胡亚辉 刘华钢 张帆
武汉飞虹工程管理咨询有限公司 湖北 武汉 430000
摘要：CSM水泥搅拌墙技术通过对施工现场原位土体与水泥浆进行搅拌，可以用于防渗墙、挡土墙、地基加固等工程。目前CSM水泥搅拌墙技术在国内多个领域已应用多年，文中通过对武汉市某工程（以下简称“该工程”）深基坑工程设计实践，分析研究了CSM水泥搅拌墙技术在不同地质条件下在基坑支护实际施工所展现的特点和应用效果，为基坑支护工程施工提供参考。
关键词：深基坑；落底式帷幕；地下连续墙；CSM水泥土搅拌墙
一、工艺概述
1．CSM水泥搅拌墙工法来源
CSM工法是一种创新性深层搅拌施工方法。此工艺源于德国宝峨公司双轮切铣技术，是结合现有液压铣槽机和深层搅拌技术进行创新的岩土工程施工新技术。通过对施工现场原位土体与水泥浆进行搅拌，可以用于防渗墙、挡土墙、地基加固等工程。与其他深层搅拌工艺比较，CSM工法对地层的适应性更高，可以切削坚硬地层（卵砾石地层、岩层）。
2．CSM水泥搅拌墙施工工艺
CSM工法施工工艺流程图
双轮铣深搅连续墙由一系列的一期槽段墙和二期槽段墙相互间隔组成，所谓一期槽段墙是指成墙时间相对较早的一个批次墙体，二期槽段墙是指成墙相对较晚的批次。如下图，图中头字母为“P”的系列为一期槽段墙，头字母为“S”的系列为二期槽段墙。当一期槽段墙达到一定硬度后再施工二期槽段墙，这种施工方式被称为“硬铣工法”。
“硬铣工法”槽段示意图
二．实践应用
1．工程概况
该工程基坑AB、BC、CD、DD’、DE、EF、FG等区段采用CSM搅拌墙进行外侧止水，其设计要求如下：
1.1水泥土搅拌墙隔水椎幕采用700mm等厚度水泥土搅拌墙,试验段墙宽度2.80m,墙深进入强风化岩层深度不小于1.0m。
1.2 CSM铣削深层搅拌墙应采用SC-50液压铣削搅拌钻机,下沉挖掘搅拌结束后,在切割铣头提升搅拌成墙过程中对切割铣头范围进行喷浆搅拌,确保对切割铣头占据空间及整幅槽段进行密实填充和有效据拌,保证水泥土墙的质量。
1.3 CSM铣削深层搅拌墙采P.042.5级普通硅酸盐水泥,建议水泥掺量不小于25%,建议水灰比1.2~1.5,挖掘液采用膨润土拌制,建议每立方被搅上体掺入约100.0kg/m的膨润土。CSM铣削深层搅拌墙具体施工参数应通过现场试成墙试验确定。CSM铣削深层搅拌墙墙体抗渗系数1.0x10-7~~10-6cm/sec,成墙后28天无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa。
1.4 CSM铣削深层觉拌墙设备采用二工序成墙施工顺序(先下沉挖掘,提升搅拌成墙)，CSM铣削深层搅拌墙的垂直度偏差不大于1/250.墙底标高允许偏差+ 30mm、墙寬允许偏差士30mm.墙中心线位置允许偏差土25mm。
2．工程地质
该工程地质情况较复杂，施工过程中主要涉及地层按桩基深度顺序为杂填土、淤泥、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹粉土粉砂、粉质粘土夹粉土、粉细砂、细砂Q、中细砂夹卵砾石Q多种土层结构。
3．CSM水泥搅拌墙施工方法
3.1 施工顺序安排
双轮铣水泥土搅拌墙施工按下图顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，其长度不小于300mm，保证墙体的连续性和接头的施工质量，双轮铣水泥土搅拌墙的搭接以及施工设备的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。
3.2 施工现场准备
（1）场地平整、障碍物清理
因该围护要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域场地进行平整及地下障碍物进行探测清理，以保证施工顺利进行。
（2）测量放线
A.首先通过对总平面图和设计图纸的学习，了解工程总体布局、工程特点和设计意图。并了解工程周围环境、现场地形等情况。
B.将合同主体单位提供的水准点、坐标进行复核无误后，及时办好签证手续。
C.测设出本次水泥土搅拌墙施工内边线或中心线控制点，并进行有效的保护，做到施工时准确定位。
（3）开挖沟槽
根据基坑围护边线用0.4m3挖机开挖槽沟，沟槽尺寸为1000×1200mm,并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以保证双轮铣水泥土搅拌墙正常施工。
（4）CSM工法机就位
由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设路基板，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正；工法机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度。
3.3浆液配置及注浆
（1）水膨润土浆液配合比
特别说明：膨润土掺量、膨润土液配比须根据现场试验进行修正，参考设计配比范围为：
水膨润土比：3～10，具体根据试成墙情况进行调整；
膨润土掺入量：100kg/m3，具体根据试成墙情况进行调整；
