雙輪銑深層攪拌樁(CSM)工法施工技術(shù)

張耀龍，劉光輝，王志輝，華文鑫，高宇澄

(中天建設(shè)集團(tuán)有限公司，天津 300199)

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雙輪銑深層攪拌樁(CSM)工法施工技術(shù)

張耀龍，劉光輝，王志輝，華文鑫，高宇澄

(中天建設(shè)集團(tuán)有限公司，天津 300199)

主要介紹了天津聚和華大廈項(xiàng)目在水泥土地下連續(xù)墻施工中采用的CSM工法及內(nèi)插H型鋼施工技術(shù)。CSM工法作為目前最先進(jìn)的地下連續(xù)墻施工工藝，在本工程預(yù)定工期內(nèi)及時(shí)完成施工內(nèi)容，并取得了預(yù)期效果。

CSM工法；H型鋼；地下連續(xù)墻

CSM是 Cutter Soil Mixing(銑削深層攪拌技術(shù))的縮寫，現(xiàn)已成為了一種工法的名稱，它是應(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。

CSM地下連續(xù)墻成槽技術(shù)主要是結(jié)合了深層攪拌技術(shù)的特點(diǎn)，完成地下連續(xù)墻的施工。可以作為支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)基坑開挖，CSM成墻后，在槽段內(nèi)插入 H 型鋼，來(lái)承受開挖過(guò)程的彎矩。待基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成后，再將H型鋼用震動(dòng)錘拔取出來(lái)，H型鋼可以再重復(fù)使用，有利于降低工程造價(jià)。

1　工程概況

聚和華大廈項(xiàng)目位于天津市和平區(qū)新華路與錦州道交口，擬建項(xiàng)目地上15層，1層和2層為商業(yè)用房，2層以上為酒店式公寓，總高度51 m，地下為整體3層地下室車庫(kù)，總建筑面積71 084 m2。基坑周長(zhǎng)約為381.1 m，面積9 300 m2。基坑深為14.95 m。基坑采用CSM地下連續(xù)墻，寬800 mm，樁長(zhǎng)25.5 m，插入H型鋼24 m，間距800 mm，共478根。采用三道鋼筋混凝土水平環(huán)梁支撐。基坑支護(hù)及施工現(xiàn)場(chǎng)布置見圖1。

圖1　基坑支護(hù)及施工現(xiàn)場(chǎng)布置圖

2　CSM工法特點(diǎn)

雙輪銑深攪工藝是一種創(chuàng)新性深層攪拌施工方法。此工藝源于德國(guó)寶峨公司雙輪銑技術(shù)，是結(jié)合現(xiàn)有液壓銑槽機(jī)和深層攪拌技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的巖土工程施工新技術(shù)。通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)原位土體和水泥漿進(jìn)行攪拌，可以用于防滲墻、擋土墻、地基加固等工程。與其他深層攪拌工藝比較，CSM對(duì)地層的適應(yīng)性更高，可以切削堅(jiān)硬地層(卵礫石地層、巖層)。

2.1CSM設(shè)備

CSM設(shè)備則是將液壓銑槽機(jī)的技術(shù)加以引申，將液壓銑槽機(jī)的銑輪與凱式方形導(dǎo)桿相連接，將該設(shè)備加裝在適當(dāng)改造的旋挖鉆機(jī)、履帶式起重機(jī)或履帶式深層攪拌鉆機(jī)等設(shè)備上。將銑輪驅(qū)動(dòng)所需的液壓系統(tǒng)和注漿用的管路安裝在凱式方形導(dǎo)桿內(nèi)。采用履帶底盤獲取動(dòng)力或安裝獨(dú)立動(dòng)力站的方式形成一套完整的CSM地下連續(xù)墻或防滲墻成槽施工設(shè)備。其他相關(guān)配套設(shè)備為：空壓機(jī)、水泥攪拌桶、混合器、膠管泵、泥漿車等。見圖2、圖3。

圖2　CSM設(shè)備

圖3　雙輪銑深攪設(shè)備施工平面概化圖

2.2CSM施工工藝

工藝流程包括清場(chǎng)備料、放樣接高、安裝調(diào)試、開溝鋪板、移機(jī)定位、銑削掘進(jìn)攪拌、回轉(zhuǎn)提升、成墻移機(jī)、安裝芯材等。工藝流程見圖4。

