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CSM工法的設備和技術簡介

摘要：CSM是Cutter Soil Mixing （銑削深層攪拌技術）的縮寫，現已成為了一種工法的名稱，施工設備和技術是2004年由法國地基建筑公司（Soletanche Bachy）為主發明的，它是應用原有的液壓銑槽機的設備結合深層攪拌技術進行創新的地下連續墻或防滲墻施工設備，結合了液壓銑槽機的設備技術特點和深層攪拌技術的應用領域，將設備應用到更為復雜的地質條件中。

關鍵詞：CSM 地下連續墻 施工 設備和技術

液銑槽機（俗稱雙輪銑）是由法國地基建筑公司發明，于1973年應用于法國里昂市的一個地鐵車站的地下連續墻施工，是迄今為止技術最為先進的地下連續墻施工設備。國內至今也在十多個工程項目中使用液壓銑槽機。國內最厚的地下連續墻就是采用液壓銑槽機施工完成的，厚度達到1.5m。但液壓銑槽機施工存在的主要問題是設備的施工成本高，配套設備多，只適用于大型的工程項目。

多頭深層攪拌設備由日本發明，分為三頭和五頭的深層攪拌設備居多，在軟土地基中應用非常多，主要用于地基加固、防滲墻施工，臨時基坑支護等等。在江南地區采用多頭深層攪拌插入H型鋼作為淺基坑的臨時支護的實例非常多。但多適用于松軟地基，如果地質條件比較復雜，則難以施工。同時，鉆桿的旋轉動力來源頂部，鉆桿承受的扭矩大，鉆桿損耗多。

CSM設備則是將液壓銑槽機的技術加以引申，應用于更廣泛的領域。將液壓銑槽機的銑輪與凱式方形導桿相連接，將該設備加裝在適當改造的旋挖鉆機、履帶式起重機或履帶式深層攪拌鉆機等設備上。將銑輪驅動所需的液壓系統和注漿用的管路安裝在凱式方形導桿內。采用履帶底盤獲取動力或安裝獨立動力站的方式形成一套完整的CSM地下連續墻或防滲墻成槽施工設備。可以以較低的價格完成設備的配置。當然，也可以采用全新的CSM成槽設備，而不是附加在其他設備上。

CSM地連墻成槽設備的主要工作部分是位于下部的銑輪和與其相連方形導桿，由液壓馬達通過減速器驅動，可以同步旋轉也可以單獨旋轉，轉速可調整。

根據CSM成槽機的技術特點，方形的凱式導桿的尺寸是 600 mm X 300 mm，主要具有以下功能：

• 傳遞向下的由鉆機桅桿給出的推進力到底部的銑輪； 

• 確保銑輪成槽的垂直度；

• 垂直軸向的方位導向； 

• 保護內部的液壓油管和電纜。

一、CSM成槽機的主要技術性能

CSM成槽機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。一次成槽的長度為2800mm 或2400mm。成槽的深度取決于配套的凱式方形導桿的長度，通常成槽深度不超過30m（取決于配套的導桿的長度）。

CSM成槽機都配備了先進的LCD監視器。實時顯示施工過程中的多項技術參數，清晰明了。特別是可以實時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量。也會實時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量。

二、CSM設備的施工工藝

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

在下鉆成槽的過程中，兩個銑輪相對旋轉，銑削地層。同時通過凱式方形導桿施加向下的推進力，向下深入切削。在這個過程中，通過注漿管路系統同時向槽內注入膨潤土泥漿或水泥（或水泥-膨潤土）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，兩個銑輪依然旋轉，通過凱式方形導桿向上慢慢提起銑輪。在上提過程中，通過注漿管路系統向槽內注入水泥（或水泥-膨潤土）漿液，并與槽內的渣土向混合。

CSM成槽技術在成槽過程中不同于抓斗，不會形成抓取出來的渣土，最終渣土會在槽內和注入的水泥漿液混合，共同構成地下連續墻墻體。但CSM成槽設備在下鉆成槽過程中會產生一定的廢漿，主要是注入的膨潤土泥漿和槽內的渣土相混合，產生的廢漿量約為成槽方量的10~20%，需要對這一部分的廢漿進行處理。通常可以采用泥漿凈化機進行篩分分離，達到凈化膨潤土泥漿的目的，或是用沉淀池進行沉淀，也可以加入固化劑進行固化以方便處理。

三、CSM成槽技術的墻體材料

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

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

四、CSM成槽機的施工效率

以法國地基建筑公司在法國Le Havre港工程實際作業為例，CSM成槽機的下鉆成槽的效率是：在膨潤土泥漿保護下，用50分鐘完成厚度為500mm，長度為2.8m，深度為20m的地下連續墻的成槽；上體成墻的時間為30分鐘（主要取決于注漿泵的排量）。也就是80分鐘完成一個2.8m長，深20m的地連墻施工。施工功效遠遠高于其他成槽設備。

五、CSM技術的主要應用

CSM地下連續墻成槽技術主要是結合了深層攪拌技術的特點，完成地下連續墻的施工。可以做為支護結構保護基坑開挖，CSM成墻后，在槽段內插入H型鋼，來承受開挖過程的彎矩。待基坑內部結構施工完成后，再將H型鋼用震動錘拔取出來，H型鋼可以再重復使用，降低工程造價。具體施工工藝見圖八。

CSM設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，節約工程投資。并達到很高的防滲指標。

CSM也可以在成槽后插入鋼筋籠，形成條形樁基礎。

由于CSM設備也是剛剛開發出來，還有待于進一步拓展應用的領域，也需要進一步完善施工工藝，從而將該設備和技術有效的應用起來。

六、存在的問題

由于采用凱式方形導桿施加推進力，從而限制了CSM成槽機的成槽深度，現在多應用于20~30m深的支護墻和防滲墻的施工。超過40m的施工實例還很少。在CSM成槽機的成槽深度的瓶頸，也在實驗采用其他非導桿的方式來實現。