随着国内外建筑施工技术的不断进步,对提高功效、降低成本和绿色施工等要求成为业界普遍渴望的目标。最近20年左右时间内业界不断出现新型施工工艺,目前在基坑支护领域又增加了一种选择——双轮铣搅拌施工技术(也称为CSM工法,即Cutter SoilMixing“铣削深层搅拌技术”的缩写)。
双轮铣搅拌施工技术是应用地下连续墙液压铣槽机设备结合深层搅拌技术创新的水泥土防渗墙技术,主要利用液压铣槽机的设备对地下土体进行切削搅拌,在此过程中同时掺入水泥浆液即形成均匀连贯的防渗墙体;在工程需要时可在水泥土防渗墙中插入型钢等筋材形成复合支护结构。
1、施工工艺
CSM工法每次成槽长度可达2.8m,成槽宽度根据基坑支护需要可选用不同的设备实现,相邻槽段之间采用搭接方式连接,搭接长度根据垂直度偏差确定。
2、施工设备
双轮铣搅拌桩设备的主要工作部分是位于下部的铣轮和与其相连方形导杆,由液压马达通过减速器驱动,可以同步旋转也可以单独旋转,转速可调整。
针对不同的地质条件下的施工,双轮铣铣头需要提供的不同的切削能力,目前主要按土层的软硬程度有3类不同的配置,分别应用与软土、砂性土及硬地层的施工,在具体项目中可综合考虑地质条件选择相应的铣头进行施工。
针对不同地质条件的搅拌铣头
双轮铣搅拌钻头可悬挂于旋挖钻机或多功能打桩架上进进行施工,水泥浆制备设备一般为半自动制浆后台,根据设计参数选用相应的水泥浆泵。
双轮铣成墙深度受搭载桩机(架)施工能力限制,搭载旋挖钻机施工时一般可达20~30m,搭载多功能桩架施工时成墙深度可达50m。
3、施工过程
CSM 成槽机的施工过程与深层搅拌技术非常相似,主要分为下钻成槽和上提成墙两个主要部分。同时分一、二序槽施工成墙,施工时采用“间隔跳打”方式进行(于SMW工法施工顺序相同),以达到成槽垂直度控制要求。
在下钻成槽的过程中,两个铣轮相对旋转,铣削地层。同时通过凯式方形导杆施加向下的推进力,向下深入切削。在这个过程中,通过注浆管路系统同时向槽内注入水泥(或水泥-膨润土)浆液。直至要求的深度。成槽的过程到此完成。
在上提成墙的过程中,两个铣轮依然旋转,通过凯式方形导杆向上慢慢提起铣轮。在上提过程中,通过注浆管路系统向槽内注入水泥(或水泥-膨润土)浆液,并与槽内的渣土向混合。
4、技术特点
1、CSM工法设计理论与三轴/多轴搅拌桩(SMW工法)相同,可参照《JGJT 199-2010 型钢水泥土搅拌墙技术规程》进行设计计算;较三轴/多轴搅拌桩工艺,CSM工法接头大幅度减少,防渗墙体止水效果和整体性更好;双轮搅拌桩的等宽外形,一方面筋材间距布置更为灵活,另一方面取消了三轴/多轴搅拌桩两侧无效截面,更有利于减少项目投资和施工成本。
2、CSM工法施工方式采用常规的上下运动方式成桩,较TRD工法而言成墙垂直度更易控制,尤其是在基坑转角处止水帷幕的连接更有保障;同时设备施工时受力更加科学,降低了设备维修率,从而更有利于提高工效和缩短工期。
3、由于应用了铣槽技术,CSM工法可应对卵砾石土层止水结构施工和止水结构需入岩等复杂的地质环境;在常规地质条件下的施工就更加轻而易举,可大幅度提高成墙速度。据国内外工程应用资料,施工速度可达18~25m3/h。
4、CSM工法施工对土体的快速切割,使得止水帷幕更加均匀;同时产生的废浆量大大减少(约为成槽方量的10~20%),更多水泥留在防渗墙内,在砂性土中成墙渗透系数可达10-7级。