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CSM工法的設(shè)備和技術(shù)簡(jiǎn)介

摘要：CSM是Cutter Soil Mixing （銑削深層攪拌技術(shù)）的縮寫，現(xiàn)已成為了一種工法的名稱，施工設(shè)備和技術(shù)是2004年由法國(guó)地基建筑公司（Soletanche Bachy）為主發(fā)明的，它是應(yīng)用原有的液壓銑槽機(jī)的設(shè)備結(jié)合深層攪拌技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的地下連續(xù)墻或防滲墻施工設(shè)備，結(jié)合了液壓銑槽機(jī)的設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)和深層攪拌技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，將設(shè)備應(yīng)用到更為復(fù)雜的地質(zhì)條件中。

關(guān)鍵詞：CSM 地下連續(xù)墻 施工 設(shè)備和技術(shù)

液銑槽機(jī)（俗稱雙輪銑）是由法國(guó)地基建筑公司發(fā)明，于1973年應(yīng)用于法國(guó)里昂市的一個(gè)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。國(guó)內(nèi)至今也在十多個(gè)工程項(xiàng)目中使用液壓銑槽機(jī)。國(guó)內(nèi)最厚的地下連續(xù)墻就是采用液壓銑槽機(jī)施工完成的，厚度達(dá)到1.5m。但液壓銑槽機(jī)施工存在的主要問題是設(shè)備的施工成本高，配套設(shè)備多，只適用于大型的工程項(xiàng)目。

多頭深層攪拌設(shè)備由日本發(fā)明，分為三頭和五頭的深層攪拌設(shè)備居多，在軟土地基中應(yīng)用非常多，主要用于地基加固、防滲墻施工，臨時(shí)基坑支護(hù)等等。在江南地區(qū)采用多頭深層攪拌插入H型鋼作為淺基坑的臨時(shí)支護(hù)的實(shí)例非常多。但多適用于松軟地基，如果地質(zhì)條件比較復(fù)雜，則難以施工。同時(shí)，鉆桿的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來源頂部，鉆桿承受的扭矩大，鉆桿損耗多。

CSM設(shè)備則是將液壓銑槽機(jī)的技術(shù)加以引申，應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。將液壓銑槽機(jī)的銑輪與凱式方形導(dǎo)桿相連接，將該設(shè)備加裝在適當(dāng)改造的旋挖鉆機(jī)、履帶式起重機(jī)或履帶式深層攪拌鉆機(jī)等設(shè)備上。將銑輪驅(qū)動(dòng)所需的液壓系統(tǒng)和注漿用的管路安裝在凱式方形導(dǎo)桿內(nèi)。采用履帶底盤獲取動(dòng)力或安裝獨(dú)立動(dòng)力站的方式形成一套完整的CSM地下連續(xù)墻或防滲墻成槽施工設(shè)備。可以以較低的價(jià)格完成設(shè)備的配置。當(dāng)然，也可以采用全新的CSM成槽設(shè)備，而不是附加在其他設(shè)備上。

CSM地連墻成槽設(shè)備的主要工作部分是位于下部的銑輪和與其相連方形導(dǎo)桿，由液壓馬達(dá)通過減速器驅(qū)動(dòng)，可以同步旋轉(zhuǎn)也可以單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可調(diào)整。

根據(jù)CSM成槽機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，方形的凱式導(dǎo)桿的尺寸是 600 mm X 300 mm，主要具有以下功能：

• 傳遞向下的由鉆機(jī)桅桿給出的推進(jìn)力到底部的銑輪； 

• 確保銑輪成槽的垂直度；

• 垂直軸向的方位導(dǎo)向； 

• 保護(hù)內(nèi)部的液壓油管和電纜。

一、CSM成槽機(jī)的主要技術(shù)性能

CSM成槽機(jī)可以裝備兩種不同扭矩的液壓銑輪，分別是HT 5000和 HT 8000兩種銑輪，扭矩分別為50 KNm@ 320 bar 和80 KNm@ 320 bar。最大轉(zhuǎn)速為50 RPM @ 500 l/min。 HT 5000銑輪的成槽厚度為450mm ~ 1000mm，HT 8000銑輪的成槽厚度為800mm ~ 1500mm。一次成槽的長(zhǎng)度為2800mm 或2400mm。成槽的深度取決于配套的凱式方形導(dǎo)桿的長(zhǎng)度，通常成槽深度不超過30m（取決于配套的導(dǎo)桿的長(zhǎng)度）。

CSM成槽機(jī)都配備了先進(jìn)的LCD監(jiān)視器。實(shí)時(shí)顯示施工過程中的多項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，清晰明了。特別是可以實(shí)時(shí)顯示成槽過程中的垂直精度（包括前后和左右的偏差），能夠有效地保障施工質(zhì)量。也會(huì)實(shí)時(shí)顯示成槽和上提過程中注入漿液的總量，保證成槽成過程中施工安全和注漿過程的質(zhì)量。

