摘要：文章以北京市昌平區(qū)某住宅項目中的深基坑支護工程為實例，首先介紹采用CSM（雙輪銑深攪）工法施工的水泥土攪拌墻的技術(shù)要求及作業(yè)條件；其次提出具體的施工方案及工藝；最后通過強度試驗、滲透性試驗、水壓力監(jiān)測等手段，驗證CSM工法施工的水泥攪拌墻在北京地區(qū)深基坑支護工程中應(yīng)用的可行性和可靠性，并探討了CSM工法施工的水泥土攪拌墻的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：CSM工法；水泥攪拌墻；基坑加固；止水帷幕" ；防滲墻 ； 基坑圍護

中圖分類號：TU753" " " " "文獻標(biāo)識碼：A" " " "文章編號：1674-0688（2024）02-0109-05

0 引言

隨著國內(nèi)基坑工程向地下空間的進一步開發(fā)和國家對地下水保護政策的加強，近年來深基坑工程止水帷幕的應(yīng)用逐漸增多。傳統(tǒng)基坑止水帷幕施工工藝如SMW（三軸攪拌樁）工法、TRD（水泥加固土連續(xù)墻）工法在施工深度控制、地質(zhì)條件適應(yīng)性、施工效率、環(huán)保要求等各個方面均存在一定的問題，行業(yè)需要探索新的工藝和工法，以適應(yīng)國內(nèi)深基坑工程止水帷幕、圍護結(jié)構(gòu)等施工的需要。CSM（雙輪銑深攪）工法是一種新型、高效、環(huán)保的等厚度水泥土攪拌墻施工技術(shù)，它結(jié)合了現(xiàn)有液壓銑槽機和深層攪拌技術(shù)的優(yōu)點，并在此基礎(chǔ)上進行了創(chuàng)新。CSM工法目前在國外已有廣泛應(yīng)用，國內(nèi)也出現(xiàn)了一些工程案例，但相關(guān)研究文獻較少。邱紅臣等［1］研究國產(chǎn)XCM80雙輪銑削攪拌機的相關(guān)參數(shù)和性能，總結(jié)相關(guān)施工裝備的技術(shù)創(chuàng)新情況，驗證其在工程應(yīng)用中的可靠性。李國斌等［2］結(jié)合失敗案例，分析探討雙輪銑深層攪拌水泥土施工技術(shù)的優(yōu)點和不適用情形并提出解決方法。牛潔雯等［3］結(jié)合施工實踐，從雙輪銑深攪工藝、施工方法、質(zhì)量控制、工藝優(yōu)勢等方面詳細(xì)介紹CSM技術(shù)。本文在上述研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實例，通過技術(shù)分析、測量監(jiān)測、試驗驗證等手段，研究采用CSM工法施工水泥土攪拌墻的效率和可靠性，為下一步的技術(shù)推廣和工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 項目簡介

1.1 工程概況

本基坑支護工程位于北京市昌平區(qū)東小口鎮(zhèn)地鐵8號線車輛段東南角，回南北路以北，科星西路以西，地鐵8號線平西府站以東，為公共租賃住房項目。場地西側(cè)為在建的BS-3停車樓，北側(cè)為公園悅府小區(qū)配套公建，東側(cè)為公園悅府小區(qū)的主入口。

擬建基坑?xùn)|西凈長209.5 m，南北凈寬28.4 m，面積約5 950 m2?；又ёo為臨時結(jié)構(gòu)，施工完成后使用年限為1年。開挖深度標(biāo)準(zhǔn)段為16.135 m，局部加深最深為17.635 m，基坑側(cè)壁安全等級為一級。結(jié)構(gòu)施工過程中基坑周邊2～4 m的范圍內(nèi)最大荷載為30 kPa，嚴(yán)禁超限堆載，基坑肥槽為0.8 m。

基坑采用“止水帷幕+樁撐”體系，止水帷幕采用CSM工法施工，水泥土攪拌墻設(shè)計厚度為700 mm，最大設(shè)計深度為28 m，支護樁采用鉆孔灌注樁，基本參數(shù)為[?]1 000@1 500*25.5 m，支護樁和冠梁混凝土強度等級均為C25，冠梁位于地面以下500 mm處，在冠梁迎土側(cè)設(shè)置240 mm厚、1 000 mm高的M20水泥砂漿磚砌擋土墻，擋土墻設(shè)置構(gòu)造柱及壓頂梁。深基坑支護工程圍護結(jié)構(gòu)剖面圖見圖1。

