CSM桩基坑支护施工工法详解

1 前言

长期以来，钻孔灌注桩、地下连续墙、人工挖孔桩等做法，在深基坑支护中的应用很广泛。CSM桩近年在深基坑支护中的应用逐步增多， 轮铣对施工现场原状地层和水泥浆进行搅拌，从而形成防渗墙、挡土墙或对地层进行改良，达到抗渗效果。

我们在南昌明园九龙湾G02、 D05地块已成功运用CSM桩施工工艺， 取得了良好的实施效益。

2 工法特点

CSM 工法（双轮铣深搅工法） 是通过双轮铣对施工现场原状地层和水泥浆进行搅拌， 从而形成防渗墙、 挡土墙或对地层进行改良， 是一种高效施工的新技术。

3 适用范围

双轮铣深搅工法主要应用于稳定软弱和松散土层， 砂性与粘性土均使用。本工法源自宝峨双轮铣技术， 在与其他深搅工法比较下， 更适用于较坚硬的地层。

4 工艺原理

CSM 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。通过对施工现场原位土体与水泥浆进行搅拌， 可以用于防渗墙、 挡土墙、 地基加固等工程。

5 施工工艺流程及操作要点

5. 1 施工工艺流程

CSM 工法桩单桩成桩工艺流程图

施工准备：预挖——预挖导购用于汇集多余的泥浆；

图5. 1-12 成墙示意图

步骤1：将深搅铣轮对正待施工的地下墙体的轴线， 不需要做导墙。

步骤２：搅拌头持续性地深入地下， 在铣轮破碎土壤的同时， 泵送液体材料至搅拌头底部，与掘松的土壤充分搅拌，在铣轮向下搅拌的同时加入压缩空气可以提高破碎和搅拌效果。铣轮的旋转方向可以随时变换，旋转的铣轮及铣齿将土壤推向垂直安装在铣轮架上的切割板，从而形成对土壤的强制搅拌效果。操作人员可调整铣轮进尺速度和泵送泥（灰）浆量，以形成均匀的塑性拌合体，以便于搅拌头顺利下钻和提升，一般正常施工速度为0.5m～1. 0m/min。

图 5. 1-13 双铣轮施工示意图

步骤3：在达到设计深度后，慢速拔出搅拌轮的同时连续注入水泥浆。搅拌轮的旋转能够充分保证已搅拌过的流塑态的水泥浆与土壤的混合体与新注入的水泥再次均匀的混合。

图 5. 1-14 水泥浆注入图

5. 2 施工顺序

CSM 工法（双轮铣深搅工法） 施工的水泥土连续墙是由一系列的一期槽与二期槽所构成。套铣邻近新完成槽段的工艺称为“软铣工法” 。双轮铣亦可套铣已具有一定硬度的一期槽段， 称“硬铣工法” ， 施工顺序如右图所示：P 槽段为一期槽， S 槽段为二期槽。

5. 3 型钢下插施工

5. 3. 1 施工组织

本工程工法桩采用 H 型钢， 型钢间距参考图纸资料， 型号为 700×300×13×24。型钢插入宜在搅拌桩施工结束后 3h 内进行， 故与搅拌桩施工交叉进行。

5. 3. 2 下插前期准备

（1） 如投入 H 型钢未达到设计长度， 应在搅拌桩施工前提前进场拼接。

（2） H 型钢拼接后型钢表面采用涂刷减摩剂， 以便下放过程顺利。

5. 3. 3 施工工艺流程

图 5. 1-15 施工工艺流程图

5. 3. 4 型钢的加工制作

型钢宜采用整材，因施工需要采用分段焊接时，采用坡口焊接， 焊缝质量等级不得低于二级；单根型钢中焊接接头不宜超过2个，焊接接头位置应避开弯矩最大处，相邻的接头竖向位置宜相互错开，竖向错开距离不宜小于1m。

5. 3. 5 涂刷减摩剂

型钢起拔宜采用液压起拔机, 型钢在使用前必须涂刷减摩剂， 以利下插， 要求型钢表面均匀涂刷减摩剂。

（1） 清除型钢表面的污垢及铁锈。

（2） 减摩剂必须用电热棒加热至完全融化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀， 才能涂敷于型钢，否则涂层不均匀，易剥落。

