软土地区既有地下连续墙外CSM超深止水帷幕施工技术研究

【摘要】削铣式水泥土搅拌墙在上海浦东某深基坑止水帷幕工程中展现出显著技术优势。上海浦东地区位于长江三角洲冲积平原，地下水位高，土层以软土为主，具有高含水量、低强度的特点。因此，在基坑工程中，止水帷幕的设计与施工至关重要，该类工法通过高强度铣削搅拌技术，可穿透浦东地区软土、砂性土及古河道沉积层等复杂地层，形成深度达49.5m～100m的连续防渗墙体，渗透系数稳定在10⁻⁷ cm/s量级，有效隔断深层承压水并降低基坑开挖风险。本文通过理论分析和现场试验相结合的方法，对软土地带既有地下连续墙外的超深CSM水泥土搅拌墙成墙连续性进行了深入研究，旨在为工程实践提供理论依据和技术支持。

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【关键词】CSM工法  止水帷幕    软土地基  基坑工程

0 概述

上海浦东新区地下空间开发向、超大方向发展，但受限于滨海软土地层（高含水量、低强度、承压水活跃）及密集城市环境，传统止水帷幕（如高压旋喷桩、TRD工法）面临深度不足、抗渗稳定性差、施工不灵活等问题。CSM工法凭借双轮铣削深层搅拌技术，考虑上海浦东地区，在地下承压水层7-9层承压水层水力联动的情况下，因CSM可以用作超深止水帷幕，可以有效的降低承压水扰流路径深度。成为超深止水帷幕的优选方案。

1 工程概况

上海市浦东新区梅园社区2E8-19地块项目，东至荣成路，南至浦东大道，北至昌邑路，西至2E8-06地块。项目计容建筑面积分别约为12.2万平方米，总建筑面积约23万平方米，红线外有连接周边地铁连通道，建设有住宅、办公、商业、教育、文化等设施。

本工程±0.00相当于绝对标高3.600m，基坑普遍挖深约为16.70m，办公楼局部落深处挖深约21.80m。场地内局部地段有第⑤2层微承压含水层分布，场地普遍有第⑦层为第一承压含水层，水位呈周期性变化。场地地基基础影响深度范围内的地层属长江三角洲滨海平原型沉积土层，主要由粘性土、粉性土及砂土组成。

工程围护体系采用地下连续墙，墙深50m，墙厚1.2m，采用十字钢板接头；外侧槽壁加固采用Φ850@600三轴搅拌桩加固，水泥掺量30%。

2 水文地质情况

项目场地地基土的主要特征：

第①1层杂色杂填土：上部以碎石、砖块等为主，夹少量粘性土，底部以粘性土为主。该层土表层主要为拆迁建筑垃圾未清除及场地周边项目建设堆填，该层土结构松散，不均匀，呈欠固结状态。

第①2层黑色浜底淤泥：暗浜地段分布，含杂物，有臭味，流塑，高等压缩性。该层土呈欠固结状态，不均匀，灵敏度高。

第②层褐黄色～灰黄色粉质粘土：场地内除暗浜及厚填土区域外遍布，含氧化铁及铁锰质结核，土质从上往下逐渐变软，可～软塑，中等压缩性，土质较均匀。

第③层灰色淤泥质粉质粘土：场地遍布，分布稳定，含云母、有机质，夹 1～3cm 厚薄层状粉性土，土质较均匀，流塑，高等压缩性。

第③t层灰色粘质粉土：场地遍布，含云母，局部夹 2～7mm 厚淤泥质粉质粘土，土质不均匀，松散，中等压缩性。

第④层灰色淤泥质粘土：场地遍布，分布稳定，含云母、有机质，局部夹 1～4mm 的粉性土，土质较均匀，流塑，高等压缩性。

第⑤1层灰色粘土：场地遍布，分布稳定，含云母、有机质，夹钙质结核，软塑，高等压缩性，土质较均匀。

第⑤2层灰色粘质粉土夹粉质粘土：局部零星分布，含云母，局部夹有 5～30mm 厚粉质粘土，土质不均匀，松散。

第⑥层灰色暗绿色～草黄色粉质粘土：场地遍布，含氧化铁斑点，偶夹钙质结核，局部夹有 3～15mm 厚粉性土，土质较均匀，可塑，中等压缩性。

第⑦1层草黄色砂质粉土：场地遍布，含云母，局部夹有 5～10mm 厚粘性土，土质较均匀，中密～密实，中等压缩性。

第⑦2层灰黄色粉砂：场地遍布，含云母，局部夹有 1～4mm 厚粘性土，土质较均匀，密实，中等压缩性。

第⑦3层灰色粉砂：场地遍布，含云母，土质较均匀，密实，中等压缩性。

第⑨1层灰色粉砂夹粉质粘土：场地遍布，含石英、长石、云母，局部夹有 17～45mm 厚粉质粘土，土质不均匀，密实，中等压缩性。

第⑨2层灰色粉砂：场地遍布，含石英、长石、云母，局部夹有 1～2mm 厚粉质粘土，土质不均匀，密实，中等压缩性。

第⑩层兰灰色粉质粘土：场地遍布，含钙质、铁锰质结核，土质较均匀，可塑，中等压缩性。

第（11）层青灰色粉细砂：场地遍布，含贝壳碎片、石英、长石、云母，局部夹有 1～2mm厚粘性土，土质较均匀，密实，中等压缩性。

3 问题分析

根据本工程A2区开挖前降水实验，坑外/内降深比均较大，水力联动明显，基坑开挖降水工况下，外部水位降深过大无法满足地铁保护需求。同时不排除地下连续墙墙体止水体系失效的情况，故结合现场实际情况，拟考虑在地下连续墙外侧增加一道超深止水帷幕，下探过地下连续墙墙趾10米，深度60米。

