CSM工法樁在深基坑施工中的應(yīng)用

俞凱木

（中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215131）

0 引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)東部沿海地區(qū)城市化水平快速提高，公共及娛樂(lè)等工程項(xiàng)目受到更多重視，這些項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)時(shí)對(duì)地下空間的要求顯著提高，地下2層以上的深基坑項(xiàng)目數(shù)量有所增加。現(xiàn)階段我國(guó)東南地區(qū)的深基坑工程往往選用鉆孔灌注樁擋土和水泥土攪拌樁止水的方式，選擇雙軸攪拌樁方式止水存在成樁效果不好、垂直度不高的問(wèn)題。選擇單排攪拌樁則存在搭接長(zhǎng)度不夠?qū)е聼o(wú)法達(dá)到預(yù)期效果的問(wèn)題，更多情況下需要雙排攪拌樁；三軸攪拌樁通過(guò)旋切方式成樁，其成樁效果和土性有關(guān)，如果土性發(fā)生改變則成樁質(zhì)量也會(huì)受到影響，采用此種方案會(huì)出現(xiàn)泛漿較多，砂性土層甚至出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。由此可看出，CSM工法具有顯著優(yōu)勢(shì)，采用銑削式攪拌成墻，在攪拌過(guò)程中可使土體和水泥充分混合，墻體效果較好，同時(shí)能夠在砂礫層等硬度較高的土層中工作，在深基坑工程中采用CSM工法替代傳統(tǒng)工法，可縮短工程周期并降低施工成本。

1 CSM工法工藝流程及優(yōu)點(diǎn)

CSM工法是在傳統(tǒng)深層攪拌工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新得到的，因此又被稱(chēng)為水泥土攪拌墻技術(shù)。CSM工法工作原理是將原土層和水泥漿充分?jǐn)嚢栊纬蓧w，具有良好的止水性能，可廣泛應(yīng)用于深基坑工程圍護(hù)止水帷幕建設(shè)中。

1.1 工藝流程

CSM工法的工藝流程如圖1所示，與雙軸深層攪拌樁施工等傳統(tǒng)工藝存在很多相同點(diǎn)，而不同點(diǎn)在于CSM工法是通過(guò)鉆桿端部一對(duì)銑輪及銑齒縱向旋轉(zhuǎn)銑削拌合水泥土，一次性成墻。

圖1 CSM工法施工工藝流程

1.2 優(yōu)點(diǎn)

1）CSM工法墻體更加密實(shí)，采用此種施工工藝后發(fā)生滲漏的可能性較低。

2）CSM工法工藝在成墻過(guò)程中更容易把控作業(yè)質(zhì)量。施工人員可以借助計(jì)算機(jī)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，調(diào)整銑削速度等各項(xiàng)參數(shù)。

3）CSM工法一次性形成墻體，不需要進(jìn)行二次作業(yè)，作業(yè)效率更高，能夠有效壓縮工程周期和施工成本。

2 工程應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地位于江蘇省蘇州市相城區(qū)相融路東，富翔路南。基坑開(kāi)挖面積37 550m2，基坑周長(zhǎng)756m；本工程為地下2層車(chē)庫(kù)，±0.000為3.60m，場(chǎng)地四周平整至絕對(duì)標(biāo)高3.300m，即相對(duì)標(biāo)高-0.300m。基坑開(kāi)挖深度集中在10.10～12.50m，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限通常為2年。基坑平面布置如圖2所示。

圖2 基坑平面布置

本工程CSM水泥土攪拌墻使用雙輪銑攪拌設(shè)備，采用兩噴兩攪搭接施工工藝，水泥土攪拌墻幅長(zhǎng)2 800mm，墻厚 850mm，搭接 300mm，樁長(zhǎng) 29.0～36.5m，水泥使用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0～1.2，工法樁與止水帷幕處水泥摻量25%，地基加固部位摻量為20%，土體容重統(tǒng)一取18kN/m3，下沉速度不超過(guò)0.5～0.8m/min，提升速度不超過(guò)0.8～1.0m/min。28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度須達(dá)到0.8MPa。CSM水泥土攪拌墻總工程量約為8 600m3，日工效為250～350m3，CSM工法樁施工工期約為35d。