1.2 水文地質(zhì)情況

本場地屬于北運河水系，擬建場地內(nèi)無地表水。根據(jù)相關(guān)巖土工程勘察報告，場地內(nèi)第一層潛水初見水位埋深為6.00～6.30 m，初見水位高程為33.47～34.30 m；穩(wěn)定水位埋深為4.60～4.90 m，穩(wěn)定水位高程為34.87～35.70 m；主要含水層為②黏質(zhì)粉土-砂質(zhì)粉土，年變化幅度一般為1.00～2.00 m。第二層承壓水初見水位埋深為10.30～10.50 m，初見水位高程為29.47～29.80 m；穩(wěn)定水位埋深為5.20～5.30 m，穩(wěn)定水位高程為34.57～35.00 m；承壓水頭高度為5.1～5.2 m；主要含水層為④層細(xì)砂。第三層承壓水初見水位埋深為15.80～15.90 m，初見水位高程為23.97～24.40 m；穩(wěn)定水位埋深為6.10～6.20 m，穩(wěn)定水位高程為33.67～34.10 m；承壓水頭高度為9.7 m；主要含水層為⑥層細(xì)砂。

2 技術(shù)要求及作業(yè)條件

2.1 技術(shù)要求

本項目要求止水帷幕的厚度不小于700 mm，幅間咬合搭接不小于300 mm，底邊最大埋深為28 m；止水帷幕28 d齡期無側(cè)限抗壓強度不小于0.8 MPa，止水效果滲透系數(shù)不大于1.0×10-7 cm/s。水泥為強度等級不低于P.042.5級的普通硅酸鹽水泥，止水帷幕漿液水泥用量不小于580 kg/m3，穩(wěn)定液膨潤土用量不小于50 kg/m3。

2.2 作業(yè)條件分析

（1）場地作業(yè)空間不足，設(shè)備選型需考慮作業(yè)條件的限制?；游鱾?cè)緊鄰在建BS-3停車樓，基坑支護結(jié)構(gòu)距離BS-3結(jié)構(gòu)外皮2.3 m，基坑北側(cè)為地鐵8號線區(qū)間正線隧道，基坑支護結(jié)構(gòu)外邊線距離地鐵區(qū)間正線圍護結(jié)構(gòu)3.5 m。施工設(shè)備地上作業(yè)空間小，對地下連續(xù)墻定位及控制精度要求高，施工要求嚴(yán)格控制對地層的擾動。

（2）水文地質(zhì)條件差，基坑施工對止水帷幕的止水效果要求高?；铀趫龅氐牡叵滤惠^高，穩(wěn)定地下水位埋深約4.6 m，承壓水水位埋深約16 m，基坑最大開挖深度為17.635 m，坑底進入地下承壓水位約1.6 m，地下水頭壓力較大。場地內(nèi)潛水、承壓水含水層主要是黏土層和砂層，土層自穩(wěn)能力差，因此基坑施工對止水帷幕的止水效果要求高。

（3）施工工藝及設(shè)備選型需要綜合考慮施工效率、控制精度、施工質(zhì)量、環(huán)保等要求，需要與業(yè)主、設(shè)計方及設(shè)備廠家一起進行方案比選，綜合確定具備最優(yōu)效益的方案。

3 施工方案及工藝

3.1 方案確定與設(shè)備選型

經(jīng)與各參建方進行多次溝通和方案比選，基坑止水帷幕施工方案最終確定為采用CSM工法施工的700 mm厚水泥土攪拌墻。設(shè)備選型采用TX-10/55型液壓銑削攪拌鉆機，主機及相關(guān)配套設(shè)備規(guī)格型號見表1。

3.2 工藝流程及技術(shù)要點

CSM工法施工的水泥土攪拌墻的工藝流程如圖2所示。

3.2.1 測量放線

根據(jù)本工程的施工總平面軸線控制網(wǎng)，選用極坐標(biāo)法進行建筑物定位放線測量，測量要點如下。

（1）為便于施工測量，根據(jù)甲方移交的測量控制點坐標(biāo)，在場地內(nèi)布設(shè)下一級測量的控制樁點和控制線，形成測量控制網(wǎng)。測量儀器選擇全站儀，測量精度控制在±2 mm內(nèi)。

