CSM工法桩在深基坑施工中的应用

俞凯木

（中亿丰建设集团股份有限公司，江苏 苏州 215131）

0 引言

改革开放以来，我国东部沿海地区城市化水平快速提高，公共及娱乐等工程项目受到更多重视，这些项目在开发时对地下空间的要求显著提高，地下2层以上的深基坑项目数量有所增加。现阶段我国东南地区的深基坑工程往往选用钻孔灌注桩挡土和水泥土搅拌桩止水的方式，选择双轴搅拌桩方式止水存在成桩效果不好、垂直度不高的问题。选择单排搅拌桩则存在搭接长度不够导致无法达到预期效果的问题，更多情况下需要双排搅拌桩；三轴搅拌桩通过旋切方式成桩，其成桩效果和土性有关，如果土性发生改变则成桩质量也会受到影响，采用此种方案会出现泛浆较多，砂性土层甚至出现渗漏现象。由此可看出，CSM工法具有显著优势，采用铣削式搅拌成墙，在搅拌过程中可使土体和水泥充分混合，墙体效果较好，同时能够在砂砾层等硬度较高的土层中工作，在深基坑工程中采用CSM工法替代传统工法，可缩短工程周期并降低施工成本。

1 CSM工法工艺流程及优点

CSM工法是在传统深层搅拌工艺基础上进行改进和创新得到的，因此又被称为水泥土搅拌墙技术。CSM工法工作原理是将原土层和水泥浆充分搅拌形成墙体，具有良好的止水性能，可广泛应用于深基坑工程围护止水帷幕建设中。

1.1 工艺流程

CSM工法的工艺流程如图1所示，与双轴深层搅拌桩施工等传统工艺存在很多相同点，而不同点在于CSM工法是通过钻杆端部一对铣轮及铣齿纵向旋转铣削拌合水泥土，一次性成墙。

图1 CSM工法施工工艺流程

1.2 优点

1）CSM工法墙体更加密实，采用此种施工工艺后发生渗漏的可能性较低。

2）CSM工法工艺在成墙过程中更容易把控作业质量。施工人员可以借助计算机设备实时监测，调整铣削速度等各项参数。

3）CSM工法一次性形成墙体，不需要进行二次作业，作业效率更高，能够有效压缩工程周期和施工成本。

2 工程应用

2.1 项目概况

该项目建设场地位于江苏省苏州市相城区相融路东，富翔路南。基坑开挖面积37 550m2，基坑周长756m；本工程为地下2层车库，±0.000为3.60m，场地四周平整至绝对标高3.300m，即相对标高-0.300m。基坑开挖深度集中在10.10～12.50m，基坑围护结构设计使用年限通常为2年。基坑平面布置如图2所示。

图2 基坑平面布置

本工程CSM水泥土搅拌墙使用双轮铣搅拌设备，采用两喷两搅搭接施工工艺，水泥土搅拌墙幅长2 800mm，墙厚 850mm，搭接 300mm，桩长 29.0～36.5m，水泥使用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比1.0～1.2，工法桩与止水帷幕处水泥掺量25%，地基加固部位掺量为20%，土体容重统一取18kN/m3，下沉速度不超过0.5～0.8m/min，提升速度不超过0.8～1.0m/min。28d无侧限抗压强度须达到0.8MPa。CSM水泥土搅拌墙总工程量约为8 600m3，日工效为250～350m3，CSM工法桩施工工期约为35d。

2.2 CSM工法桩施工方法

2.2.1 场地清理

该围护要求不间断施工，因此在正式施工前必须将地上及地下障碍物清理干净，为施工作业顺利进行提供保障。

2.2.2 CSM工法墙定位放样

根据业主提供的水准点、测量控制网进行引测，并按图放出围护结构轴线和高程引测，对控制点还需进行每日校核和有效保护。在测量放线后使用白灰标记桩位，为沟槽开挖作业提供依据。

2.2.3 沟槽开挖

止水帷幕中心线放样后，先清除地下杂物准备开挖导沟，沟槽处使用1m挖机开挖沟槽，及时清除地下障碍物。对于开挖土体应妥善放置，为双轮铣搅拌墙安全作业提供保障。

2.2.4 工法机就位

将双轮铣搅拌机铣头放置在墙体的中心线上，并避免出现超过2cm的偏差。同时，可使用经纬仪调整矩形钻杆的垂直度，施工人员借助触摸屏检测、调整铣头的摆放姿势（见图3）。

