0 引言

常见的止水帷幕有高压旋喷桩、深层搅拌桩止水帷幕，旋喷桩止水帷幕，近年来出现了螺旋钻机素砼或压浆止水帷幕。随着科技的发展，基坑止水帷幕施工相应的支持设备从简单的机械钻机发展到今天品种繁多的电液一体化的现代钻机，近年国内新兴的CS-M双轮铣电液- - 体化钻机就是其中一种，它即可施工基坑止水帷幕水泥土搅拌墙,又可在墙内加入钢筋笼形成集止水、挡土、抗压一体的地下连续墙。CS-M 双轮铣水泥土搅拌墙施工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。与其他深层搅拌工艺比较，CS-M 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)，振动小，噪音低。

1 工程概况

1.1 止水帷幕情况

工程基坑周边采用双轮铣深搅墙落地式隔水帷幕。搅拌墙每幅槽段施工长度2800mm，每一幅槽段两侧套切搭接长度不小于300mm，墙厚度为800mm。止水帷幕平面布置见下图1：

图1 止水帷幕平面布置图

1.2承压水与土质分布情况

场地有潜水层、隔水层和承压水层，其中，潜水层厚度约20m，第一承压含水层⑧2粉土，根据勘察钻孔剖面图，第一承压含水层顶板埋深最浅在20m，本基坑已在抽取第一承压含水层。第二承压含水层⑨2层埋深约24m，塔楼深坑降水井已在抽取该层承压水。相对隔水层4.2米，第三承压含水层⑪2埋深约36.0m。水头埋深约5.8m，相对隔水层3米，CSM搅拌桩切断第三承压含水层。水层分布图见下图2：

图2 水层分布图

工程场地内各土层地基承载力特征值详见下表1：

表1 土层地基承载力

1.3不良地质作用

根据天津市区域地质资料结合现场调查综合分析，场地内除存在由于长期超采地下水引起的地面沉降和地震时可能引起的饱和粉（砂）土液化地质灾害外，其它地质灾害如崩塌、滑坡、泥石流、地陷等事故。

天津市是华北地区地面沉降最严重的地区。据历史水准点资料，1923 年天津市开始出现地面沉降，1958～1966 年沉降中心逐渐形成，1967～1985 年沉降急剧发展，1986年后进入沉降治理阶段，1993 年以后大部分地区沉降明显减缓。根据1985 年以来的观测资料，区域地面沉降整体呈减小趋势，年均沉降速率的变化情况具体见图3。

图3 近5年天津市主要地面沉降区域年均沉降变化趋势图

根据2019年地面沉降监测资料，勘察场地所在市区1985～2019 年地面沉降量为500～1200mm，场地所在的河东区2019 年年均地面沉降7mm。

地面沉降主要是由于长期超采地下水引起的缓变形灾害，有一定的滞后性。天津市于1985 年已开始开展控制地下水开采，市区地下水开采早已禁止多年，所以地面沉降正在逐年减小，对本工程建设影响小。

1.4特殊性岩土

根据本次勘察结果分析，勘察范围内除地表分布人工填土特殊性岩土外，无其它类型的特殊岩土分布。

本场地内人工填土厚度一般为2.10～4.70m，主要由上部的杂填土（地层编号①1）和下部素填土（地层编号①2）。杂填土松散杂乱，分布不稳定；素填土土质均匀性差，软硬不均。人工填土属于开挖基坑时的挖除土层，对工程长期影响小，但其对本工程基坑支护及止水有一定的影响，特别是杂填土厚度较大的区域基坑支护设计和施工时应注意加强支护、止水措施。

2 工程重难点分析及措施

本工程重难点包括对水泥土搅拌墙垂直度和密实度的控制，对铣削头上提阻力的消减，保证铣削头向下的轴向压力已经突发性停电所带来的安全隐患，已下从人机料法环五个层面提供措施解决问题。具体措施见下表2：

表2 重难点分析及解决措施

3 测量重点

1.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。

2.熟悉和了解地面建筑物的布局、定位依据、定位条件及建筑物的主要轴线等。

3.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。

4.根据设计图纸上提供的坐标点，采用全站仪或经纬仪进行测设，并将控制点的方向标记投测到周围的建筑物或围墙上。

5.主要坐标控制点测设后，在周围建筑物或围墙上用油漆及时做好标记，建立整个施工场地的平面控制网。

6.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。

4 CSM工法施工

4.1CSM工艺流程

CSM 工法双轮铣水泥搅拌墙工艺流程包括：场地清理与备料、测量放线、设备安装调 试、开沟铺板、移机定位、铣削掘进搅拌、浆液及气体制备、输送、回转搅拌提升、成墙移 机、安装芯材(型钢柱)。总体流程可分为施工准备及施工造墙两个阶段。具体如下图4所示：

图4 CSM工法工艺流程

4.2双轮铣水泥土搅拌墙施工顺序

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，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。双轮铣水泥土搅拌墙施工顺序采用两种方式，方式1为顺槽式单孔全套打复搅式套叠形见下图5，方式2为往复式双孔全套打复搅式标准形如下图6所示:

图5 顺槽式单孔全套打复搅式套叠形

图6 往复式双孔全套打复搅式标准形

经比较分析本工程施工采用往复式双孔全套打复搅式成桩施工。

4.3关键工作

4.3.1障碍物清理

该围护要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物进行探测清理，以保证施工顺利进行。

4.3.2测量放线

根据业主提供坐标基准点、总平面布置图、围护工程施工图。项目部按图放出桩位控制线，设立临时控制桩，做好技术复核单，在公司专业人员复核无误后提请总包及监理业主验收。

4.3.3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。

4.3.4CSM工法机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板，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；水泥土搅拌墙定位偏差应小于50mm。成墙后水平偏位不得超过20mm，深度不得小于设计墙深且不得大于墙深100mm，墙身垂直度偏差不得超过1/400。

特别说明：水泥浆液配比须根据现场试验进行修正，设计参考配比范围为：

水泥掺量：20%，即360kg/m³；

水泥标号：普通硅酸盐水泥P.O42.5

水灰比：0.8～1.0，具体根据试成墙情况进行调整。

根据围护施工的特点, 水泥土配比的技术要求如下:

⑴设计合理的水灰比，使其确保水泥土的强度。

⑵水泥掺入比的设计，必须确保水泥土强度，降低土体置换率，减轻施工时对环境的扰动影响。

（3）水泥土搅拌墙施工时，每幅墙做一组 70.7×70.7×70.7mm 的试块，每组试块包括六个抗压试块，自然条件下养护28天，送检测中心做抗压试验。

4.3.5制备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，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。

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。

铣进搅拌

采用两喷两搅成桩工艺

A第一次钻进搅拌喷水（钻进困难时喷气，若不困难关闭气阀）：铣头正转，进入砂土层时每钻进5米上下复搅1米。

⑴开始钻进时，喷水、下沉至黏土层与粉土粉砂互层面（地面以下35m），速度：0.5m/min；

⑵地面以下10m开始喷射浆液，搅拌钻进至地面以下40m，速度：0.5m/min，

⑶继续钻进至设计标高（地面以下47m），速度：0.1m/min。

⑷复搅喷浆液8次，每次2min。复搅步骤：①铣进5米后向上提升1米；②继续铣进6米，然后提升1米；③重复第②步骤；...⑧铣进设计墙底后，提升1米，再铣至设计墙底。备注：复搅指的是以上步骤中1米范围内重复搅拌上下一次。

B第二次搅拌喷水泥浆：铣头反转，喷水泥浆

提升喷射水泥浆液搅拌至地面，提升速度：0.6m/min；

清洗、移位

将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下幅墙的施工。

4.3.6水泥土搅拌墙体中间验收

根据专业施工管理规程，搅拌前施工完毕必须进行工序交接中间验收，验收标准见下表3所示：

表3 搅拌墙体验收标准表

4.3.7报表记录

施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确。

4.3.8施工监测

本工程周边道路、管线及房屋情况较为复杂，在施工过程中由业主委托有资质的单位对周围环境进行变形及地下水位监测,做到信息化施工。

5 围护桩、墙渗漏处理措施

在基坑开挖阶段，派人24小时值班，密切注意基坑开挖情况，发现围护桩、墙有渗漏现象及时封堵。具体采用以下两种方法封堵。

⑴ 高压旋喷桩

在隔水帷幕渗漏处迎水面补三重管高压旋喷桩。

⑵ 在隔水帷幕迎水面对渗漏进行双液注浆或压密注浆

  双液注浆

a.配置化学浆液

b.将配制拌合好的化学浆液和水泥浆送入贮浆桶内备用。

c.注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。

d.施工参数：注浆流量150—200L/min；注浆压力0.30—1.00Mpa。

  压密注浆

①水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。

②注浆参数配比（参考）：水泥：粉煤灰：水玻璃=1：0.15：0.03水灰比为0.5。

③灌注体无侧限抗压强度≥0.8MPa。

④注浆扩散半径应大于0.6m，注浆压力0.2～0.5MPa，根据现场情况调整。

⑤注浆量为不小于200L/m3。

6 结语

CS-M 双轮铣水泥土搅拌墙施工工法是一种创新性深层搅拌施工方法，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。与其他深层搅拌工艺比较，CS-M 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)，振动小，噪音低。在工程场地十分狹小、周围紧邻居民区、地处繁华地带、基坑超深、地下水位较高、软土地基施工不可预见性问题较多的条件下，应用CS-M双轮铣水泥土搅拌墙施工工法具有很大优势。

参考文献

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[2]双轮铣削搅拌水泥土墙（CSM工法）在砂、岩复杂地质条件下深基坑中的应用[J]. 胡文东,揭光焕,蔡铭辉,陶云春,洪燕飞,钟国锋,陈贵业,张俊兴.地基处理.2021(05)

[3]复杂条件深基坑止水帷幕墙施工技术的探索[J]. 梁宁,张洪欣,黄全海.探矿工程(岩土钻掘工程).2015(06)

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