（2）測量控制點應(yīng)設(shè)置在堅實不變形的地基上，同時避開各類地下管線，盡量遠(yuǎn)離坑洞、料場及臨時設(shè)施，測量控制點應(yīng)采用混凝土結(jié)構(gòu)或加鋼護筒保護。

（3）在水泥土攪拌墻外1.0 m或1.5 m處設(shè)一道控制線，作為泥漿溝、墻體位置的控制依據(jù)。

（4）測量完成的坐標(biāo)點位，只有經(jīng)總包單位、監(jiān)理單位查驗合格后，才能進行下一道工序。

（5）在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置3個高程控制點，施工前先復(fù)測高程控制點，確定無誤后方可使用?；油谕脸尚秃笠约罢麄€基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工完畢后，應(yīng)分別復(fù)核校正。

3.2.2 場地平整及開挖導(dǎo)槽

根據(jù)設(shè)計點位要求，在地面放樣并定位導(dǎo)槽開挖輪廓線，將導(dǎo)槽開挖作業(yè)范圍內(nèi)的場地進行平整或硬化，硬化范圍根據(jù)機械設(shè)備需要的作業(yè)空間綜合考慮后確定，總體不小于10㎡。設(shè)備行走和作業(yè)范圍內(nèi)的場地地基的堅實程度必須滿足作業(yè)要求，避免因地基沉降而導(dǎo)致設(shè)備傾斜、傾覆，必要時可提前進行混凝土硬化或在地面鋪設(shè)厚鋼板。導(dǎo)槽機械開挖前，地面以下0.6 m范圍內(nèi)采用人工配合風(fēng)鎬等設(shè)備的方式進行清理，避免損壞地下管線。導(dǎo)槽寬度為1 m，深度為1.5～2 m。

3.2.3 設(shè)備就位

將設(shè)備銑頭定位在設(shè)計標(biāo)線上，偏差控制在±3 cm范圍內(nèi)，垂直度控制在3‰范圍內(nèi)。通過在導(dǎo)桿上的標(biāo)示刻度控制銑頭下沉深度，通過樁中心線和樁邊線2根固定線控制樁軸線。

3.2.4 水泥漿液配制

漿液配制采用強度等級不低于P.042.5級的普通硅酸鹽水泥，等厚度水泥土攪拌墻水泥漿液的水泥用量不小于580 kg/m3，穩(wěn)定液膨潤土用量不小于50 kg/m3，水泥漿的水灰比控制在0.8～2.0。為防止?jié){液離析，放漿前必須攪拌30 s后再倒入存漿桶；漿液性能試驗指標(biāo)為比重、黏度、穩(wěn)定性以及初凝和終凝時間。凝固體的物理性能試驗指標(biāo)為抗壓、抗折強度?，F(xiàn)場質(zhì)檢員對水泥漿液進行比重檢驗，監(jiān)督漿液質(zhì)量和存放時間，水泥漿液隨配隨用，攪拌機和料斗中的水泥漿液需不斷攪動。施工中使用的水泥漿液需經(jīng)過嚴(yán)格過濾，過濾方法為在灰漿攪拌機與集料斗之間設(shè)置過濾網(wǎng)。漿液存放的有效時間應(yīng)符合以下規(guī)定：當(dāng)氣溫在10 oC以下時，不宜超過5 h；當(dāng)氣溫在10 oC以上時，不宜超過3 h；漿液溫度控制在5～40 oC，超出規(guī)定應(yīng)廢棄。

3.2.5 銑削下鉆攪拌

開動設(shè)備，緩慢下降銑頭使其與地基土體接觸，按規(guī)定要求注漿、供氣。將銑輪的旋轉(zhuǎn)速度控制在25～30 r/min，銑頭下沉速度控制在0.2～1.0 m/min。銑頭掘進至設(shè)計深度時，在墻底深度以上2～3 m的范圍保持10 s左右，并且重復(fù)提升1～2次，重復(fù)提升的作用是清除墻體沉渣，保持墻底槽體的輪廓。在攪拌狀態(tài)下，將銑輪速度控制在20～27 r/min，緩慢提升銑頭，提升速度控制在1.0～1.5 m/min；注意避免在銑頭提升過程中形成真空負(fù)壓，使孔壁坍陷，影響墻體質(zhì)量。

