CSM工法：國際領(lǐng)先的新機(jī)械、新工藝、新技術(shù)

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CSM工法發(fā)展的背景 CSM是Cutter Soil Mixing (銑削深層攪拌技術(shù))的縮寫，現(xiàn)已成為了一種新型工法的名稱.液壓銑槽機(jī)(俗稱雙輪銑)是由法國地基建筑公司發(fā)明，于1973年應(yīng)用于法國里昂市 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?？梢砸暂^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。 在累積了20 年制造連續(xù)墻成槽設(shè)備“雙輪銑槽機(jī)”和使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)目前水利及民用工程對(duì)深層防(截)滲、深基坑支護(hù)、擋土及改良地基的高要求，由江蘇省揚(yáng)州市水利局、江蘇弘盛建設(shè)工程集團(tuán)有限公司、江蘇興廈建筑安裝有限公司、江蘇科弘巖土工程有限公司和上海金泰工程機(jī)械有限公司聯(lián)合承擔(dān)的國家“948”項(xiàng)目-“液壓銑削深攪地連墻機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用”(任務(wù)書編號(hào)：200917)，通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過消化吸收，已成功地研發(fā)和研究出一種由液壓雙輪銑槽機(jī)和傳統(tǒng)深層攪拌技術(shù)特點(diǎn)相結(jié)合起來的新型施工設(shè)備和工藝—液壓銑削深攪地連墻機(jī)及其施工工藝[簡稱HCSCMW機(jī)(Hydraulic Cutter Soil Cement Mixing Wall)和HCSCMW施工工藝]，并投入到生產(chǎn)運(yùn)用。此機(jī)械的研發(fā)成功和工藝的成功運(yùn)用，使深層攪拌的深度達(dá)到世界最先進(jìn)國家水平。由于結(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，該設(shè)備可以應(yīng)用到更為復(fù)雜的地質(zhì)條件中。 CSM工法的工藝模式 雙輪銑深層攪拌工法與傳統(tǒng)深層攪拌工法的不同之處在于使用兩組銑輪以水平軸向旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，形成圓形的改良柱體。該工法經(jīng)過近幾年的應(yīng)用發(fā)展，形成了導(dǎo)桿式、懸吊式兩種機(jī)型，施工深度已達(dá)到65 m。該工法的原理是在鉆具底端配置兩個(gè)在防水齒輪箱內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的銑輪，并經(jīng)由特制機(jī)架與凱氏鉆桿連接或鋼絲繩懸掛。當(dāng)銑輪旋轉(zhuǎn)深入地層削掘與破壞土體時(shí)，注入固化劑，強(qiáng)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(nèi)插入型鋼，形成集擋土和止水于一體的墻體。 CSM 工法施工時(shí)有兩種注漿模式，分別為單注漿模式和雙注漿模式。 單注漿模式：銑頭在削掘下沉和上提過程中均噴射注入水泥漿液。采用單注漿模式時(shí)設(shè)計(jì)水泥摻量的70%在削掘下沉過程中摻入。適合簡單地層和水泥土地下連續(xù)墻深度小于20 m 的工況。 雙注漿模式：銑頭在削掘下沉過程中噴射注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(shí)噴射注入水泥漿液并攪拌。適用于復(fù)雜地層和水泥土地下連續(xù)墻深度大于20 m 的工況。 CSM工法的主要設(shè)備 CSM 工法主要有履帶式主機(jī)、鉆具、輔助設(shè)備組成。 主機(jī)的大小根據(jù)鉆進(jìn)深度、銑頭不同有不同配置。 鉆具主要由鉆桿和銑頭構(gòu)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(jù)不同的地層進(jìn)行配置(見表1、表2)。 輔助設(shè)備主要有：漿液拌合站、注漿泵、儲(chǔ)漿罐、水泥筒倉、空氣壓縮機(jī)、挖掘機(jī)等。 CSM工法的性能特點(diǎn) CSM工法的性能特點(diǎn)較多，主要有以下方面：一是具有高削掘性能。地層適應(yīng)性強(qiáng)雙輪銑深層攪拌銑頭具有高達(dá)100 kN/m 的扭矩，導(dǎo)桿采用卷揚(yáng)加壓系統(tǒng)，銑頭的刀具采用合金材料，因此銑頭可以削掘密實(shí)的粉土、粉砂等硬質(zhì)地層，可以在砂卵礫石層中切削掘進(jìn)。 二是具有高攪拌性能。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(zhuǎn)被削掘，同時(shí)削掘過程中注入高壓空氣，使其具有非常優(yōu)良的攪拌混合性能。 三是具有高削掘精度。雙輪銑深層攪拌銑頭內(nèi)部安裝垂直度監(jiān)測裝置，可以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并輸出至操作室的監(jiān)視器上，操作人員通過對(duì)其分析可以進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。 四是可完成較大深度的施工。目前，導(dǎo)桿式雙輪銑深層攪拌設(shè)備可以削掘攪拌深度達(dá)45 m，懸吊式雙輪銑深層攪拌設(shè)備削掘攪拌深度可達(dá)65 m。 五是設(shè)備高穩(wěn)定性。雙輪銑深層攪拌設(shè)備重量較大的銑頭驅(qū)動(dòng)裝置和銑頭均設(shè)置在鉆具底端，因此設(shè)備整體重心較低，穩(wěn)定性高。 六是較低噪音和振動(dòng)。因?yàn)殡p輪銑深層攪拌設(shè)備銑頭驅(qū)動(dòng)裝置切削掘進(jìn)過程中全部進(jìn)入削掘溝內(nèi)，因此使噪音和振動(dòng)大幅度降低。 七是可任意設(shè)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(xù)墻為等厚連續(xù)墻，作為擋土墻應(yīng)根據(jù)應(yīng)力需要插入型鋼，其間隔可根據(jù)需要任意設(shè)置。 八是可靠施工過程數(shù)據(jù)和高效的施工管理系統(tǒng)。掘削深度、掘削速度、銑輪旋轉(zhuǎn)速度、水泥漿液的注入量和壓力、垂直度等數(shù)據(jù)通過銑頭內(nèi)部的傳感器實(shí)時(shí)采集，顯示在操作室的監(jiān)視面板上，且采集的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在電腦內(nèi)。通過對(duì)其分析可對(duì)施工過程和參數(shù)進(jìn)行控制和管理，確保施工質(zhì)量，提高管理效率。 九是CSM 工法機(jī)械均采用履帶式主機(jī)，占地面積小，移動(dòng)靈活。 上述各個(gè)方面，表明CSM工法是一款具有國際領(lǐng)先地位的新機(jī)械、新工藝、新技術(shù)，值得深基礎(chǔ)施工廣泛應(yīng)用與推廣。11 月 10 日，由廣東省巖土力學(xué)與工程學(xué)會(huì)主辦、廣州大學(xué)、廣州大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院、江蘇弘盛建設(shè)工程集團(tuán)有限公司等單位承辦的雙輪銑銑削攪拌(CSM工法)水泥土地連墻技術(shù)交流與施工現(xiàn)場觀摩大會(huì)在廣州市第十六中學(xué)舉辦，其目的就是對(duì)這一國際領(lǐng)先的新機(jī)械、新工藝、新技術(shù)進(jìn)行全面推廣應(yīng)用。