3.1 软土地区地下水含水量丰富

场地地基基础影响深度范围内的地层属长江三角洲滨海平原型沉积土层软土地区，地下水含水量丰富。同时项目位于黄浦江边，距离黄浦江垂直距离最近为379米。地下水流动受黄浦江潮汐影响，整体流动性强。

初期考虑采用MJS类旋喷桩作为止水帷幕。试桩过程中，发现由于地下水影响，整体成桩困难，桩身垂直度无法保证且桩身完整性难以保证，取芯发现25-28米有原状土颜色，现在把芯样晒干后也能够成型，水泥含量较少，28-37米芯样完整，强度较高，整体有不连续现象，桩体不均匀。

3.2 基坑形状不规则

基坑南侧沿地铁侧由于场地外保留建筑东海宾馆的影响，整体形状呈不规则、多转角的形状，整体直线段较短，不适用渠式等厚度水泥土搅拌墙施工（TRD）。

3.3 施工区域紧邻燃气管线

CSM工法水泥土搅拌墙墙厚800mm，西侧CSM外边距离燃气管线只有680mm，任何一点土体扰动都极易对燃气管线造成影响。

3.4 既有地下连续墙墙体影响止水帷幕施工

由于基坑外侧管线影响，等厚度水泥土搅拌墙施工只能选择位于地墙外侧，原三轴槽壁加固区域内进行施工。该部位轴搅拌桩施工完成已超过一年，加固土强度已达设计标准，若采用渠式等厚度水泥土搅拌墙施工，垂直度和施工质量将受到影响。同时潜在的地墙“大肚皮”也会对施工造成重大影响。

4 削铣式等厚度水泥土搅拌墙（CSM）优势分析

4.1 搅拌类墙体，墙身完整性好

该工法通过磨轮切削岩土地层，注入水泥浆等固化剂，然后利用平轴转动铳刨轮进行搅拌，使土体与硬化剂充分混合并经过养护，形成具有一定强度的水泥土挡墙结构。CSM双轮铣深层搅拌施工过程中，双轮铣深层搅拌铣头由多排刀具组成，其搅刀片以垂直旋转的方式对土体进行搅拌，通过铣轮高速旋转对土体进行削掘，同时在削掘过程中对土体注入高压空气，以获得优良的搅拌混合性能，使得搅拌更为均匀充分，同时土体能够更好地包裹水泥浆，以达到优秀的整体性，在施工过程中可以通过电脑控制的方式对水泥浆液注入量进行控制，从而使水泥浆和土体混合均匀，具有墙体均匀度和质量好、材料利用率高的优点。

4.2 施工灵活

施工场地要求低：针对现场施工条件有限的情况下，CSM对比TRD机动性较强，TRD需要沿直线掘进切割土体，CSM可转弯施工，针对复杂环境，狭小部位有优势。

施工周期灵活：TRD需满足24h连续施工，如中途停机，会导致切割箱卡住等情况，CSM单幅墙体施工完成中，遇突发状况可停机，整个施工周期中遇突发状况更灵活。

4.3 环境影响小

低振动低噪音：双轮铣深层搅拌设备铣头驱动装置在切削掘进过程中将整体进入削掘沟内，因此噪音和振动的影响大幅度降低。从而大幅度减少对周边环境的影响，也可以有效减少对周边管线的扰动。

无泥浆排放：采用水泥浆固化土体，减少泥浆排放，降低环境污染。

4.4 适应复杂地质条件

软土层适应性强：浦东地区软土层较厚，削铣式搅拌桩能有效切削和混合软土，可切削卵砾石地层、岩层、砂性等地层，形成均匀的水泥土墙体，对复杂地质条件适应性较高。‌

高地下水位应对：该技术能有效阻断地下水流动，提供良好的止水效果。

双轮铣深层搅拌设备具有在坚硬的地层中进行深层搅拌施工的能力，解决了传统多轴搅拌系统无法在坚硬地层施工的问题；同时因为该设备使用双轮铣技术，拥有一定的入岩能力，即使在原三轴槽壁加固区域内进行施工亦可进行铣削施工，并对地墙“大肚皮”有一定铣削能力。

同时双轮铣设备中装配有高精度垂直度传感器，在施工过程中能够通过电脑端对成槽的垂直度进行动态化监测，并利用双轮铣设备的纠偏系统及时调整，能够在复杂地质环境施工条件下依然确保墙体精度。