3.2.6 提鉆噴漿攪拌成墻

當(dāng)銑頭即將鉆進至設(shè)計深度時，應(yīng)放慢轉(zhuǎn)進速度，加強測量，到達預(yù)定深度后，準(zhǔn)備提鉆。提鉆時應(yīng)保持噴漿，漿液水灰比需滿足設(shè)計要求，提鉆速度不應(yīng)大于0.5 m/min，確保水泥土攪拌均勻和成墻效果達到要求。

3.2.7 墻體連接

每幅墻體之間的連接咬合是地下連續(xù)墻施工的關(guān)鍵工序，必須保證連接處的墻體攪拌充分、均勻。墻體之間咬合帶搭接長度不小于300 mm，轉(zhuǎn)角處搭接為500～800 mm，嚴(yán)格控制上下幅墻體之間的連接質(zhì)量。根據(jù)本項目的水泥土攪拌墻的布置，按一個起點連續(xù)施工至終點的順序成槽，與地鐵相鄰段成槽時，采用跳打施工，其他部分可采用連續(xù)施工，每幅槽段的搭接時間不超過48 h，以免出現(xiàn)冷縫。墻體連接布置圖如圖3所示。

3.2.8 場地清理

當(dāng)銑削刀具提離地面一定距離后（一般為3 m以上），將余料導(dǎo)回至溝槽內(nèi)補充填墻料。多余的混合料需及時清理至指定地點存放或外運，避免在場地內(nèi)凝結(jié)而影響下一循環(huán)的施工。

4 施工效果分析

4.1 水泥土攪拌漿液試塊強度試驗

按照預(yù)先設(shè)定的試驗方案，在銑削式水泥土攪拌墻的長度方向取3個位置（墻體頂部、底部和中部）的漿液制作試塊，每個位置制作3組水泥土試塊，每組有3個抗壓試件，分類別進行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，然后進行28 d無側(cè)限抗壓強度檢測，試塊的強度指標(biāo)為1.03～1.26 MPa，滿足設(shè)計方案中強度≥0.8 MPa的要求。

4.2 水泥土攪拌墻原位鉆孔取芯強度試驗

水泥土攪拌墻成墻后，按照實驗方案對墻體進行取芯試驗。首先對需要取芯的位置進行編號分組，分2組進行現(xiàn)場取芯，第一組在成墻并養(yǎng)護28 d時取芯，共取3組，每組3個試件；第二組在成墻并養(yǎng)護45 d時取芯，共取3組，每組3個試件。檢查試件的顏色、長度、水泥土拌合的均勻性等，未發(fā)現(xiàn)斷層且芯材色澤勻稱，經(jīng)檢測，成墻28 d和成墻45 d時墻身取芯部位的無側(cè)限抗壓強度代表值分別為0.93～1.31 MPa和0.97～3.55 MPa，均滿足設(shè)計強度要求。

4.3 水泥土攪拌墻滲透性試驗

水泥土攪拌墻滲透性系數(shù)采用鉆孔注水試驗方法確定。選用上述2組取芯孔進行原位壓水試驗，測定墻體的滲透系數(shù)。每個孔位隔5 m進行一次壓水滲透性試驗，實測滲透系數(shù)均小于1.0×10-7 cm/s，滿足設(shè)計要求。

4.4 地層孔隙水壓力監(jiān)測

基坑開挖階段，在基坑內(nèi)、外側(cè)同時埋設(shè)孔隙水壓力監(jiān)測計進行地層孔隙水壓力監(jiān)測，基坑內(nèi)側(cè)水壓監(jiān)測計埋設(shè)深度分別為6 m、12 m、18 m，基坑外水壓監(jiān)測計埋設(shè)深度分別為6 m、9 m、18 m、21 m。井點降水開啟后，基坑內(nèi)的水壓變動明顯，基坑外側(cè)水壓基本不變，井點降水3～4 d后，基坑內(nèi)側(cè)水壓為0 MPa，基坑外側(cè)水壓穩(wěn)定不變。實際開挖記錄的基坑內(nèi)情況為坑底無積水，止水帷幕止水效果良好?；铀畨罕O(jiān)測點布置平面圖如4所示。