圖4　雙輪銑深攪(CSM)工法內(nèi)插H型鋼施工工藝流程圖

雙輪銑深攪連續(xù)墻由一系列的一期槽段墻和二期槽段墻相互間隔組成，所謂一期槽段墻是指成墻時(shí)間相對(duì)較早的一個(gè)批次墻體，二期槽段墻是指成墻相對(duì)較晚的批次。如圖5所示，圖中頭字母為“P”的系列為一段槽段墻，頭字母為“S”的系列為二期槽段墻。當(dāng)一期槽段墻達(dá)到一定硬度后再施工二期槽段墻，這種施工方式被稱為“硬銑工法”[1]。

圖5“硬銑工法”槽段示意圖

本次施工采用“硬銑工法”，其優(yōu)點(diǎn)在于：二期槽段墻施工時(shí)不會(huì)將泥塊摻雜到相鄰已經(jīng)完成的一期槽段墻內(nèi)，可保證墻體質(zhì)量；一期槽段墻硬化后，施工二期槽段時(shí)，設(shè)備接觸地面范圍內(nèi)地耐力不會(huì)大幅度下降，有利于保證設(shè)備穩(wěn)定性[2]。

3　施工步驟及施工參數(shù)

3.1施工步驟

第一步，雙輪銑深攪工法墻定位放樣；

第二步，預(yù)挖導(dǎo)溝(導(dǎo)溝寬1.0～1.5 m，深0.8～1.0 m)，見圖6；

圖6　開挖溝槽圖

第三步，CSM設(shè)備就位，銑頭與槽段位置對(duì)正；

第四步，銑輪下沉注水切銑原位土體至設(shè)計(jì)深度(圖7)；

圖7　銑輪下沉切銑

第五步，銑輪提升注水泥漿同步攪拌成墻，見圖8；

圖8　銑輪提升注水泥漿同步攪拌成墻

第六步，鉆桿清洗，廢泥漿收集，集中外運(yùn)；

第七步，吊放加工完成的H型鋼；

第八步，移動(dòng)至下一槽段位置，重復(fù)上述七個(gè)步驟。

最后，待地下主體結(jié)構(gòu)施工完成后，采用專用型鋼起拔裝置，以帽梁為反力梁，起拔回收H型鋼。

3.2施工參數(shù)

3.2.1水泥攪拌工藝參數(shù)

水泥型號(hào)P.O 42.5，水灰比1.0～2.0。

3.2.2雙輪銑切削注漿攪拌參數(shù)

參數(shù)的具體內(nèi)容為：

水泥摻入比為20%；

單槽段水泥土墻尺寸為2.8 m×0.8 m；

槽段間套銑寬度200 mm；

向下切銑速度小于1.2 m/min(硬地層取小值，軟地層取大值)；

向上切銑速度小于1.2 m/min(根據(jù)注漿量選擇速度)；

銑輪厚度(成墻厚度)800 mm；

雙輪銑深攪墻底深度-25.5 m(相對(duì)標(biāo)高)。

3.2.3內(nèi)插型鋼參數(shù)

包括型鋼長(zhǎng)度、型號(hào)、中心距等：

型鋼長(zhǎng)度24.0 m；

型鋼型號(hào)為H700×300×13×24；

型鋼中心距800 mm。

4　H型鋼插入與回收

4.1型鋼定位

1)平整定位型鋼擺放位置，確保定位型鋼能夠基本處于水平狀態(tài)，定位型鋼兩側(cè)支護(hù)樁中心線為1.4 m(可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體施工情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整)；

2)測(cè)量放線：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員對(duì)定位型鋼的位置①②③④(見圖9型鋼定位位置圖)進(jìn)行測(cè)放，同時(shí)進(jìn)行需要控制型鋼位置的⑤⑥⑦⑧點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)放，然后在⑤⑥和⑦⑧點(diǎn)拉線，確保現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人對(duì)型鋼放樣的準(zhǔn)確性。

圖9　型鋼定位位置圖

型鋼放樣的具體步驟：以⑤點(diǎn)為起點(diǎn)，沿著⑤⑥這條直線量出⑤⑩并在⑩點(diǎn)定位型鋼上的位置做標(biāo)記，以后每800 mm在定位型鋼上做標(biāo)記；同理，在基坑內(nèi)側(cè)的定位型鋼上做標(biāo)記。最后按照標(biāo)記好的位置安放定位卡。

