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双轮铣搅拌桩施工——双轮铣深层搅拌水泥土地下连续墙(CSM工法)应用

双轮铣搅拌桩施工——双轮铣深层搅拌水泥土地下连续墙(CSM工法)应用

双轮铣搅拌桩施工——双轮铣深层搅拌水泥土地下连续墙(CSM工法)应用

双轮铣搅拌桩施工——双轮铣深层搅拌水泥土地下连续墙(CSM工法)应用


双轮铣深层搅拌技术是国际上*新研发的一种水泥土深层搅拌工艺,在国外多个领域(如:基坑工程、防渗工程、地基处理等)均得到广泛应用。为提高国内相应工艺技术水平并弥补相关领域空白,需要对该工艺做深入的探讨和研究。文中通过对CSM工艺概况、工艺流程等的介绍,结合国内外工程案例和应用情况,归纳总结了CSM工法的特点和优势,为国内在该领域的进一步研究工作提供参考。

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1 工艺概述


1.1 概念及发展


CSM 是Cutter Soil Mixing (铣削深层搅拌技术)的缩写,现已成为了一种新型工法的名称,在累积了20 年制造连续墙成槽设备“双轮铣槽机”和使用经验的基础上,2003 年德国宝峨公司研发出新的深层搅拌技术“双轮铣深层搅拌”。由于结合了液压铣槽机的设备技术特点和深层搅拌技术的应用领域,该设备可以应用到更为复杂的地质条件中。


双轮铣深层搅拌工法与传统深层搅拌工法的相异之处在于使用两组铣轮以水平轴向旋转搅拌方式,形成矩形槽段的改良土体,而非以单轴或多轴搅拌钻具垂直旋转,形成圆形的改良柱体。该工法经过近几年的应用发展,形成了导杆式、悬吊式两种机型,施工深度已达到65 m。该工法的原理是在钻具底端配置两个在防水齿轮箱内的马达驱动的铣轮,并经由特制机架与凯氏钻杆连接或钢丝绳悬挂。当铣轮旋转深入地层削掘与破坏土体时,注入固化剂,强制性搅拌己松化的土体。其不仅可以作为单一的防渗墙,且可以在其内插入型钢,形成集挡土和止水于一体的墙体。

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1.2 工艺流程


CSM 工法施工时有两种注浆模式,分别为单注浆模式和双注浆模式。


(1)单注浆模式


铣头在削掘下沉和上提过程中均喷射注入水泥浆液。采用单注浆模式时设计水泥掺量的70%在削掘下沉过程中掺入。适合简单地层和水泥土地下连续墙深度小于20 m 的工况。


(2)双注浆模式


铣头在削掘下沉过程中喷射注入膨润土浆液或者自来水(黏性土地层或可自造泥浆地层),提升时喷射注入水泥浆液并搅拌。适用于复杂地层和水泥土地下连续墙深度大于20 m 的工况。


(3)设备


CSM 工法主要有履带式主机、钻具、辅助设备组成。


BCM 铣头类型


BCM 铣轮类型


主机的大小根据钻进深度、铣头不同有不同配置。


钻具主要由钻杆和铣头构成,分别有两种形形式。矩形钻杆和圆形钻杆,铣头按扭矩,成墙尺寸也划分份两类,可根据不同的地层进行配置(见表1、表2)。


辅助设备主要有:浆液拌合站、注浆泵、储浆罐、水泥筒仓、空气压缩机、挖掘机等。


(4)性能特点


a)具有高削掘性能,地层适应性强双轮铣深层搅拌铣头具有高达100 kN/m 的扭矩,导杆采用卷扬加压系统,铣头的刀具采用合金材料,因此铣头可以削掘密实的粉土、粉砂等硬质地层,可以在砂卵砾石层中切削掘进。


b)高搅拌性能


双轮铣深层搅拌铣头由多排刀具组成,土体通过铣轮高速旋转被削掘,同时削掘过程中注入高压空气,使其具有非常优良的搅拌混合性能。


c)高削掘精度


双轮铣深层搅拌铣头内部安装垂直度监测装置,可以实时采集数据并输出*操作室的监视器上,操作人员通过对其分析可以进行实时修正。


d)可完成较大深度的施工


目前,导杆式双轮铣深层搅拌设备可以削掘搅拌深度达45 m,悬吊式双轮铣深层搅拌设备削掘搅拌深度可达65 m。


e)设备高稳定性


双轮铣深层搅拌设备重量较大的铣头驱动装置和铣头均设置在钻具底端,因此设备整体重心较低,稳定性高。


f)低噪音和振动


因为双轮铣深层搅拌设备铣头驱动装置切削掘进过程中全部进入削掘沟内,因此使噪音和振动大幅度降低。


g)可任意设定插入劲性材料的间距


双轮铣深层搅拌工法形成的水泥土地下连续墙为等厚连续墙,作为挡土墙应根据应力需要插入型钢,其间隔可根据需要任意设置。


h)可靠施工过程数据和高效的施工管理系统掘削深度、掘削速度、铣轮旋转速度、水泥浆液的注入量和压力、垂直度等数据通过铣头内部的传感器实时采集,显示在操作室的监视面板上,且采集的数据可以存储在电脑内。通过对其分析可对施工过程和参数进行控制和管理,确保施工质量,提高管理效率。


i)CSM 工法机械均采用履带式主机,占地面积小,移动灵活。


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