以上試驗結(jié)果全部滿足設(shè)計要求，工程質(zhì)量達標(biāo)。在基坑開挖階段，坑內(nèi)無積水，支護系統(tǒng)安全穩(wěn)定，施工過程順利。

5 CSM工法施工的水泥土攪拌墻的應(yīng)用前景

CSM工法施工的水泥土攪拌墻及其施工設(shè)備與傳統(tǒng)的SMW（三軸攪拌樁）、TRD（水泥加固土連續(xù)墻）相比有明顯優(yōu)勢，彌補了國內(nèi)目前水泥土深攪技術(shù)的不足，該工藝的推廣和應(yīng)用前景廣泛。

（1）CSM工法控制精度高，CSM工法施工的攪拌墻質(zhì)量可靠，沒有“冷縫”，連續(xù)墻體整體性好，抗?jié)B能力強，目前其他成熟的工藝設(shè)備無法做到。

（2）CSM工法施工的地下連續(xù)墻的厚度可達0.7～1 m，國內(nèi)已出現(xiàn)成墻厚度為1.5 m、墻幅寬2.8～3.0 m的施工記錄。設(shè)備主機采用履帶式或步履式底盤，液壓柴油驅(qū)動系統(tǒng)，可360°旋轉(zhuǎn)，應(yīng)用靈活，便于轉(zhuǎn)角施工。

（3）該技術(shù)具有地層適應(yīng)能力強、施工速度快、成墻質(zhì)量高等優(yōu)點，特別適合在復(fù)雜地層中使用，尤其適用于深度在80 m以內(nèi)的深基坑工程，符合目前國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展形勢。

（4）CSM水泥土攪拌墻可與“H”形鋼結(jié)合使用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)地下連續(xù)墻?；庸こ掏瓿珊罂苫厥铡癏”形鋼重復(fù)使用，減少資源消耗，降低工程成本［4］。

（5）CSM工法應(yīng)用于地下軌道交通工程的地鐵車站、換乘站、盾構(gòu)進出洞的土體加固及基坑支護工程，能提高項目的施工效率，降低施工安全風(fēng)險；該技術(shù)可拓展應(yīng)用于防滲墻施工、地基土加固和改良等工程領(lǐng)域。

6 結(jié)語

本文通過對北京地區(qū)某深基坑支護工程中CSM工法施工的水泥土攪拌墻的應(yīng)用及其效果進行分析，為下一步的技術(shù)推廣和工程應(yīng)用積累經(jīng)驗和提供理論支持。因為國內(nèi)相關(guān)技術(shù)文獻較少，所以CSM工法相關(guān)技術(shù)的可靠性方面還需要更多的研究驗證，以推動其不斷走向成熟。將來可重點關(guān)注以下2個方面。

（1）CSM工法所需的鉆桿高度可達60 m以上，因此設(shè)備的穩(wěn)定性較低，在市區(qū)、機場、軌道交通沿線等安全等級較高的地段施工時存在一定的安全隱患，而且其配套設(shè)備較多，不太適用于工程規(guī)模較小的項目施工。后續(xù)需要進一步研究設(shè)備整合優(yōu)化的可能性，以提升設(shè)備對地上、地下環(huán)境的適應(yīng)性。

（2）CSM工法適用于大多數(shù)地質(zhì)情況，與國內(nèi)現(xiàn)有的成熟技術(shù)相比具有較大優(yōu)勢，但其施工設(shè)備在遇到巖石尤其是硬巖地層施工時，適應(yīng)性問題還未得到完全解決，需要結(jié)合硬巖掘進的相關(guān)技術(shù)，進一步研究CSM工法施工設(shè)備對特殊地層的適應(yīng)性。

7 參考文獻

［1］邱紅臣，閆志剛，蘇陳.CSM工法在上海地區(qū)超深攪拌墻工程中的應(yīng)用［J］.建筑機械，2023（3）：65-68.

［2］李國斌.雙輪銑深層攪拌水泥土（CSM工法）施工技術(shù)研究探討［J］.福建建材，2017（2）：86-88.

［3］牛潔雯，程月紅，須立杰.CSM水泥土攪拌墻施工技術(shù)［J］.建筑施工，2017，39（9）：1318-1320，1329.

［4］吳海艷，林森斌.CSM工法在深基坑支護工程中的應(yīng)用［J］.路基工程，2013（2）：168-173.