CSM工法墻在某工程基坑支護(hù)中的應(yīng)用

CSM工法墻在某工程基坑支護(hù)中的應(yīng)用

Summary：CSM工法是一種創(chuàng)新性深層攪拌施工方法。此工藝源于德國寶峨公司雙輪切銑技術(shù)，是結(jié)合現(xiàn)有液壓銑槽機(jī)和深層攪拌技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的巖土工程施工新技術(shù)。本文以CSM工法樁在某某大街項目基坑支護(hù)中的應(yīng)用為實例，闡述了CSM工法樁的施工工藝和流程，以及施工質(zhì)量保證措施，通過實踐證明，本工法在基坑支護(hù)中的應(yīng)用效果明顯，并能有效降低工程造價。Keys：CSM工法、基坑支護(hù)、降低工程造價0.引言CSM是CutterSoilMixing（銑削深層攪拌技術(shù)）的縮寫，現(xiàn)已成為了一種新型工法的名稱，液壓銑槽機(jī)（俗稱雙輪銑）是由法國地基建筑公司發(fā)明，于1973年應(yīng)用于法國里昂市的一個地鐵車站的地下連續(xù)墻施工，是迄今為止技術(shù)最為先進(jìn)的地下連續(xù)墻施工設(shè)備。CSM工法墻成槽技術(shù)主要結(jié)合了深層攪拌技術(shù)的特點，可以作為支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)基坑開挖,成墻后在槽段內(nèi)插入H型鋼來承受開挖過程的彎矩。待基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成后，再將H型鋼用震動錘拔取出來，H型鋼可以再重復(fù)使用，有利于降低工程造價。1.工程概況本工程為某某大街項目基坑支護(hù)工程，工程位于39街,北邊近鄰規(guī)劃道路(在建)，南邊近鄰旅大街，東為建設(shè)四路，西為建設(shè)三路。場地東南角近鄰居南洋金谷小區(qū)。其它均鄰馬路。南邊旅大街路為由西向東單行線，不僅路窄，而且路面破損，施工期難負(fù)重任。場地內(nèi)基坑邊線離紅線最近處不到6米，最遠(yuǎn)處不到11米。此外場地內(nèi)共兩處布有防空洞。本工程水泥土墻厚0.80米、前墻深35米，延長1044米，后墻深18.5米，延長683米，總延長1727米。墻內(nèi)插入H型鋼:型鋼規(guī)格為H700*300*13*24,長18米,前墻間距600mm，后墻800mm。采用P.O42.5水泥。墻體28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.8MPa。采用CSM工法，水泥土攪拌墻每幅寬2.8m，厚800mm，搭接400mm，水泥摻量18%，水灰比1.2。28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8MPa。垂直度不大于0.5%。2.工程地質(zhì)概況場地內(nèi)各土層分層及各層力學(xué)指標(biāo)見下表：地層代號巖土名稱狀態(tài)及密度層厚層頂埋深(m)層頂標(biāo)高(m)maxminμ①雜填土松散~稍密3.700.301.420.0022.92~25.18②粉質(zhì)粘土軟塑3.200.401.810.50~3.7019.88~23.56②1粉質(zhì)粘土可塑2.000.401.060.70~3.8019.99~24.48③粉質(zhì)粘土軟塑6.601.703.860.30~5.4018.18~23.11④粉砂與粉質(zhì)粘土互層松散~軟塑2.900.601.395.60~9.8013.89~18.04⑤1粉砂稍密6.902.504.396.80~11.5012.19~16.94⑤2粉細(xì)砂中實16.808.9011.9610.30~15.407.68~13.21⑤2a粉質(zhì)粘土可塑0.600.300.4112.00~21.601.82~11.44⑤3粉細(xì)砂密實27.0014.9021.7819.40~29.60-6.15~4.02⑤3a粉質(zhì)粘土可塑0.800.300.4830.20~35.20-11.78~-6.02⑥礫砂密實2.000.000.8443.00~47.80-24.49~-19.07⑦1粉砂質(zhì)泥巖強(qiáng)風(fēng)化16.903.508.6044.20~48.10-24.89~-20.05⑦2粉砂質(zhì)泥巖中風(fēng)化13.906.409.2250.10~63.60-40.27~-26.75擬建場地內(nèi)地下水為上部滯水、承壓水及基巖裂隙水。