2.2 CSM工法樁施工方法

2.2.1 場(chǎng)地清理

該圍護(hù)要求不間斷施工，因此在正式施工前必須將地上及地下障礙物清理干凈，為施工作業(yè)順利進(jìn)行提供保障。

2.2.2 CSM工法墻定位放樣

根據(jù)業(yè)主提供的水準(zhǔn)點(diǎn)、測(cè)量控制網(wǎng)進(jìn)行引測(cè)，并按圖放出圍護(hù)結(jié)構(gòu)軸線和高程引測(cè)，對(duì)控制點(diǎn)還需進(jìn)行每日校核和有效保護(hù)。在測(cè)量放線后使用白灰標(biāo)記樁位，為溝槽開(kāi)挖作業(yè)提供依據(jù)。

2.2.3 溝槽開(kāi)挖

止水帷幕中心線放樣后，先清除地下雜物準(zhǔn)備開(kāi)挖導(dǎo)溝，溝槽處使用1m挖機(jī)開(kāi)挖溝槽，及時(shí)清除地下障礙物。對(duì)于開(kāi)挖土體應(yīng)妥善放置，為雙輪銑攪拌墻安全作業(yè)提供保障。

2.2.4 工法機(jī)就位

將雙輪銑攪拌機(jī)銑頭放置在墻體的中心線上，并避免出現(xiàn)超過(guò)2cm的偏差。同時(shí)，可使用經(jīng)緯儀調(diào)整矩形鉆桿的垂直度，施工人員借助觸摸屏檢測(cè)、調(diào)整銑頭的擺放姿勢(shì)（見(jiàn)圖3）。

圖3 雙輪銑深攪設(shè)備施工平面布置

2.2.5 銑進(jìn)攪拌

1）施工順序 在搭接水泥攪拌墻的過(guò)程中借助重復(fù)套確保設(shè)備垂直度符合施工標(biāo)準(zhǔn)，墻體及接頭應(yīng)滿(mǎn)足施工要求從而達(dá)到理想的止水效果。銑進(jìn)攪拌過(guò)程如圖4所示。

圖4 銑進(jìn)攪拌過(guò)程

2）銑削深度 要將銑削深度控制在設(shè)計(jì)值以上，施工人員應(yīng)以導(dǎo)桿刻度為基準(zhǔn)調(diào)整深度，在樁中心和樁邊線設(shè)置固定線以控制樁軸線。

3）銑削速度 啟動(dòng)主機(jī)開(kāi)始作業(yè)，勻速下降銑頭，速度不能太快，需根據(jù)施工要求完成注漿、供氣工作，將銑進(jìn)速度控制在約0.75m/min。在銑進(jìn)達(dá)到指定深度后持續(xù)約10s，之后緩慢提高動(dòng)力頭，速度盡量保持為約0.9m/min，防止出現(xiàn)真空負(fù)壓現(xiàn)象，保證墻體密實(shí)。

4）注漿 土體在下沉成槽的過(guò)程中均應(yīng)當(dāng)摻入膨潤(rùn)土，此時(shí)的泥漿密度約為1.05kg/cm3，黏度超過(guò)40s。

5）供氣 位于移動(dòng)車(chē)尾部的空氣壓縮機(jī)制成的氣體經(jīng)管路壓至鉆頭，全程氣體不得間斷，氣壓需要控制在 0.5～0.8MPa。

6）廢漿排放 CSM成槽設(shè)備在下鉆成槽過(guò)程中，注入的膨潤(rùn)土泥漿和槽內(nèi)的渣土相混合會(huì)產(chǎn)生一定廢漿，廢漿方量約占成槽方量的10%，在施工過(guò)程中應(yīng)采用水泵對(duì)該部分的廢漿進(jìn)行抽出，排入廢漿池中沉淀，廢漿池內(nèi)泥漿底部沉渣采用挖機(jī)挖出，堆放在泥漿池周邊翻曬2～3d后用渣土車(chē)外運(yùn)，廢棄漿液由潛水泵抽放至泥漿車(chē)外運(yùn)。

7）清洗移位 將清水加入集料斗，啟動(dòng)灰漿泵，清洗相關(guān)機(jī)具設(shè)備，再然后移位開(kāi)展下一步作業(yè)。為保證銑削搭接效果，防止出現(xiàn)墻體偏位現(xiàn)象，應(yīng)選擇跳幅施工方式。除此之外，相鄰的墻體之間搭接長(zhǎng)度應(yīng)該符合要求（≥300mm）。

