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双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用

CSM工法 2020年3月30日 项敏 306





CSM工法应用案例



超深双轮铣深层搅拌墙在软土地基中的应用

陆耀辉






摘  要


摘要:珠海横琴南光大厦深基坑施工工作面不足,而工期要求紧,且淤泥层厚度逾20m,施工难度大,为此,选取了双轮铣搅拌墙(CSM工法)作地下连续墙施工的槽壁加固。基于工程实践,介绍双轮铣搅拌工法特点、施工技术、质量管控、工艺优势等,为珠海地区等软土地质区域推广CSM工法提供借鉴。


关键词:软土地质;深基坑;双轮铣搅拌墙;槽壁加固



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工程概况


1.1 工程概况


双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用

图1 南光横琴大厦效果图


横琴南光大厦位于珠海市横琴新区口岸服务区,总用地面积10000m2,塔楼高度170 m(图1),基坑面积达到7000m2,3层地下室,开挖深度约15m,基坑采用“厚800mm地下连续墙+3道钢筋混凝土内支撑”的围护结构形式。


本项目淤泥层厚逾20m,为保证地下连续墙的成槽质量,横琴新区已开工类似项目均采用三轴搅拌桩进行地下连续墙护壁。


1.2 工程地质条件


基坑北侧为安临路,下沉10m,即将开工,其深基坑利用我公司地下连续墙作支护;西侧为中葡项目,其地下连续墙与我公司地下连续墙紧贴,开发进度与本项目相近;东侧为项目办公室,板房离地下连续墙距离为5m,南侧为空地,政府正在清表准备拍卖。本地块地层从上至下依次为①素填土、②冲填土、③淤泥、④粉质黏土、⑤淤泥质土、⑥粗砂、⑦砾砂、⑧强风化花岗岩、⑨中风化花岗岩、⑩微风化花岗岩。


在地下连续墙内外侧采用厚700mm的CSM工法作槽壁加固,深度为16.35~23.25 m,长约720m。



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施工难点分析与方案确定


2.1 施工工作面不足


项目周边环境复杂,占地10 000 m2,而项目基坑面积已逾7 000 m2,红线内已建办公室占地1 500 m2,即剩下可供施工布置的土地仅1 500 m2,施工工作面严重不足,给施工带来极大不便。


2.2 地质条件极差


由本工程基坑概况和地质勘查报告可知,基坑开挖深度范围内除表面为杂填土外均为饱和、流塑性淤泥,其固结难度比一般土层大。本工程基坑开挖的关键是地下连续墙施工质量,而确保地下连续墙施工质量的关键因素是护壁质量,因此如何使地下连续墙周边饱和、流塑性淤泥完成固结是本工程的一个难点。


2.3 工期紧张


横琴新区为杜绝囤地现象,土地合同均设置了4大工期节点,本项目土地合同亦要求收地后1 a内开工,2 a内出±0 m,3 a内封顶,4 a内竣工验收,而工程桩平均深度85 m,深基坑工程深15 m。本项目建设单位已加快报建进度,于收地后6个月内工地开工,即地下工程共18个月,参照口岸服务区多个已完成类似深基坑开挖和工程桩施工的项目,推算我项目完成基坑支护及开挖深度、工程桩耗时可能在20个月,再加上地下室主体结构工期6个月左右,我项目预计完成±0 m的时间会比政府规定节点时间晚6个月左右。因此,如何提高施工效率、控制工期是本项目的一个难点。


2.4 方案比较


为解决项目所面临的工程难点,我公司组织专家反复研讨,对横琴新区类似项目采用的三轴搅拌桩提出优化,采用CSM代替三轴搅拌桩对饱和、流塑性淤泥进行固结,克服场地狭小、砾石和小孤石钻进困难以及工期紧张的问题(图2)。

双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用



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CSM工法


3.1 工艺原理


CSM双轮铣水泥土连续墙工法是一种新型、高效、环保的等厚度水泥土搅拌墙施工技术,又称双轮铣深层搅拌技术。该技术从地下连续墙液压铣槽机的施工原理发展而来。其主要原理是通过钻杆下端的一对液压铣轮,对原地层进行铣、削、搅拌,同时掺入水泥浆固化液,与被打碎的原地基土充分搅拌混合后,形成具有一定强度和良好止水性能的水泥土连续墙。


3.2 工法特点


1)施工深度大,搅拌均匀,适应地层广泛。常规的柱列式搅拌桩施工深度很难突破30 m,而CSM双轮铣水泥土连续墙工法施工深度可达60 m,通过更换不同铣轮可以适应软土、砂土、卵砾石、强风化岩等地层。


2)施工效率高,节约工期。单幅成墙长度2.8 m,施工效率比传统止水帷幕施工提高1倍以上,设备灵活,场地适用性强(履带式设备,可用于弯道、小半径施工作业)。


3)成墙质量高,垂直度有保证。设备自带测斜系统,施工过程中能实时监测成墙的垂直度、下沉及提升速度等参数,实现信息化施工。


4)设备的噪声、振动和故障率均较低,使工期较有保证。


5)方便插入劲性材料,其间距不受影响。


6)绿色环保,置换率低。通过多个工地施工实践,其土体置换率在20%~30%,不仅大大节约了堆放置换土的场地,也解决了置换土体外运难的问题。



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CSM施工技术

4.1 设备选型


根据本工程的地质条件、成墙深度及相关参数,选用SC45双轮铣水泥土搅拌桩机进行施工。


4.2 施工工艺及要点


1)铣头定位,将双轮铣搅拌钻机的铣头定位于墙体中心线和每幅标线上,偏差控制在±5 cm以内。


2)桩架就位及垂直度校正,CSM双轮铣水泥土连续墙工法施工时铣轮就位应对中,平面允许偏差应为20 mm,并对立柱导向架进行设备自调,同时用2台经纬仪在x、y方向进行校正,确保立柱导向架垂直度控制在1/200以内。


