工艺、施工设备的逐渐成熟，CSM等厚度水泥土搅拌墙被广泛应用于城市深基坑防渗墙领域。由此，本文首先分析CSM工法的原理，然后探讨研究的工程概况及工程地质条件，接着探讨CSM水泥墙施工方法，最后提出CSM水泥墙质量控制措施。

关键词：CSM功法;深基坑;深层搅拌;铣进搅拌

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：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

隨着国内建设不断发展，城市地下空间的规模越来越大，基坑开挖深度越来越大，深基坑围护结构对现有施工工艺和施工设备提出了新的挑战。CSM工法源于深基坑工程。随着对该工法认识的逐步深入和施工工艺、施工设备的逐渐成熟，CSM等厚度水泥土搅拌墙广泛应用于城市深基坑防渗墙领域。

1 CSM工法原理

CSM是Cutter Soil Mixing（铣削深层搅拌技术）的缩写，现已成为一种新型工法的名称。其是应用原有的液压铣槽机的设备结合深层搅拌技术进行创新的地下连续墙或防渗墙施工设备，结合了液压铣槽机的设备技术特点和深层搅拌技术的应用领域，将设备应用到更为复杂的地质条件中，也是通过对施工现场原位土体与水泥浆进行搅拌，形成防渗墙、挡土墙、地基加固等工程[1]。CSM工法与传统深层搅拌工法的相异之处在于使用两组铣轮以水平轴向旋转搅拌方式，形成矩形槽段的改良土体，而非以单轴或多轴搅拌钻具垂直旋转，形成圆形的改良柱体。该工法形成了导杆式、悬吊式两种机型，施工深度已达到65m。

该工法的原理是在钻具底端配置两个铣轮，铣轮经由特制机架与凯式钻杆连接或钢丝绳悬挂，并由在防水齿轮箱内的马达驱动。当铣轮旋转深入地层削掘与破坏土体时，注入水泥浆，强制性搅拌已松化的土体。

2 工程概况及工程地质条件

2.1 工程概况

南京江北新区中心区地下空间一期建设工程是国家级新区江北新区的核心项目，包含12个地块以及地块之间道路用地，占地面积29.66hm2。其中一区3段南北方向长度262m，东西方向长度136m，基坑总面积35 632㎡，基坑周长总延长米660m，基坑开挖深度18.9～30.56m。基坑周边采用地下连续墙作为围护结构，基坑内部高差区域设置高差支护，其中5#、8#地块与4号线中央商务区站高差区域采用∅1000@1200灌注桩排桩结合800mm厚CSM等厚度水泥墙搅拌墙作为高差围护结构[2]。CSM水泥墙单幅强度为2.8m，幅间咬合搭接不小于0.4m，槽段深44.76m，实搅深度29.56m，基坑剖面图见图1。

2.2 工程地质及水文条件

本工程位于长江边上，距离长江最近距离约750m，地貌类型属于长江漫滩平原地貌，工程地质分区属长江漫滩平原工程地质区。这一地区广泛分布第四系松散沉积物，近地表主要为新近沉积的软土，且厚度较大，下部为河床相砂性土，地下水丰富，且多为承压水，工程地质条件非常复杂。场区地表普遍分布人工填土，浅部为全新统冲淤积黏土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土（混夹粉土、粉砂）、粉质黏土（混夹粉土、粉砂），中部为全新统冲积粉细砂、中粗砂及上更新统冲洪积卵砾石，下伏基岩为白垩系浦口组泥质砂岩、砂质泥岩。岩面位置较深，一般埋深在59.8～67.0m。

3 CSM水泥墙施工工艺

CSM等厚度水泥土搅拌墙施工工艺流程具体为：施工准备→测量放线→开挖沟槽→CSM设备就位→向下铣进搅拌→提升喷浆搅拌→二次搅拌至设计墙底→二次提升喷浆搅拌→清洗铣头、浆管→移机到下一槽段。

4 CSM水泥墙施工方法

4.1 施工准备

施工准备主要包括以下几方面：①CSM设备进场及报验，原材料进场、取样试验及报验;②施工道路、风水电系统及制浆系统完善等;③施工前对班组应做好技术交底工作;④准备好相关施工过程中的记录表格等。

4.2 测量放线

根据设计图纸提供的坐标，采用全站仪逐一进行CSM水泥墙槽段放样，并用红色油漆做标记，验收合格后方可施工。水泥墙体厚度偏差不得超过20mm，平面偏差不大于2cm。

4.3 开挖沟槽

水泥墙导沟采用反铲进行开挖，沟槽宽度1.0m，深度1.2m，开挖沟槽的土体应及时处理。同时，在沟槽一侧铺设钢板，以保证设备能正常就位施工。为了保证工期，确保白天和雨天成墙正常进行，在场地内空旷地方设置临时堆土场，用于临时堆放沟槽开挖土，夜间装车外运。

4.4 CSM主机就位

由施工人员统一指挥桩机就位，CSM主机铣头与槽段位置校正。移动前应注意四周情况，若发现有杂物应及时清理。CSM主机就位后检查定位情况，若出现偏差应及时纠正。工法机应平稳停放，采用全站仪或线锤进行观测，保证主机的垂直度。水泥土搅拌墙的定位偏差应小于50mm，成墙后水平偏位不得超过20mm，深度不得小于设计墙深，墙身垂直度偏差不得超过1/250。

