CSM工法：国际领先的新机械、新工艺、新技术

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CSM工法发展的背景 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.液压铣槽机(俗称双轮铣)是由法国地基建筑公司发明，于1973年应用于法国里昂市 的一个地铁车站的地下连续墙施工，是迄今为止技术最为先进的地下连续墙施工设备。国内至今也在十多个工程项目中使用液压铣槽机。国内最厚的地下连续墙就是采用液压铣槽机施工完成的，厚度达到1.5m。但液压铣槽机施工存在的主要问题是设备的施工成本高，配套设备多，只适用于大型的工程项目。 多头深层搅拌设备由日本发明，分为三头和五头的深层搅拌设备居多，在软土地基中应 用非常多，主要用于地基加固、防渗墙施工，临时基坑支护等等。在江南地区采用多头深层搅拌插入H型钢作为浅基坑的临时支护的实例非常多。但多适用于松软地基，如果地质条件比较复杂，则难以施工。同时，钻杆的旋转动力来源顶部，钻杆承受的扭矩大，钻杆损耗多。 CSM设备则是将液压铣槽机的技术加以引申，应用于更广泛的领域。将液压铣槽机的铣轮与凯式方形导杆相连接，将该设备加装在适当改造的旋挖钻机、履带式起重机或履带式深层搅拌钻机等设备上。将铣轮驱动所需的液压系统和注浆用的管路安装在凯式方形导杆内。采用履带底盘获取动力或安装独立动力站的方式形成一套完整的CSM地下连续墙或防渗墙成槽施工设备。可以以较低的价格完成设备的配置。当然，也可以采用全新的CSM成槽设备，而不是附加在其他设备上。 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，为适应目前水利及民用工程对深层防(截)渗、深基坑支护、挡土及改良地基的高要求，由江苏省扬州市水利局、江苏弘盛建设工程集团有限公司、江苏兴厦建筑安装有限公司、江苏科弘岩土工程有限公司和上海金泰工程机械有限公司联合承担的国家“948”项目-“液压铣削深搅地连墙机的研发与应用”(任务书编号：200917)，通过引进国外先进技术和设备，经过消化吸收，已成功地研发和研究出一种由液压双轮铣槽机和传统深层搅拌技术特点相结合起来的新型施工设备和工艺—液压铣削深搅地连墙机及其施工工艺[简称HCSCMW机(Hydraulic Cutter Soil Cement Mixing Wall)和HCSCMW施工工艺]，并投入到生产运用。此机械的研发成功和工艺的成功运用，使深层搅拌的深度达到世界最先进国家水平。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。 CSM工法的工艺模式 双轮铣深层搅拌工法与传统深层搅拌工法的不同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。 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。 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。 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。 CSM工法的主要设备 CSM 工法主要有履带式主机、钻具、辅助设备组成。 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。 CSM工法的性能特点 CSM工法的性能特点较多，主要有以下方面：一是具有高削掘性能。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。 二是具有高搅拌性能。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。 三是具有高削掘精度。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至操作室的监视器上，操作人员通过对其分析可以进行实时修正。 四是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。 五是设备高稳定性。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。 六是较低噪音和振动。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。 七是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。 八是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。 九是CSM 工法机械均采用履带式主机，占地面积小，移动灵活。 上述各个方面，表明CSM工法是一款具有国际领先地位的新机械、新工艺、新技术，值得深基础施工广泛应用与推广。11 月 10 日，由广东省岩土力学与工程学会主办、广州大学、广州大学建筑设计研究院、江苏弘盛建设工程集团有限公司等单位承办的双轮铣铣削搅拌(CSM工法)水泥土地连墙技术交流与施工现场观摩大会在广州市第十六中学举办，其目的就是对这一国际领先的新机械、新工艺、新技术进行全面推广应用。