3)型鋼定位：為確保型鋼的準(zhǔn)確和連貫性，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員必須始終以⑤⑦點(diǎn)或⑥⑧點(diǎn)作為起點(diǎn)，當(dāng)同一組控制點(diǎn)的型鋼放樣必須從不同方向上進(jìn)行放樣時(shí)，必須對(duì)已有型鋼的位置進(jìn)行復(fù)核以避免誤差出現(xiàn)。

4.2型鋼垂直度控制

當(dāng)型鋼放置正確位置時(shí)，使用2臺(tái)全站儀對(duì)型鋼X、Y兩個(gè)方向進(jìn)行垂直度控制以確保型鋼垂直度在設(shè)計(jì)及規(guī)范要求范圍之內(nèi)。

4.3H型鋼插入

1)型鋼在插入前需進(jìn)行除銹并表面涂刷減磨材料[3]，以利于回拔。要求型鋼表面均勻涂刷減摩劑，厚度1mm左右。型鋼需在槽段完成后120min內(nèi)插入。

2)在溝槽定位型鋼上設(shè)H型鋼定位卡，型鋼定位卡必須牢固、水平，將H型鋼底部中心對(duì)正樁位中心并沿定位卡靠型鋼自重徐徐直插入雙輪銑攪拌墻體內(nèi)，垂直度控制用經(jīng)緯儀(全站儀)控制。

4.4型鋼懸吊

型鋼采用鋼絲繩吊，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4.5H型鋼的回收

帽梁作為型鋼起拔的反力基礎(chǔ)，在澆筑時(shí)將H型鋼挖出并清理干凈露出部分H型鋼表面的水泥土后，在扎圈梁鋼筋前，埋沒在圈梁中的型鋼部分腹板和翼板二側(cè)先用泡沫塑料(厚度大于10mm)包裹，再用油毛氈片包裹泡沫塑料二層，油毛氈片包裹高度高出圈梁頂150mm；并用U型鐵絲卡固定好油毛氈片。

待地下主體結(jié)構(gòu)施工完成后，使用專用型鋼起拔裝置，以帽梁為提供反力梁，起拔回收H型鋼；起拔過(guò)程中始終用吊車吊提住頂出的H型鋼，千斤頂頂至一定高度后，用吊車將型鋼拔出。

型鋼拔出需考慮對(duì)周邊環(huán)境的影響，對(duì)型鋼拔出后的空隙采用注漿填充的措施[4]。

5　結(jié)　語(yǔ)

筆者所在的中天建設(shè)集團(tuán)有限公司，在天津聚和華大廈項(xiàng)目地下連續(xù)墻工程中應(yīng)用了CSM工法及內(nèi)插H型鋼技術(shù)，該技術(shù)的設(shè)備相對(duì)廉價(jià)；有很好的抗?jié)B性能，工作效率高，能夠大大縮短工期；適用于更廣泛的領(lǐng)域，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下也可以施工。其墻體垂直度實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大提高了墻體垂直精度。但由于CSM設(shè)備也是剛剛開發(fā)出來(lái)，還有待于進(jìn)一步拓展應(yīng)用的領(lǐng)域，也需要進(jìn)一步完善施工工藝，從而將該設(shè)備和技術(shù)有效地應(yīng)用起來(lái)，并能為其他項(xiàng)目帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]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(增刊1)：666-670.

[2]曾保紅.雙輪銑深層攪拌水泥土墻(CSM工法)在某工程中的應(yīng)用[J].建材世界，2014，35(增刊2)：537-540.

[3]上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司，浙江環(huán)宇建設(shè)集團(tuán)有限公司.JGL/T199—2010型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]天津市勘察院.DB29—202—2010建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范[S].天津：天津市建設(shè)科技信息中心，2010.

Construction Technology of the Deep Mixed PileMethod for the Double Round Milling

ZHANG Yaolong, LIU Guanghui, WANG Zhihui, HUA Wenxin, GAO Yucheng

1008-3707(2016)01-0036-04

2015-10-21

張耀龍(1982—)，男，河北保定人，工程師，從事建筑工程技術(shù)管理工作。

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