（3） 如遇雨天，型钢表面潮湿，应先用抹布擦干表面才能涂刷减摩剂， 不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。

（4） 如型钢表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，须在以后涂刷前抹去表面灰尘。

（5） 型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除， 重新涂刷减摩剂。

5. 3. 6 型钢的下插

（1） H 型钢下插应在 CSM 工法桩施工完毕后3h内进行，吊机应在搅拌提升过程中已经就位，准备吊放 H 型钢。

（2） H 型钢使用前，在距型钢顶端处开一个中心圆孔，孔径约 8cm， 并在此处型钢两面加焊厚≥12mm 的加强板，中心开孔与型钢上孔对齐。

（3） 根据甲方提供的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上， 根据定位型钢与 H型钢顶标高的高度差确定吊筋长度，在 H 型钢两腹板外侧焊好吊筋（≥Φ12 线材 ，误差控制在±3cm以内。H 型钢插入水泥土部分均匀涂刷减摩剂。

（4） 装好吊具和固定钩，然后用50T吊机起吊H型钢，准备下插， 用线锤校核垂直度，必须确保垂直。

（5） 在沟槽定位H型钢上设H型钢定位卡，型钢定位卡必须牢固、 水平，必要时用点焊与定位型钢连接固定；型钢定位卡位置必须准确， 将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重插入水泥土搅拌桩体内。

（6） 若H型钢插放达不到设计标高时，则采用起拔H型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用经纬仪跟踪控制H型钢垂直度。

（7） H 型钢的成型待水泥搅拌桩达到一定硬化后，将吊筋以及沟槽定位卡拆除。

（8） 质量检验标准

图 5. 1-17 H 型钢的起吊和下插图

5. 4 钢筋混凝土、 圈梁、 腰梁、 支撑施工方案

5. 4. 1 施工流程

圈梁、 支撑土方开挖抽槽至设计标高→混凝土垫层放样→垫层浇筑→绑扎钢筋→支设侧摸→浇筑砼→模板拆除→支撑梁养护

5. 4. 2 圈梁、 支撑施工

1、 土方开挖、 抽槽

立柱桩施工完成后， 排除场地内的积水， 清除作业面内的劣质土体。开挖作业面时沿型钢两侧各外放 1 米开挖， 支撑梁沿支撑边线各外放 0. 6 米开挖。开挖圈梁作业面时， 挖机不得碰撞型钢， 型钢之间的土体用小型挖斗配合人工清理， 底部 10 公分人工清理。施工过程中严格控制开挖面标高， 保证垫层标高符合要求。

2、 混凝土垫层浇筑

沟槽开挖完成后， 焊接钢立柱顶部角钢托架。复核槽底标高， 排除积水， 测放垫层边线， 垫层边线未圈梁、 支撑梁边线外放 10 公分。安装木方控制垫层边线。复核支撑梁轴线无误后方可浇筑混凝土。垫层混凝土强度等级为 C15。

3、 钢筋绑扎

混凝土垫层浇筑完成后， 放出支撑梁轴线及模板边线， 复核无误后布设隔离层后开始绑扎钢筋。

（1） 认真审图, 根据各部位扎筋时的施工顺序确定钢筋穿插的先后顺序。

（2） 按照施工进度、 分阶段向施工班组进行施工交底, 内容如：绑扎顺序、 钢筋规格、 间距、 位置、 保护层垫块、 搭接长度、 锚固长度以及弯钩形式等。

（3） 钢筋由现场加工， 现场绑扎成型。所用的钢筋必须具备出厂质量保证书和焊接试验合格证明, 对每进一批钢筋应进行抽样试验, 并应有抽样检验报告, 未经抽样检验合格的钢筋严禁使用。

（4） 弯曲不直的钢筋应校正后方可使用, 不得采用热效应法校直, 受污钢筋必须清洗干净后方可使用。

（5） 钢筋验收：检查支撑节点加腋的钢筋绑扎情况， 钢筋接头的位置及搭接长度是否符合规范规定，检查钢筋保护层厚度是否符合设计要求，检查钢筋绑扎是否牢固，有无松动变形现象。检查钢筋是否清洁。