場地內(nèi)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具有微腐蝕性。上部滯水賦存于場地內(nèi)人工填土層（地層代號：①）中，勘察期間測其穩(wěn)定水位在21.48~23.88m之間，大氣降水是其主要的補(bǔ)給來源，水量較小。該類型水受降雨影響，水位變化幅度一般在0.5～1.0m之間。承壓水賦存于砂層（地層代號：⑤1、⑤2、⑤3、⑥）中，勘察期間測其水位埋深5.40~5.80m，相對于標(biāo)高為17.75m~17.85m，平均水位為17.82m，水位變化幅度一般在3.0～4.0m之間，水量大，具承壓性，與長江水有密切的水力聯(lián)系，豐水季節(jié)，江水補(bǔ)給地下水，枯水季節(jié)，地下水補(bǔ)給江水，二者互補(bǔ)性強(qiáng)。根據(jù)本次對擬建場地抽水試驗報告結(jié)果，場地內(nèi)砂層滲透系數(shù)K為18.40m/d，影響半徑R為199m。基巖裂隙水賦存于場地基巖裂隙之中，水量較小，本次勘察未測得其水位。3.CSM工法樁施工流程3.1.CSM工法樁設(shè)備選型CSM法墻施工設(shè)備系統(tǒng)組成如下圖3.2.CSM工法墻施工流程3.3.CSM工法墻施工步驟3.3.1.導(dǎo)槽開挖1、導(dǎo)槽用于匯集多余的泥漿，開挖寬度為1.0m，深度1.5m，內(nèi)外兩側(cè)用HN700×300H型鋼作為導(dǎo)墻及后期插入H型鋼的定位構(gòu)件，導(dǎo)墻內(nèi)邊線應(yīng)在一條線上，每間隔2～3m用鋼筋橫向加固，導(dǎo)墻外側(cè)應(yīng)用粘土填實。2、根據(jù)控制點和控制軸線，測放導(dǎo)墻的中心線，導(dǎo)墻的中心線應(yīng)和連續(xù)墻中心線重合，中心線允許偏差為±10mm。導(dǎo)墻寬度應(yīng)比連續(xù)墻設(shè)計厚度加寬50mm，其凈距允許偏差為±10mm。3、導(dǎo)墻轉(zhuǎn)角處要焊接牢固，施工過程中，應(yīng)及時校正導(dǎo)墻的定位尺寸，傾斜度偏差不大于0.5%。4、導(dǎo)墻上的泥土應(yīng)及時清除，保證定位標(biāo)志清晰。3.3.2.鉆機(jī)就位1、CSM鉆機(jī)就位前，應(yīng)用儀器復(fù)核墻寬的定位線，防止堆積土體的擠壓或附近成墻的擾動，造成定位點移位。2、CSM鉆機(jī)就位時，分別在機(jī)前和機(jī)側(cè)用吊錘觀察，指揮調(diào)整機(jī)架的垂直度，定位后，用吊錘和水平尺及時進(jìn)行檢查復(fù)測，鉆頭對位偏差不得大于20mm。3、鉆頭的寬度不小于設(shè)計墻體寬度，墻體偏差不大于50mm，成墻深度不小于設(shè)計墻深，機(jī)架垂直度偏差不大于1/250。待鉆頭下鉆至設(shè)計標(biāo)高深度時，再次檢查并調(diào)整鉆桿垂直度。4、CSM的成墻順序為1、3、5……或其它跳挖形式，相鄰單元之間搭接成墻，最后形成平整的連續(xù)致密的等厚度水泥土連續(xù)墻。3.3.3.水泥漿制備及注入1、制漿設(shè)備與樁機(jī)同時進(jìn)場與安裝，它是由供水供灰計量系統(tǒng)與立式攪拌機(jī)及泥漿泵組成，按預(yù)定好的水泥漿液配合比設(shè)定，起動電源，自動按量供水供灰進(jìn)行攪拌，水泥漿液制作完成后，根據(jù)施工的需求，起動泥漿泵送漿施工。2、本工程依據(jù)施工工藝要求采用現(xiàn)場自攪水泥漿液。水泥漿液主要材料為水泥選用普通硅酸鹽水泥和自來水，水泥標(biāo)號為42.5級；水泥應(yīng)抽樣送檢，復(fù)試合格后方可使用，嚴(yán)格控制水灰比及水泥摻量。水泥漿液的水灰比為1.2，每幅CSM攪拌墻水泥用量為7噸（摻量約為18%，墻深17.2米）。施工過程中，泵壓維持在0.4～0.5MPa。水泥漿制作工藝流程圖3.3.4.下鉆攪拌1、鉆頭攪拌持續(xù)性深入地下，在刀盤攪動銑破土層結(jié)構(gòu)的同時，泵送水泥漿體至鉆頭底部與銑破松散的土層充分?jǐn)嚢?。刀盤的旋轉(zhuǎn)方向可隨時變換，一般采用自內(nèi)向外的轉(zhuǎn)動方式。鉆頭下鉆速度和泵送水泥漿的體積按照設(shè)計配比進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。2、下鉆速度約50～80cm/min，提升速度約80～100cm/min。3、本工程采用下鉆成墻的單階模式，鉆頭下鉆入土同時泵送水泥漿，切削、攪拌、液化和均勻一體成墻，下鉆過程泵入所摻水泥總量的70%。