CSM工法樁在基坑支護中的應用

胡存澤

（福建省建發房地產有限公司）

1 工程概況

漳州建發·璽院項目地塊位于碧湖生態園區內，本項目由2 棟39 層住宅樓、2 棟32-33 層住宅樓、1 棟25層住宅樓、1 棟12 層住宅樓、12 棟3 層住宅組成，現地面標高6.4～6.90m(黃海)，整體為1 層地下室，局部地下2 層，一層范圍基坑開挖深度約3.77～5.57m，二層范圍基坑開挖深度約7.86～8.85m；基坑開挖面積約38229m2，基坑周長約1122m；基坑安全等級：二層地下室部分為Ⅰ級，重要性系數r0=1.1，其余部分為Ⅱ級，重要性系數r0=1.0。

2 地質條件

根據巖土工程勘察報告，基坑開挖自上而下揭露土層特征如下：素填土、細砂、粉質黏土、淤泥質土、中砂、圓礫、殘積粘性土及全風化花崗巖，總體呈現“下硬上軟”的特征，基坑側壁分布素填土、細砂層，坑底地基土層主要為②-1 細砂層。

基坑開挖深度范圍內地下水主要為①素填土潛水、②-1 細砂層，②-1 層滲透系數為3.30×10-3㎝/s，③-1中砂、③-2 圓礫層滲透系數為4.67×10-2㎝/s。具體見表1。

表1 巖土設計參數建議值

3 基坑支護方案

3.1 基坑工程特點

⑴本工程西側局部兩層地下室，緊鄰碧洲園安置房（基坑邊離紅線約5m，基礎形式為樁基），西側地質情況依次為：雜填土，細沙10～17m，圓礫層15～17m，殘積粘性土3～5m，相對隔水層殘積粘性土深，其上各層土透水性強，基坑支護結構失效、土體過大變形對碧洲園小區影響嚴重。

⑵基坑開挖深度范圍內揭露的地層主要為素填土、細砂層，基坑需采取相應支護措施后開挖。

⑶基坑開挖后，坑底揭露的地層主要為細砂層，下部存在具有承壓性質的砂質砂層（③-1、③-2），基坑在無止水措施情況下，一層基坑總涌水量約為3159m3/d，二層基坑總涌水量約為47525m3/d，涌水量較大，需設置止水帷幕并對坑內井點進行降水。一層地下室范圍止水帷幕建議伸入②-2 粉質粘土或②-3 淤泥質土層，二層地下室范圍止水帷幕建議伸入④殘積土黏性土層2m。

3.2 基坑支護形式比選

⑴采用半止水帷幕，降水過程中，碧洲園小區可能產生如下風險：基礎下細沙層流失，地基沉陷；樁基負摩阻加大，樁基沉降增大；

⑵采用全止水帷幕，相對隔水層約在相對標高34m，普通的三軸攪拌樁成樁質量見圖1～圖3，三軸攪拌樁在進入礫砂層后成樁質量差，止水效果無法保證。本項目可選擇的支護方式有：

圖1 相對標高0～3m

圖2 相對標高3～15m

圖3 相對標高15～36m

⑴全套管全回轉鉆孔咬合樁、銑槽機地下連續墻，根據地質條件測算，地下連續墻支護每延米費用在8～10 萬；

⑵CSM 工法樁+預應力錨索等，采用雙輪銑工藝，間隔插型鋼，根據地質條件測算每延米造價在1.8～2萬，且施工較快。

根據工程勘察報告，結合經濟與技術性，經專家論證通過，本工程采選用：CSM 工法樁+預應力錨索/錨管作為二層地下室范圍的基坑支護形式。CSM 工法是一種創新性深層攪拌施工方法，結合液壓銑槽機和深層攪拌技術，對場地原位土體與水泥漿進行攪拌，可用于止水帷幕、擋土墻、地基處理等，同時，該工法對地層的適應性高，可以切削堅硬地層（卵礫石地層、巖層）。

4 CSM 工法樁施工

⑴本工程二層地下室范圍內的基坑支護形式為850mm 墻厚的等厚型鋼混凝土水泥攪拌墻，攪拌墻內插H 700×300×13×20 的型鋼，型鋼間距 1200mm，型鋼定長18m，CSM 工法水泥攪拌墻伸入殘積土黏性土層2m。等厚型攪拌墻平面布置示意圖見圖4。

圖4

⑵CSM 工法樁質量控制要點：

①垂直度控制：對場地進行加固處理（鋪設3cm 厚鋼板等）[1]，保證走機安全；CSM 工法樁機拼裝、移位后，需使用經緯儀重新校正樁機立柱導向垂直度，運用銑削頭內部的測斜儀，進行過程控制，保證墻體的垂直度不大于1/300。

②平面定位、銑削深度控制：雙輪銑銑頭定位于墻體中心線和每幅標線上，偏差允許值[-20mm，20mm]；銑削設備鉆桿上做明顯標記，確保墻底達到設計深度，偏差允許值[-50mm，100mm]。

③銑削/ 提升速度、固化液：銑進速度控制在0.5～1m/min；達到設計深度時，延續10s 左右，對墻體設計標高2～3m 以上范圍重復提升一次，提升速度控制在1～2m/min 左右，以免形成真空負壓，孔壁坍塌；提升成墻攪拌時，固化液拌制采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，水泥漿液水膠比一般為1～1.2。

④設備移位：銑削式水泥土攪拌墻作業應采用跳幅施工方式，且相鄰墻幅搭接長度取300mm[2]，如圖5 所示。CSM 工法止水帷幕施工至轉角部位時應采用十字搭接形式，對已成型墻體充分切割，再次進行成墻攪拌，確保冷接縫施工質量，如圖6 所示。

圖5

圖6

⑤地下室主體施工完成且完成肥槽時，采用液壓千斤頂進行拔除；型鋼拔除專項方案應結合上部主體建筑平面定位，考慮上部外凸陽臺、線條對吊車的影響，避免型鋼無法拔除，造成經濟損失。

5 工程實施效果

⑴工程進度：漳州璽院二層地下室范圍采用CSM工法等厚水泥攪拌墻作為止水帷幕，此工法從機器進場到撤場施工長度近300m，工期一個月左右，效率較高，成墻效果好。見圖7、圖8。

圖7

圖8

⑵基坑監測數據：漳州璽院CSM 圍護墻體的墻頂累計變形值均小于報警值，墻頂最大水平位移28mm，最大沉降位移13mm，墻身最大傾斜變形（見圖9）、坑外地下水位變化比較穩定。監測數據表明，采用CSM 圍護結構止水、擋土效果較好，能起到保護周邊環境、保證基坑結構安全的作用。

圖9 深度- 累計位移（mm)