4.5 铣进搅拌及提升喷浆

首先开动主机，缓慢下降铣头进行掘进搅拌，待铣头进入土层后开启空压机，注水至桩机铣头，钻头喷水铣削搅拌至黏土层或粉土粉砂互層面。铣头穿过黏土层或粉土粉砂互层面后停止注水，并开始输送膨润土浆液至桩机铣头，下沉搅拌至设计墙底。铣头铣至设计墙底后，停止输送膨润土浆，并开始输送水泥浆至桩机铣头，搅拌并提升至地面。

4.6 清洗铣头、浆管

待CSM工法机铣头提出槽段后，人工采用高压清洗机清洗铣头，并清洗压浆管道及其他所用机具。同时，将CSM水泥墙成墙施工过程中置换出来的废泥浆采用反铲进行收集，自卸车装车运至临时堆土场晾晒，晒干后集中外运。

4.7 移机到下一槽段

CSM工法机铣头及管道等机具冲洗干净后，将钻机移位至下一个槽段。

5 CSM水泥墙质量控制措施

第一，控制好向下铣削垂直度，施工过程中引孔垂直度误差严格控制在1/250内。CSM工法机铣头在沟槽定位好，利用激光经纬仪把控水泥墙中心线，把墙体中心线偏差严格控制在2cm以内。在成墙过程中，若出现明显偏斜，即垂直度超出设计要求，要及时调整钻杆垂直度，从而调整水泥墙垂直度，以控制成墙的垂直度。

第二，控制好水泥浆掺入量和水灰比。水泥掺入量和水灰比直接影响水泥土搅拌墙成墙的强度，因此，在向上铣削注浆过程中，要严格把控水泥掺入量和水灰比。在施工现场，施工员应及时对制浆后台水泥掺入操作系统进行督检，质量员应定时抽检水泥浆的密度，确保水泥浆掺入量和水灰比满足设计指标、施工方案要求。

第三，向下铣削成槽和向上铣削喷浆搅拌成墙的施工质量控制。采用一次注浆施工工艺，CSM工法机铣头定位好后，开动工法机铣头正转向下进行铣削。对于黏土层地层，注水进行铣削搅拌;对于砂层或粉土粉砂互层面地层，注膨润土浆进行铣削搅拌。在该过程中，要控制好水及膨润土浆的注入量，避免注入量过大或过小，影响后期向上铣削浆成墙的强度。CSM工法机向下铣削过程应不间断供气，气体压力控制在0.75～1.05MPa。向下铣削时，铣轮的转速为22～28r/min。根据地质勘察资料中槽段各层软硬土的情况，较软地层转数宜取大值，较硬地层转速宜取小值。CSM工法机铣削下沉速度宜控制在50cm/min左右，第一次成槽下沉至设计墙底时，应停留在墙底搅拌喷浆5～8min后再进行提升，并对墙底以上10～15m进行复搅。当砂层、砂软石层较厚时，应对该地层复搅一次，并适当提高水泥掺入量。搅拌均匀后，反转双轮向上铣削进行喷浆施工，控制铣轮转速在27～32r/min，提升速度为25～30cm/min。在墙底砂层、砂软石层位置控制好向上的铣削喷浆速度，铣削速度不可过快，否则会使局部产生真空，导致水泥墙的墙壁坍塌，严重影响成墙强度。

第四，控制好注浆流量和总量。根据工法机铣头转速和整体铣削量，注浆流量宜控制在130～150L/min，注浆压力控制在2.0MPa。施工过程中，通过CSM工法机操作室LCD监视器监控铣削过程中注入浆液的流量和总量，保证水泥浆注入总量不少于施工方案要求的注入量。同时，应控制好浆液存放的有效时间和温度，浆液温度应控制在10～45℃，存放时间不宜超过3h。当水泥浆存放超时，或已经发生离析，均作废浆处理。

第五，控制好水泥墙搭接长度。CSM工法机铣头沿墙体中心线平行移动到下一幅槽段定位后，要控制好搭接长度，CSM等厚度水泥土搅拌墙的搭接长度宜为400mm，拐角或转角位置的搅拌墙搭接长度应适当加长，以保证水泥土搅拌墙的止水效果。

6 结论

CSM等厚度水泥土搅拌墙就地切削土体，使土体与水泥浆液充分搅拌混合形成水泥墙，并用低压持续注入的水泥浆液置换处于流动状态的水泥土，保持地下水泥土总量平衡。该工法无须挖槽或钻孔，不存在槽（孔）壁坍塌现象，极大地减少了对邻近土体的扰动，降低了对邻近地面、道路、建筑物及地下设施的危害。本文涉及的CSM施工原理、施工工艺及施工方法及质量控制措施等内容，为CSM等厚度水泥土搅拌墙施工技术进一步推广提供借鉴经验。

参考文献：

[1]吴海艳，林森斌.CSM工法在深基坑支护工程中的应用[J].路基工程，2013（2）：168-173.

[2]李成巍，梁志荣，魏祥，等.CSM工法在软土地区深基坑承压水控制中的应用[J].岩土工程学报，2019（z2）：125-128.