4、 模板安装施工

（1） 认真检查模板质量， 要求各种规格的模板都应是平整、 完好无损， 孔洞应修补完好。每次使用前， 应清除板面垃圾涂刷隔离剂。

（2） 施工前绘制好模板排列图。对操作班组认真进行交底。

（3） 立模板必须严格按弹好的梁边线进行。梁外围上口用麻线拉直以确保构件平整度。

图 5. 1-20 腰梁模板施工详图

图 5. 1-21 压顶圈梁模板施工详图

图 5. 1-22 混凝土支撑模板施工详图

（4） 安装模板前应检查预埋件的位置尺寸规格数量及固定情况。

（5） 压顶圈梁、 围檩及支撑的模板支设立面示意图参见上图

5、 混凝土浇筑施工

1） 、 混凝土浇捣前的准备工作

模板和隐蔽工程项目分别进行自检、 监理验收合格方可进行浇筑。检查时应注意以下几点：

（1）、模板的标高、位置与构件的截面尺寸是否与设计符合，构件的预留拱度是否正确；

（2）、模板的紧密程度

（3） 、钢筋的规格、 数量、 安装位置及构件接点链接焊缝是否与设计符合；

（4） 、在浇筑混凝土前模板内的垃圾杂物、 钢筋上的油污等应清理干净。木模板应浇水加以润湿但不允许留有积水。湿润后木模板中尚未胀密的缝隙应用纸筋加以嵌塞或用粘纸贴缝以防漏浆；

2） 、 混凝土的振捣

梁应采用插入式振动器振捣混凝土， 混凝土分层浇筑时每层混凝土厚度应不超过500mm， 在振捣上一层时应插入下层中 5cm 左右以消除两层之间的接缝， 同时在振捣上一层混凝土时要在下层混凝土初凝之前进行。每一插点要掌握好振捣时间， 过短不易捣实， 过长可能引起混凝土产生离析现象。一般每点振捣时间为 20~30s， 但应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、 不再出现气泡、 表面泛出灰浆为准。振动器插点要均匀排列。

可采用“行列式” 或“交错式” 的次序移动， 不应混用， 以免造成混乱而发生漏振。每次移动位置的距离应不大于振动棒作用半径 R 的 1. 5 倍， 一般振动棒的作用半径为30~40cm。振动器使用时， 振捣器距离模板不应大于振捣器作用半径的 0. 5 倍， 并不宜紧靠模板振动， 且应尽量避免碰撞钢筋。

3） 、 混凝土浇筑注意事项

在浇筑过程中，应控制混凝土的均匀性和紧密性，混凝土拌合物运至浇筑地点后，应立即浇筑。在浇筑过程中， 如发现混凝土拌合物的均匀性和稠度发生较大的变化应及时处理。浇筑混凝土时应注意防止混凝土的分层离析。混凝土由料斗、 漏斗内卸出进行浇筑时， 其自由倾落高度一般不宜超过 2m。否则应采用串筒、 斜槽、 溜管等下料。混凝土的水灰比和坍落度应符合要求。浇筑混凝土时应经常观察模板、 钢筋的情况， 当发现有变形、 移位时应立即停止浇筑， 并应在已浇筑的混凝土凝结前修正完好。混凝土在浇筑及静置过程中， 应采取措施防止产生裂缝。由于混凝土的沉降及干缩产生的非结构性的表面裂缝， 应在混凝土终凝前予以修整。

4） 、 混凝土的养护

（1） 、 覆盖浇水养护应在混凝土浇捣完后的 12 小时以内进行。

（2） 、 混凝土的浇水养护时间， 不得少于 7 天。

（3） 、 浇水次数应根据能保持混凝土处于湿润的状态来决定。

5） 、 试块制作

根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》 中 7. 4. 1 条规定， 结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。用于检查结构构件混凝土强度的试件应在混凝土的浇筑地点随机每次浇筑支撑梁时， 超过 1000 方每 200m³

