CSM工法桩在基坑支护中的应用

胡存泽

（福建省建发房地产有限公司）

1 工程概况

漳州建发·玺院项目地块位于碧湖生态园区内，本项目由2 栋39 层住宅楼、2 栋32-33 层住宅楼、1 栋25层住宅楼、1 栋12 层住宅楼、12 栋3 层住宅组成，现地面标高6.4～6.90m(黄海)，整体为1 层地下室，局部地下2 层，一层范围基坑开挖深度约3.77～5.57m，二层范围基坑开挖深度约7.86～8.85m；基坑开挖面积约38229m2，基坑周长约1122m；基坑安全等级：二层地下室部分为Ⅰ级，重要性系数r0=1.1，其余部分为Ⅱ级，重要性系数r0=1.0。

2 地质条件

根据岩土工程勘察报告，基坑开挖自上而下揭露土层特征如下：素填土、细砂、粉质黏土、淤泥质土、中砂、圆砾、残积粘性土及全风化花岗岩，总体呈现“下硬上软”的特征，基坑侧壁分布素填土、细砂层，坑底地基土层主要为②-1 细砂层。

基坑开挖深度范围内地下水主要为①素填土潜水、②-1 细砂层，②-1 层渗透系数为3.30×10-3㎝/s，③-1中砂、③-2 圆砾层渗透系数为4.67×10-2㎝/s。具体见表1。

表1 岩土设计参数建议值

3 基坑支护方案

3.1 基坑工程特点

⑴本工程西侧局部两层地下室，紧邻碧洲园安置房（基坑边离红线约5m，基础形式为桩基），西侧地质情况依次为：杂填土，细沙10～17m，圆砾层15～17m，残积粘性土3～5m，相对隔水层残积粘性土深，其上各层土透水性强，基坑支护结构失效、土体过大变形对碧洲园小区影响严重。

⑵基坑开挖深度范围内揭露的地层主要为素填土、细砂层，基坑需采取相应支护措施后开挖。

⑶基坑开挖后，坑底揭露的地层主要为细砂层，下部存在具有承压性质的砂质砂层（③-1、③-2），基坑在无止水措施情况下，一层基坑总涌水量约为3159m3/d，二层基坑总涌水量约为47525m3/d，涌水量较大，需设置止水帷幕并对坑内井点进行降水。一层地下室范围止水帷幕建议伸入②-2 粉质粘土或②-3 淤泥质土层，二层地下室范围止水帷幕建议伸入④残积土黏性土层2m。

3.2 基坑支护形式比选

⑴采用半止水帷幕，降水过程中，碧洲园小区可能产生如下风险：基础下细沙层流失，地基沉陷；桩基负摩阻加大，桩基沉降增大；

⑵采用全止水帷幕，相对隔水层约在相对标高34m，普通的三轴搅拌桩成桩质量见图1～图3，三轴搅拌桩在进入砾砂层后成桩质量差，止水效果无法保证。本项目可选择的支护方式有：

图1 相对标高0～3m

图2 相对标高3～15m

图3 相对标高15～36m

⑴全套管全回转钻孔咬合桩、铣槽机地下连续墙，根据地质条件测算，地下连续墙支护每延米费用在8～10 万；

⑵CSM 工法桩+预应力锚索等，采用双轮铣工艺，间隔插型钢，根据地质条件测算每延米造价在1.8～2万，且施工较快。

根据工程勘察报告，结合经济与技术性，经专家论证通过，本工程采选用：CSM 工法桩+预应力锚索/锚管作为二层地下室范围的基坑支护形式。CSM 工法是一种创新性深层搅拌施工方法，结合液压铣槽机和深层搅拌技术，对场地原位土体与水泥浆进行搅拌，可用于止水帷幕、挡土墙、地基处理等，同时，该工法对地层的适应性高，可以切削坚硬地层（卵砾石地层、岩层）。

4 CSM 工法桩施工

⑴本工程二层地下室范围内的基坑支护形式为850mm 墙厚的等厚型钢混凝土水泥搅拌墙，搅拌墙内插H 700×300×13×20 的型钢，型钢间距 1200mm，型钢定长18m，CSM 工法水泥搅拌墙伸入残积土黏性土层2m。等厚型搅拌墙平面布置示意图见图4。

图4

⑵CSM 工法桩质量控制要点：

①垂直度控制：对场地进行加固处理（铺设3cm 厚钢板等）[1]，保证走机安全；CSM 工法桩机拼装、移位后，需使用经纬仪重新校正桩机立柱导向垂直度，运用铣削头内部的测斜仪，进行过程控制，保证墙体的垂直度不大于1/300。

②平面定位、铣削深度控制：双轮铣铣头定位于墙体中心线和每幅标线上，偏差允许值[-20mm，20mm]；铣削设备钻杆上做明显标记，确保墙底达到设计深度，偏差允许值[-50mm，100mm]。

③铣削/ 提升速度、固化液：铣进速度控制在0.5～1m/min；达到设计深度时，延续10s 左右，对墙体设计标高2～3m 以上范围重复提升一次，提升速度控制在1～2m/min 左右，以免形成真空负压，孔壁坍塌；提升成墙搅拌时，固化液拌制采用P.O42.5 级普通硅酸盐水泥，水泥浆液水胶比一般为1～1.2。

④设备移位：铣削式水泥土搅拌墙作业应采用跳幅施工方式，且相邻墙幅搭接长度取300mm[2]，如图5 所示。CSM 工法止水帷幕施工至转角部位时应采用十字搭接形式，对已成型墙体充分切割，再次进行成墙搅拌，确保冷接缝施工质量，如图6 所示。

图5

图6

⑤地下室主体施工完成且完成肥槽时，采用液压千斤顶进行拔除；型钢拔除专项方案应结合上部主体建筑平面定位，考虑上部外凸阳台、线条对吊车的影响，避免型钢无法拔除，造成经济损失。

5 工程实施效果

⑴工程进度：漳州玺院二层地下室范围采用CSM工法等厚水泥搅拌墙作为止水帷幕，此工法从机器进场到撤场施工长度近300m，工期一个月左右，效率较高，成墙效果好。见图7、图8。

图7

图8

⑵基坑监测数据：漳州玺院CSM 围护墙体的墙顶累计变形值均小于报警值，墙顶最大水平位移28mm，最大沉降位移13mm，墙身最大倾斜变形（见图9）、坑外地下水位变化比较稳定。监测数据表明，采用CSM 围护结构止水、挡土效果较好，能起到保护周边环境、保证基坑结构安全的作用。

图9 深度- 累计位移（mm)