二、CSM設(shè)備的施工工藝

CSM成槽機(jī)的施工工藝過程與深層攪拌技術(shù)非常相似，主要分為下鉆成槽和上提成墻兩個(gè)主要部分。同時(shí)分一、二序槽施工成墻。

在下鉆成槽的過程中，兩個(gè)銑輪相對(duì)旋轉(zhuǎn)，銑削地層。同時(shí)通過凱式方形導(dǎo)桿施加向下的推進(jìn)力，向下深入切削。在這個(gè)過程中，通過注漿管路系統(tǒng)同時(shí)向槽內(nèi)注入膨潤(rùn)土泥漿或水泥（或水泥-膨潤(rùn)土）漿液。直至要求的深度。成槽的過程到此完成。

在上提成墻的過程中，兩個(gè)銑輪依然旋轉(zhuǎn)，通過凱式方形導(dǎo)桿向上慢慢提起銑輪。在上提過程中，通過注漿管路系統(tǒng)向槽內(nèi)注入水泥（或水泥-膨潤(rùn)土）漿液，并與槽內(nèi)的渣土向混合。

CSM成槽技術(shù)在成槽過程中不同于抓斗，不會(huì)形成抓取出來的渣土，最終渣土?xí)诓蹆?nèi)和注入的水泥漿液混合，共同構(gòu)成地下連續(xù)墻墻體。但CSM成槽設(shè)備在下鉆成槽過程中會(huì)產(chǎn)生一定的廢漿，主要是注入的膨潤(rùn)土泥漿和槽內(nèi)的渣土相混合，產(chǎn)生的廢漿量約為成槽方量的10~20%，需要對(duì)這一部分的廢漿進(jìn)行處理。通常可以采用泥漿凈化機(jī)進(jìn)行篩分分離，達(dá)到凈化膨潤(rùn)土泥漿的目的，或是用沉淀池進(jìn)行沉淀，也可以加入固化劑進(jìn)行固化以方便處理。

三、CSM成槽技術(shù)的墻體材料

CSM成槽設(shè)備在施工過程中，在下鉆成槽中通常通過注漿系統(tǒng)注入膨潤(rùn)土泥漿，泥漿主要起到護(hù)壁，防止槽壁坍塌的作用。膨潤(rùn)土泥漿的配合比通常為 70~90 kg/m3（取決于膨潤(rùn)土的質(zhì)量），泥漿密度約為1.05 kg/cm3，粘度要超過40 s（馬氏漏斗粘度）。當(dāng)膨潤(rùn)土泥漿和渣土在槽內(nèi)混合后，其密度則升至1.5~2 kg/cm3。

在上提成墻中，則要通過注漿系統(tǒng)注入水泥（水泥-膨潤(rùn)土）漿液。可根據(jù)需要調(diào)配配比，統(tǒng)稱是采用水泥漿液中加入少量的膨潤(rùn)土和緩凝劑。密度控制在1.7~1.8 kg/cm3左右。粘度在100s左右。在槽內(nèi)與渣土混合后則密度會(huì)有所升高。最終成墻墻體的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到Rc 28 = 4 ~ 12 Mpa。這主要是應(yīng)用在支護(hù)為目的的墻體中。如果是做為以防滲為目的的防滲墻，則需要提高膨潤(rùn)土的添加量，降低水泥的添加量。墻體強(qiáng)度可以控制在1~2 Mpa，滲透系數(shù)可以達(dá)到1×10-8m/s。

四、CSM成槽機(jī)的施工效率

以法國(guó)地基建筑公司在法國(guó)Le Havre港工程實(shí)際作業(yè)為例，CSM成槽機(jī)的下鉆成槽的效率是：在膨潤(rùn)土泥漿保護(hù)下，用50分鐘完成厚度為500mm，長(zhǎng)度為2.8m，深度為20m的地下連續(xù)墻的成槽；上體成墻的時(shí)間為30分鐘（主要取決于注漿泵的排量）。也就是80分鐘完成一個(gè)2.8m長(zhǎng)，深20m的地連墻施工。施工功效遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他成槽設(shè)備。

五、CSM技術(shù)的主要應(yīng)用

CSM地下連續(xù)墻成槽技術(shù)主要是結(jié)合了深層攪拌技術(shù)的特點(diǎn)，完成地下連續(xù)墻的施工。可以做為支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)基坑開挖，CSM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(dòng)錘拔取出來，H型鋼可以再重復(fù)使用，降低工程造價(jià)。具體施工工藝見圖八。

CSM設(shè)備可以直接施工防滲墻，由于采用了銑輪銑削，可以將防滲墻直接嵌入基巖，達(dá)到整體防滲要求。采用的墻體材料和施工的手段都可以有效降低施工的成本，節(jié)約工程投資。并達(dá)到很高的防滲指標(biāo)。

CSM也可以在成槽后插入鋼筋籠，形成條形樁基礎(chǔ)。

由于CSM設(shè)備也是剛剛開發(fā)出來，還有待于進(jìn)一步拓展應(yīng)用的領(lǐng)域，也需要進(jìn)一步完善施工工藝，從而將該設(shè)備和技術(shù)有效的應(yīng)用起來。

六、存在的問題

由于采用凱式方形導(dǎo)桿施加推進(jìn)力，從而限制了CSM成槽機(jī)的成槽深度，現(xiàn)在多應(yīng)用于20~30m深的支護(hù)墻和防滲墻的施工。超過40m的施工實(shí)例還很少。在CSM成槽機(jī)的成槽深度的瓶頸，也在實(shí)驗(yàn)采用其他非導(dǎo)桿的方式來實(shí)現(xiàn)。