下鉆和攪拌提升和攪拌3.3.5.連續(xù)成墻CSM水泥攪拌墻的成墻順序為1、3、5……或其它跳挖形式，相鄰單元之間搭接400mm成墻，最后形成平整的連續(xù)致密的等厚度水泥土連續(xù)墻。3.3.6.芯材安放1、涂刷減摩劑1）減摩劑重量配合比為氧化石蠟：陽離子乳化劑：OP：助乳劑：防銹劑：水=15:1.3:0.8:2:2：65。2）清除H型鋼表面的污垢及鐵銹。3）減摩劑必須用電熱棒加熱至完全熔化，用攪棒攪拌時感覺厚薄均勻，才能涂敷于H型鋼上，否則涂層不均勻，易剝落。4）如遇雨天，型鋼表面潮濕，先用抹布擦干其表面后涂刷減摩劑。不可以在潮濕表面上直接涂刷，否則將剝落。5）如H型鋼在表面鐵銹清除后不立即涂減摩劑，必須在以后涂料施工前抹去表面灰塵。6）型鋼表面涂上涂層后，一旦發(fā)現(xiàn)涂層開裂、剝落，必須將其鏟除，重新涂刷減摩劑。7）基坑開挖后，設(shè)置支撐牛腿時，必須清除H型鋼外露部分的涂層，方能電焊。地下結(jié)構(gòu)完成后撤除支撐，必須清除牛腿，并摩平型鋼表面，然后重新涂刷減摩劑。8）澆筑冠梁時，埋設(shè)在梁中的H型鋼部分必須用10mm厚泡沫塑料片包裹好。使型鋼與砼隔離良好，以利型鋼拔除。2、插入型鋼攪拌樁施工完畢后，吊機(jī)應(yīng)立即就位，準(zhǔn)備吊放H型鋼。H型鋼使用前，在距其頂端15cm處開一個中心圓孔，孔徑約8cm，并在此處型鋼兩面加焊兩塊各厚1cm的加強(qiáng)板，其規(guī)格為450mm×450mm，中心開孔與型鋼上孔對齊。根據(jù)設(shè)計單位提供的高程控制點，用水準(zhǔn)儀引放到定位型鋼上，根據(jù)定位型鋼與H型鋼頂標(biāo)高的高度差，在型鋼兩腹板處外側(cè)焊好吊筋（φ12線材），誤差控制：1）在±5cm以內(nèi),型鋼插入水泥土部分均勻涂刷減摩劑。2）安裝好吊具及固定鉤，然后用25噸吊機(jī)起吊H型鋼，用線錘校核其垂直度。3）在溝槽定位型鋼上設(shè)H型鋼定位卡，固定插入型鋼平面位置，型鋼定位卡必須牢固、水平，然后將H型鋼底部中心對正樁位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內(nèi)，采用線錘控制垂直度。型鋼定位示意圖4）型鋼插入左右誤差不得大于10mm，宜插在靠近基坑一側(cè)，垂直度偏差不得大于1/150，底標(biāo)高誤差根據(jù)頂標(biāo)高誤差控制不得大于50mm。3、型鋼拔除主體結(jié)構(gòu)施作完畢且恢復(fù)地面后，開始拔除H型鋼，采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁，起拔回收H型鋼。H型鋼拔出后及時對樁體內(nèi)部空隙填充黃砂封孔，以控制變形量。4.CSM工法墻質(zhì)量保證措施1、CSM工法墻正式施工前,在現(xiàn)場進(jìn)行2幅試成墻，以確定及調(diào)整各項施工工藝參數(shù)。2、采購名牌廠家水泥，現(xiàn)場采用水泥罐，確保水泥質(zhì)量。3、施工作業(yè)面除填平筑牢外，下面鋪設(shè)路基箱，使成墻機(jī)成墻時，其平整度和機(jī)架的垂直度不變，確保墻體垂直度偏差不大于0.5%，墻體位置偏差不大于50mm。4、墻體水泥土質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)為：28天無側(cè)限搞壓強(qiáng)度為0.8MPa。檢驗方法為鉆芯取樣。鉆芯間距不大于50米，鉆芯取樣孔均布基坑周邊。（取完芯后及時用水泥漿充填）。單孔取樣標(biāo)準(zhǔn)為：厚度小于3米的土層:取1組試塊厚度大于3米的土層:取2組試塊厚度小于10米的土層:取3組試塊每個試塊包括3個抗壓試件。5.成墻效果及監(jiān)測本工程基坑支護(hù)完成后，在地下室結(jié)構(gòu)施工過程中未發(fā)現(xiàn)滲漏情況，墻體止水效果較好。在施工期間對深基坑支護(hù)水泥土墻的水平位移和周邊道路沉降量進(jìn)行了監(jiān)測。在監(jiān)測過程可以看出，深基坑開挖卸荷后，水泥土墻的水平位移不斷的加大，最后趨于基本穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定后水泥土墻頂?shù)淖畲笏轿灰茷?.7mm，周邊道路最大累計沉降值為1.65mm，均滿足規(guī)范和保護(hù)周邊環(huán)境的要求。6.結(jié)語通過CSM工法在某某大街基坑支護(hù)中的成功實施表明:CSM