图3 双轮铣深搅设备施工平面布置

2.2.5 铣进搅拌

1）施工顺序 在搭接水泥搅拌墙的过程中借助重复套确保设备垂直度符合施工标准，墙体及接头应满足施工要求从而达到理想的止水效果。铣进搅拌过程如图4所示。

图4 铣进搅拌过程

2）铣削深度 要将铣削深度控制在设计值以上，施工人员应以导杆刻度为基准调整深度，在桩中心和桩边线设置固定线以控制桩轴线。

3）铣削速度 启动主机开始作业，匀速下降铣头，速度不能太快，需根据施工要求完成注浆、供气工作，将铣进速度控制在约0.75m/min。在铣进达到指定深度后持续约10s，之后缓慢提高动力头，速度尽量保持为约0.9m/min，防止出现真空负压现象，保证墙体密实。

4）注浆 土体在下沉成槽的过程中均应当掺入膨润土，此时的泥浆密度约为1.05kg/cm3，黏度超过40s。

5）供气 位于移动车尾部的空气压缩机制成的气体经管路压至钻头，全程气体不得间断，气压需要控制在 0.5～0.8MPa。

6）废浆排放 CSM成槽设备在下钻成槽过程中，注入的膨润土泥浆和槽内的渣土相混合会产生一定废浆，废浆方量约占成槽方量的10%，在施工过程中应采用水泵对该部分的废浆进行抽出，排入废浆池中沉淀，废浆池内泥浆底部沉渣采用挖机挖出，堆放在泥浆池周边翻晒2～3d后用渣土车外运，废弃浆液由潜水泵抽放至泥浆车外运。

7）清洗移位 将清水加入集料斗，启动灰浆泵，清洗相关机具设备，再然后移位开展下一步作业。为保证铣削搭接效果，防止出现墙体偏位现象，应选择跳幅施工方式。除此之外，相邻的墙体之间搭接长度应该符合要求（≥300mm）。

8）转角处处理 转角处应采用十字搭接形式以保证冷接缝施工质量（见图5）。

图5 搅拌墙转角施工示意

9）不同工况搭接处理 CSM工法止水帷幕施工至已施工三轴搅拌桩部位，确保冷接缝施工质量。根据现场场地条件及设计情况，接缝施工如图6所示。

图6 接缝施工

2.3 施工质量保证措施

双轮铣搅拌墙隐蔽性较强，在施工过程中难以直接观测其质量，因此施工人员需要根据各工序的执行状况和土层反应（如开裂状态）控制水泥注浆质量。

1）确保桩位准确性 为保证桩位准确，应由专业技术人员放样，监理人员进行复验。在施工过程中定位员首先进行定位，之后钻机在其指挥下对准桩位，在监理人员检查合格以后钻机即可开始工作。施工完成后工长要认真记录并在图纸上做出相应标记。

2）确保桩身垂直度 开钻前应该调平钻机，在钻进时如果钻机出现下陷或倾斜须立刻调整。

3）确保桩顶标高 在各桩位点放出以后需要根据现场具体状况进行区域划分，要使用水准仪测量各区域标高，计算空喷深度等参数。在开钻之前必须使深度盘的指针指向零以保证准确度。在钻头距离桩端还有1m时开始喷浆，避免因为送浆距离较长而难以抵达。

4）提高桩顶强度 对桩头进行复铣削，自桩顶向上超喷高于1倍的桩径。

5）淤泥质粉质黏土层防护措施 减小注浆压力、加快提升速度，并添加适量粉煤灰。

6）确保桩体连续性喷浆时必须连续，不能间断 施工过程中如果发生故障应该及时维修，在维修完成后需要向下搭接，长度应大于50cm。

7）材料质量控制 在选择42.5级水泥时，对水泥出厂合格证、化验单进行检查，并对各批次的水泥进行抽样复验，确保使用的水泥均为合格产品。在施工过程中应严防使用遇水结块的水泥，必须均匀搅拌水泥浆液，如果初凝时间超时则不可再使用。水为自来水。

8）桩位及标高控制 桩位长度与施工作业质量之间存在密切联系，钻进深度等参数与有效桩长之间存在直接关联，为保证施工质量，必须确保自然地面标高和钻机深度刻度盘零点的准确性。因此在施工过程中必须根据这两项参数的具体变化对钻进深度和喷浆深度进行调整，从而使孔深、桩长等参数达标。

3 结语

与传统施工工艺相比，CSM工法能够有效缩短工期，同时可大幅降低施工成本，优势突出。该项目的成功体现了CSM工法的独特优势，并可为我国东南地区类似深基坑项目提供参考。