纯碱：3.6kg/m3，具体根据试成墙情况进行调整；
浆液粘度：≥40s，具体根据试成墙情况进行调整。
根据围护施工的特点,水膨润土配比的技术要求如下:
①设计合理的膨润土掺入量及水膨润土比，比重太大会降低铣进工效，比重太小则不能保持槽孔壁的稳定，易发生塌孔。
②适当添加外加剂-悬浮剂，防止墙内原状土质(如砂层)沉淀，造成后续水泥土搅拌过程中出现土质和水泥分层现象(离析)，给施工质量造成很大隐患。
③降低土体置换率，减轻施工时对环境的扰动影响。
（2）水泥浆液配合比
特别说明：水泥浆液配比须根据现场试验进行修正，设计参考配比为：
水泥掺量：不小于25%；
水泥标号：普通硅酸盐水泥P.O42.5；
水灰比：1.2-1.5。
水泥浆液应按设计配合比拌制，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，不得中断，使其确保水泥土的强度。
(3)制备膨润土浆液、水泥浆液及浆液注入
在施工现场布设浆液搅拌系统(自动搅拌站)，附近安置水泥罐、膨润土储藏间，在开机前按要求进行浆液的搅制。将配制好的浆液送入贮浆桶内备用。
膨润土浆液需充分拌制，时间5～10min。
水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时。注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头从H口混合注入。注浆压力：宜不大于2.0MPa，注浆流量：145～290L/min/每台。
3.4铣进搅拌
（1）采用二喷二搅成桩工艺。
①第一次钻进搅拌喷水泥浆(钻进困难时喷气，若不困难关闭气阀)，铣头正转，每钻进5米上下复搅1米。自地面钻进搅拌至设计标高，钻进速度：正常施工时控制在0.6m/min-0.8m/min,钻进困难时，可降低其钻进速度0.05m/min。现场结合实际地质条件进行调整。
②第二次搅拌喷水泥浆：铣头反转，喷水泥浆；提升搅拌至地面，提升速度：0.8m／min。
4．效果总结
4.1通过现场试成墙试验确定了搅拌墙具体施工参数，水泥搅拌墙CSM铣削深层搅拌墙采P.042.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量不小于25%，水灰比1.5，挖掘液采用膨润土拌制，每立方被搅上体掺入约100.0kg/m的膨润土。取芯结果CSM铣削深层搅拌墙墙体抗渗系数1.0x10-7~~10-6cm/sec，成墙后28天无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa，满足设计要求，外侧止水效果良好。
CSM水泥搅拌墙取芯
4.2该工程通过采用CSM水泥搅拌墙施工技术，施工过程中达到以下效果：
（1）设备成桩深度大，优于常规设备；
（2）设备成桩尺寸、深度、注浆量、垂直度等参数控制精度高，保证了施工质量；曲线墙体无缝连接施工，曲线段未产生施工冷缝；
（3）设备功效高，原材料（水泥等）利用率高；
（4）设备对地层的适应性强，从软土到岩石地层均可实施切削搅拌；
（5）设备的自动化程度高，配备触摸屏控制系统，各功能部位设置大量传感器，信息化系统控制，施工过程中可实时控制施工质量，减小质量控制难度；
（6）施工过程中振动小，噪音污染较小；
（7）履带式主机底盘，可360度旋转施工，实现了本工程曲线段搅拌墙施工。
三．结语
通过将CSM水泥搅拌墙技术应用于该工程不同地质条件（土层）施工，并结合工程实际施工情况得出如下结论：
1．在一般土质下正常施工时钻进速度控制在0.6m/min-0.8m/min，
2．在杂填士、淤泥质土等特别软弱的土中以及在较硬的砂性土、砂砾土中，钻进速度可适当降低，水泥用量宜适当提高。
3.成墙各项数据要求：
（1）成墙下沉削铣速度控制在0.2-0.5m/min，黏土层适当提高速度，砂层卵石层控制在0.2-0.4m/min，入岩控制在0.1m/min以内；提升搅拌喷水泥浆的速度控制在0.8-1.5m/min，砂层及岩层速度控制在0.8m/min, 粉砂粉土层控制在1.0m/min，淤泥质土及软土层控制在1.0-1.2m/min，黏土层控制在1.5m/min；
（2）根据现场施工统计，落底式成墙时间，下沉时间控制在2小时左右15分钟，上提时间控制在1小时左右10分钟；悬挂式成墙时间，下沉时间控制在1小时左右10分钟，上提时间控制在半小时左右5分钟时间；
（3）施工中泥浆配置参数经统计配置如下：
黏土层及上部填土层：清水削铣下沉，若出现削铣进尺困难，洗头压力过大，则适当调配1000:200 泥浆削铣；
粉土粉砂层：泥浆配比1000:200；
砂层：泥浆配比1000:300；
卵石层及岩层：泥浆配比1000:360。
4.CSM工法对不同地质的适应性较高，可以切削坚硬地层（卵砾石地层、岩层），城墙质量受自身工艺影响较大，现场结合实际地质条件调整成桩工艺。
参考规范：
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
《渠式切割水泥土连续墙技术规程》（JGJ180-2010）。