制作标准养护试块 1 组， 同条件养护试块3 组。不足 200m³按 200m³制作试块。

6、 模板拆除

混凝土浇捣完成 24 小时后方可拆除模板。

材料与设备

6. 1 材料要求

6. 1. 1 钢筋的各种规格、 型号、 机械性能、 化学成分、 可焊性和其它性能符合标准规范的规定和设计要求， 严禁将已生锈不能使用的钢筋进场。

6. 1. 2 场内钢筋妥善保存于工作棚内硬化地面上， 并设防潮垫木， 防止锈蚀。

7 质量控制

CSM（双轮铣深搅） 工法的施工参数控制主要显示于钻机的操作手监视器：

一种电子检测和控制系统—B-Tronic-可以安装在所有 CSM 钻机上， 这种数据获取系统能够检测和控制施工参数， 同时也能控制和检测钻机功能。

下面列出的施工数据是连续获得的， 可视化的和可以存储的：

深度、 体积、 胶管内的浆液压力、 沟槽内的浆液—土壤压力、 泵送体积和时间、 泵送体积和深度、 偏斜量（在两个方向上） 、 深搅头的速度、 钻机的参数。

图 5. 1-19 电子检测系统图

整个生产过程中所有的施工参数都被监测， 记录和存储在钻机内并且能够以每一个单独的墙体的质量保证记录的形式打印出来。

8 安全措施

CSM 桩成孔过程中孔壁的稳定性是保证工程质量和速度的关键， 特采取如下安全保证措施：

（1） 充分了解地质情况和周围高空、 地下的电线、 管线的分布情况， 制定切实可行的施工方案和安全技术措施。

（2） 导墙要置于稳固地基上， 遇松软场地采取有效加固措施， 确保导墙稳固。

（3） 机械操作人员经过岗位培训， 持证上岗；吊装作业设立专人， 正确指挥；现场工作人员配备特种劳动用品， 按规定穿戴；

（4） 注意施工现场用电、 气氧割的安全使用。

9 环保措施

9. 1本工法应执行以下环保法规：《建筑工程施工现场环境与卫生标准》 （JGJ146-2013） 、 《建筑施工场界环境噪声排放标准》 （GB12523-2011） 、 《建筑项目环境保护管理条例》

9. 2 尽最大限度地降低工地噪音， 施工人员进入现场严禁大声喧哗， 现场所有机械能加消声器的均加消声器以减少机械噪音， 特别是振动棒采用环保型振动棒以减少施工噪音， 确保周围的宁静与美丽。

9. 3 砂浆搅拌棚、 水泥库用彩条布围起来， 以减少灰尘、 噪音对周围环境的污染。

9. 4 在施工现场设洗车槽及沉淀池， 凡出入车辆均专人清洗底盘和轮胎， 不带泥上路。

10 效益分析

它是应用原有的液压铣槽机的设备结合深层搅拌技术进行创新的地下连续墙或防渗墙施工设备， 结合了液压铣槽机的设备技术特点和深层搅拌技术的应用领域， 将设备应用到更为复杂的地质条件中. CSM 地下连续墙成槽技术主要是结合了深层搅拌技术的特点， 完成地下连续墙的施工。可以作为支护结构保护基坑开挖， CSM 成墙后， 在槽段内插入 H 型钢， 来承受开挖过程的弯矩。待基坑内部结构施工完成后， 再将 H 型钢用震动锤拔取出来， H 型钢可以再重复使用， 有利于降低工程造价。

11 应用实例

应用一：南昌市明园九龙湾G02地块工程

由我司承建的明园· 九龙湾项目 G02 地块工程位于南昌国体 6 号门对面， 建筑用地面积为 19683. 4 ㎡， 总建筑面积 87121. 7 ㎡， 其中地上面积 59209. 6 ㎡， 地下建筑面积27912. 1 ㎡。基坑深度约 9 米， 采用 CSM 桩止水帷幕。

该工程土方开挖后的CSM桩止水帷幕外观整齐， 挡土、 止水的总体效果优良， 达到了设计和使用要求。

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该技术适用于三层以内地下室开挖（15米挖深），

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