雙輪銑攪拌樁施工——雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續墻(CSM工法)應用

雙輪銑深層攪拌技術是國際上最新研發的一種水泥土深層攪拌工藝,在國外多個領域(如:基坑工程、防滲工程、地基處理等)均得到廣泛應用。為提高國內相應工藝技術水平並彌補相關領域空白,需要對該工藝做深入的探討和研究。文中通過對CSM工藝概況、工藝流程等的介紹,結合國內外工程案例和應用情況,歸納總結了CSM工法的特點和優勢,為國內在該領域的進一步研究工作提供參考。

1 工藝概述

1.1 概念及發展

CSM 是Cutter Soil Mixing （銑削深層攪拌技術）的縮寫，現已成為了一種新型工法的名稱，在累積了20 年制造連續墻成槽設備“雙輪銑槽機”和使用經驗的基礎上，2003 年德國寶峨公司研發出新的深層攪拌技術“雙輪銑深層攪拌”。由於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，該設備可以應用到更為復雜的地質條件中。

雙輪銑深層攪拌工法與傳統深層攪拌工法的相異之處在於使用兩組銑輪以水平軸向旋轉攪拌方式，形成矩形槽段的改良土體，而非以單軸或多軸攪拌鉆具垂直旋轉，形成圓形的改良柱體。該工法經過近幾年的應用發展，形成了導桿式、懸吊式兩種機型，施工深度已達到65 m。該工法的原理是在鉆具底端配置兩個在防水齒輪箱內的馬達驅動的銑輪，並經由特制機架與凱氏鉆桿連接或鋼絲繩懸掛。當銑輪旋轉深入地層削掘與破壞土體時，註入固化劑，強制性攪拌己松化的土體。其不僅可以作為單一的防滲墻，且可以在其內插入型鋼，形成集擋土和止水於一體的墻體。

1.2 工藝流程

CSM 工法施工時有兩種註漿模式，分別為單註漿模式和雙註漿模式。

（1）單註漿模式

銑頭在削掘下沈和上提過程中均噴射註入水泥漿液。采用單註漿模式時設計水泥摻量的70%在削掘下沈過程中摻入。適合簡單地層和水泥土地下連續墻深度小於20 m 的工況。

（2）雙註漿模式

銑頭在削掘下沈過程中噴射註入膨潤土漿液或者自來水（黏性土地層或可自造泥漿地層），提升時噴射註入水泥漿液並攪拌。適用於復雜地層和水泥土地下連續墻深度大於20 m 的工況。

（3）設備

CSM 工法主要有履帶式主機、鉆具、輔助設備組成。

BCM 銑頭類型

BCM 銑輪類型

主機的大小根據鉆進深度、銑頭不同有不同配置。

鉆具主要由鉆桿和銑頭構成，分別有兩種形形式。矩形鉆桿和圓形鉆桿，銑頭按扭矩，成墻尺寸也劃分份兩類，可根據不同的地層進行配置（見表1、表2）。

輔助設備主要有：漿液拌合站、註漿泵、儲漿罐、水泥筒倉、空氣壓縮機、挖掘機等。

（4）性能特點

a）具有高削掘性能，地層適應性強雙輪銑深層攪拌銑頭具有高達100 kN/m 的扭矩，導桿采用卷揚加壓系統，銑頭的刀具采用合金材料，因此銑頭可以削掘密實的粉土、粉砂等硬質地層，可以在砂卵礫石層中切削掘進。

b）高攪拌性能

雙輪銑深層攪拌銑頭由多排刀具組成，土體通過銑輪高速旋轉被削掘，同時削掘過程中註入高壓空氣，使其具有非常優良的攪拌混合性能。

c）高削掘精度

雙輪銑深層攪拌銑頭內部安裝垂直度監測裝置，可以實時采集數據並輸出至操作室的監視器上，操作人員通過對其分析可以進行實時修正。

d）可完成較大深度的施工

目前，導桿式雙輪銑深層攪拌設備可以削掘攪拌深度達45 m，懸吊式雙輪銑深層攪拌設備削掘攪拌深度可達65 m。

e）設備高穩定性

雙輪銑深層攪拌設備重量較大的銑頭驅動裝置和銑頭均設置在鉆具底端，因此設備整體重心較低，穩定性高。

f）低噪音和振動

因為雙輪銑深層攪拌設備銑頭驅動裝置切削掘進過程中全部進入削掘溝內，因此使噪音和振動大幅度降低。

g）可任意設定插入勁性材料的間距

雙輪銑深層攪拌工法形成的水泥土地下連續墻為等厚連續墻，作為擋土墻應根據應力需要插入型鋼，其間隔可根據需要任意設置。

h）可靠施工過程數據和高效的施工管理系統掘削深度、掘削速度、銑輪旋轉速度、水泥漿液的註入量和壓力、垂直度等數據通過銑頭內部的傳感器實時采集，顯示在操作室的監視面板上，且采集的數據可以存儲在電腦內。通過對其分析可對施工過程和參數進行控制和管理，確保施工質量，提高管理效率。

i）CSM 工法機械均采用履帶式主機，占地面積小，移動靈活。

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