3)水泥浆拌制,施工前应搭建拌浆平台,并做好拌浆平台处的地面硬化。固化液拌制采用P.O 42.5水泥,每立方米被搅拌土体掺入25%的水泥,水灰比1.2。


4)CSM双轮铣钻杆下沉、提升,成墙采用两喷两搅施工工艺,钻杆在下沉时注入水,提升时均需注入水泥浆液,对含砂量大的土层,视情况在搅拌桩底部2~3 m范围内上下重复喷浆搅拌1次。为保证浆液与加固土体均匀拌和,应按照0.5~0.8 m/min的速度进行钻杆下沉,钻杆下沉至设计标高后,应继续搅拌并喷浆5~6 min,使墙底土体与水泥浆液充分拌和,然后铣轮反向转动,并以0.8~1.0 m/min的速度提升钻杆,直至距离地面约50 cm处或桩顶设计标高后再关闭注浆泵。钻杆提升与下沉过程中浆液注入应连续进行,不得间断。




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质量检测


本工程按设计要求每隔50 m进行钻芯取样检测,共抽芯实体检测15孔。按土层厚度,不大于3 m的土层取1组试块,厚度大于3 m的土层取2组试块,厚度大于10 m的土层取3组试块,每组试块包括3个抗压试件。经检测,墙体抗压强度均在0.6 MPa以上,满足设计要求。后期地下连续墙施工时成槽顺利,开挖后地下连续墙成墙效果较好。




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结  语


1)本工程采用CSM施工工法,缩短了工期。实践表明,本项目采用1台CSM设备每天可施工30~40 m地下连续墙,而周边项目采用1台三轴搅拌桩机每天可完成15~20 m,相比而言,本项目工效较高。同时,本工程完成施工仅更换1次双轮铣刀片,机械故障率较低,工期保证性较强。


2)设备自带垂直度控制系统,成墙垂直度控制较好,同时能有效确保搭接效果;现场抽芯结果表明深层搅拌质量随深度增加变化不大。相比较三轴搅拌桩成桩质量,其搭接位置密封性更有保障,且对于三轴搅拌桩墙体强度随深度增加而降低的情况有较大改善。


3)现场实践表明,该工法土体置换率为20%~30%,大大节约了堆放置换土的场地,也解决了置换土外运难的问题。相比三轴搅拌桩土体置换率在50%,更加环保。


4)采用履带式设备,移动更为便捷,可用于弯道、小半径施工作业。本工程基坑南侧有凸出地下室的两车道宽的连通口,北侧和西侧地下连续墙边线即为用地红线,采用CSM工法有效地克服了施工作业场地狭小的问题。


通过本项目的实践应用,表明在横琴新区软土地区,应用CSM工法作地下连续墙护壁和止水帷幕,能较好地保证工期,成桩质量效果均匀、强度高、垂直度好,水泥用量相对较少、置换土相对较少,能克服砂石、卵石地层掘进搅拌注浆,设备施工便利性较强、故障率低,值得推广使用。



双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用




双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用






来源:《地基基础》

编辑整理:项 敏
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CSM工法


双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用




CSM工法 Cutter Soil Mixing (铣削深层搅拌技术)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。与其他深层搅拌工艺比较,CSM工法对地层的适应性更高,可以切削坚硬地层(卵砾石地层、岩层)。



双轮铣深搅设备(CSM)特点

 

施工效率高

双轮铣拥有两个大扭矩齿轮箱,铣轮上切割齿布局设计合理、切削能力强、施工效率高;


地层适应范围更广

能够在坚硬的地层进行深层搅拌施工,克服了传统的多轴搅拌系统不能在坚硬地层施工的缺点;源于双轮铣技术,该工法具有一定的入岩能力,能够截断地下水通过墙底风化岩进行渗透的途径;


墙体垂直度更好

双轮铣设备中具有高精度垂直度传感器,施工中可以通过电脑动态监测成槽的垂直度,利用双轮铣设备所配置的纠偏系统及时调整,确保墙体精度;


墙体质量更好

通过电脑控制水泥浆液注入量、水泥浆和土体混合均匀,从而墙体均匀度及质量好、材料利用率高,较其他搅拌工艺,可以节约材料;


施工过程更加环保

直接将原状地层做为建筑材料,弃土和弃浆量总量小,节能环保,符合基础施工技术发展的趋势;


施工阶段扰动低

施工阶段几乎没有震动,采用原位搅拌,对周边建筑物基础扰动小,可以贴近建筑物施工;

墙体的深度更大

导杆式双轮铣深搅设备,施工深度可达53m,

悬吊式双轮铣深搅设备,施工深度可达80m。


双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用

导杆式 CSM工法主机

双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用

悬吊式  CSM工法主机





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原文始发于微信公众号(CSM工法):双轮铣搅拌墙在珠海地区深基坑中的应用