8）轉(zhuǎn)角處處理 轉(zhuǎn)角處應(yīng)采用十字搭接形式以保證冷接縫施工質(zhì)量（見(jiàn)圖5）。

圖5 攪拌墻轉(zhuǎn)角施工示意

9）不同工況搭接處理 CSM工法止水帷幕施工至已施工三軸攪拌樁部位，確保冷接縫施工質(zhì)量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件及設(shè)計(jì)情況，接縫施工如圖6所示。

圖6 接縫施工

2.3 施工質(zhì)量保證措施

雙輪銑攪拌墻隱蔽性較強(qiáng)，在施工過(guò)程中難以直接觀測(cè)其質(zhì)量，因此施工人員需要根據(jù)各工序的執(zhí)行狀況和土層反應(yīng)（如開(kāi)裂狀態(tài)）控制水泥注漿質(zhì)量。

1）確保樁位準(zhǔn)確性 為保證樁位準(zhǔn)確，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員放樣，監(jiān)理人員進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。在施工過(guò)程中定位員首先進(jìn)行定位，之后鉆機(jī)在其指揮下對(duì)準(zhǔn)樁位，在監(jiān)理人員檢查合格以后鉆機(jī)即可開(kāi)始工作。施工完成后工長(zhǎng)要認(rèn)真記錄并在圖紙上做出相應(yīng)標(biāo)記。

2）確保樁身垂直度 開(kāi)鉆前應(yīng)該調(diào)平鉆機(jī)，在鉆進(jìn)時(shí)如果鉆機(jī)出現(xiàn)下陷或傾斜須立刻調(diào)整。

3）確保樁頂標(biāo)高 在各樁位點(diǎn)放出以后需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體狀況進(jìn)行區(qū)域劃分，要使用水準(zhǔn)儀測(cè)量各區(qū)域標(biāo)高，計(jì)算空噴深度等參數(shù)。在開(kāi)鉆之前必須使深度盤(pán)的指針指向零以保證準(zhǔn)確度。在鉆頭距離樁端還有1m時(shí)開(kāi)始噴漿，避免因?yàn)樗蜐{距離較長(zhǎng)而難以抵達(dá)。

4）提高樁頂強(qiáng)度 對(duì)樁頭進(jìn)行復(fù)銑削，自樁頂向上超噴高于1倍的樁徑。

5）淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層防護(hù)措施 減小注漿壓力、加快提升速度，并添加適量粉煤灰。

6）確保樁體連續(xù)性噴漿時(shí)必須連續(xù)，不能間斷 施工過(guò)程中如果發(fā)生故障應(yīng)該及時(shí)維修，在維修完成后需要向下搭接，長(zhǎng)度應(yīng)大于50cm。

7）材料質(zhì)量控制 在選擇42.5級(jí)水泥時(shí)，對(duì)水泥出廠合格證、化驗(yàn)單進(jìn)行檢查，并對(duì)各批次的水泥進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)，確保使用的水泥均為合格產(chǎn)品。在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)防使用遇水結(jié)塊的水泥，必須均勻攪拌水泥漿液，如果初凝時(shí)間超時(shí)則不可再使用。水為自來(lái)水。

8）樁位及標(biāo)高控制 樁位長(zhǎng)度與施工作業(yè)質(zhì)量之間存在密切聯(lián)系，鉆進(jìn)深度等參數(shù)與有效樁長(zhǎng)之間存在直接關(guān)聯(lián)，為保證施工質(zhì)量，必須確保自然地面標(biāo)高和鉆機(jī)深度刻度盤(pán)零點(diǎn)的準(zhǔn)確性。因此在施工過(guò)程中必須根據(jù)這兩項(xiàng)參數(shù)的具體變化對(duì)鉆進(jìn)深度和噴漿深度進(jìn)行調(diào)整，從而使孔深、樁長(zhǎng)等參數(shù)達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)施工工藝相比，CSM工法能夠有效縮短工期，同時(shí)可大幅降低施工成本，優(yōu)勢(shì)突出。該項(xiàng)目的成功體現(xiàn)了CSM工法的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并可為我國(guó)東南地區(qū)類(lèi)似深基坑項(xiàng)目提供參考。