4.5 施工效率高

快速施工：结合液压铣槽机和深层搅拌技术，成墙速度快，尤其适合大深度和厚墙体施工。

连续作业：可实现连续墙体施工，减少接缝，提高整体性。

5 实施情况

5.1 施工参数

（1）CSM水泥土搅拌墙：墙深60m，墙厚0.8m，幅宽为2.8m，每幅搭接200mm，且需要跳幅施工，水泥掺量为35%，水灰比最大为1.0，CSM垂直度偏差≤1/300，膨润土含量一般为100kg/m³。

（2）CSM铣轮下沉速度，根据土体情况，如在三轴水泥土搅拌桩加固体内，切铣下沉速度为2～5cm/min，如在原状土内，切铣下沉速度为5～30cm/min；铣轮提升，同步注水及泥浆，搅拌成墙，提升速度为18～24cm/min；施工周期为1幅/天。

5.2 实施流程

CSM就位

CSM主机自行到达作业位置，铣头与槽段位置对齐，并调整垂直度达到1/600以内。CSM主机移位前必须对现场情况进行仔细观察，移位要做到平稳且安全。桩机定位后，通过测量对墙位进行复核。铣削式水泥土搅拌墙的墙体垂直度偏差不大于1/500，墙位偏差不大于20mm，墙深偏差不得大于50mm，成墙厚度应不小于设计墙厚，偏差控制在0～+20mm（控制切割箱刀头尺寸偏差）。

水泥浆液

施工前应安装调试好自动化拌浆系统，筒仓内备足水泥，对全体工人做好详尽的施工技术交底工作。采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量为30%～35%，具体的水灰比和水泥掺量可根据现场试验进行调整确定。

下沉：切削搅拌，喷射水或膨润土；上升：均匀搅拌，喷射100%水泥浆。

铣轮下沉

铣轮下沉注水或膨润土切铣原位土体至设计深度，下沉速度控制在7～20cm/min内，主机内操作人员根据显示屏上操作系统，控制XY方向垂直度，垂直度控制在1/500内。

铣轮提升

至设计深度后，铣轮提升并同步注水及泥浆，搅拌成墙，提升速度控制在18～24cm/min。

5.3 过程控制

CSM于三轴搅拌桩位置施工困难解决措施

正式施工前进行试成墙，测定相关参数并指导施工。

我司根据本工程地质特点，结合在上海地区CSM施工经验，针对本场地内CSM工法等厚度水泥土搅拌墙施工，计划投入1套ES-system型工法设备施工。

优化泥浆比重和泥浆流速，减少刀具磨损。

加强设备的维修保养，位于原三轴搅拌桩区域作业钻具磨耗较大，需要准备各类备用配件，及时更换镶补，确保正常施工。

施工区域紧邻燃气管线解决措施：

（1）施工前进行探查标记

施工之前首先将CSM止水帷幕精确定位放样并标记在地表，然后根据现场探模情况确定管线位置，在燃气管线位置设置明显标识。

（2）若燃气管线埋深浅，可考虑在围墙上设置卡扣，将燃气管线挖出设置抱箍，悬挂在围墙卡扣上，避免施工时破坏燃气管线。

（3）设备施工区域设置临时挡板，避免机械设备碰撞。

（4）对现场施工人员进行详细交底。

5.4 实施效果

CSM施工完成后，通过现场取芯判断成墙连续性及成桩强度.待CSM达到龄期，对CSM进行取芯试验，现场取芯，芯样完整，成墙连续性完好，并委托上海建筑科学研究院有限公司进行抗压强度试验，测得抗压强度均满足要求。

根据要求设计强度为1.2MPa，现场取芯共抽检2幅，C-11、C-24二幅抗压强度代表值分别为1.23MPa、1.23MPa。

6 结语

综上所述，通过本项目CSM水泥土搅拌墙施工的应用，可以在7层土体有效成墙。在软土地带超深基坑条件下，解决了地下水周期性流动反复冲刷和砂性土对成桩连续性的影响并有效杜绝坑内外水位水力联动的问题，对土体进行有效的劈裂、切削，使成桩质量及桩身的连续性得到保证。

随着工程建设的不断发展和技术的进步，地下空间的开发不断深入，深层地基加固需求逐步增加，CSM在软土地带超深基坑工程中的应用将更加广泛。进一步深入研究CSM作为超深止水帷幕的施工技术，能够为以后软土地带CSM超深止水帷幕施工拓宽思路，为后续项目起到参考作用。

参考文献：

[1] 卢雄波等. 超深双轮铣深层搅拌墙在软土地基中的应用， 2020.

[2] CSM工法在止水帷幕施工中的应用及设备研究进展概述， 2025.

[3] 水泥土搅拌桩止水帷幕， 2024.

[4] 超深双轮铣深层搅拌墙在软土地基中的应用， 2018.

作者信息：冯吉臻，上海陆家嘴金融贸易区联合发展有限公司，项目四部总经理助理，项目经理，工程师职称，上海市浦东新区东育路227弄，200120，