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三轴搅拌桩和SWM工法桩施工方案详解

311 2020-06-15 16:18:31

三轴搅拌桩和SWM工法桩施工方案详解


1、 三轴水泥土搅拌桩施工方法及主要技术措施

1.1设备选用及施工方法

本工程三轴水泥土搅拌桩采用 JB-160 型三轴式钻孔机进行施工。Ф850@600三 轴 搅 拌 桩 共 计 约 350000 , 桩 长 约 为 :K7+726--K7+755 ( 22 米 ) ,K7+755--K7+815(22 米), K7+815--K7+965(21 米), K7+965--K8+020(10 米)。具体详见本基坑工程围护图纸。

本单位计划安排 1 台三轴搅拌桩机在 K7+726 南侧向东施工, 具体施工顺序详见桩机运行路线图。桩机开始施工前测量复核桩位后开始施工。

JB-1 60Φ850 三轴水泥土搅拌桩施工机械图(采用步履式)


Ф850@600 三轴水泥土搅拌桩, 即边轴正旋转注浆搅拌、 中轴反旋转喷气搅拌水泥土的施工方法, 根据设计要求本工程采用四搅两喷(上下均搅拌, 下沉喷浆, 即两上两下) 施工工艺。三轴搅拌桩施工完毕, 土方开挖前, 应先做降水试验, 进行帷幕验证, 验证止水帷幕的止水效果。


1.2施工工艺流程


1.3施工技术要求及措施

1.3.1清除地下障碍、 开挖沟槽

三轴搅拌桩施工前应首先清除地下障碍, 凡大于 150 ㎜以上石块、 砼块应尽量清除干净, 并填素土, 遇到河道段需要修筑围堰、 抽水、 清淤、 回填素土填平,此后用挖掘机开挖宽 1200 ㎜、 深 1200~1500 ㎜导槽。

机械施工平台要求平整, 平整度不大于 50mm, 并用履带式挖掘机认真碾压密实, 然后铺设路基箱, 确保钻机稳定。所以本工程施工之前先确认三轴搅拌桩施工位置有无在用管线及废掉的管线位置。先进行下方障碍物清理完毕后方挖沟进行下部工序。


1.3.2测量放线

根据建设单位提供的导线点作为起算依据。在现场布设施工控制点兼水准点并进行测量、 计算。施工控制点测量采用全站仪, 按方向四测回及全圆观测法测量, 其成果满足规范要求。利用复测过的坐标控制点和设计坐标值, 经计算并复核有关测量数据后, 准确放出三轴水泥土搅拌桩中心线位置。根据设计图纸, 测放桩位﹑ 并编号, 测量桩位地面标高, 确定钻孔深度。


1.3.3施工顺序

为确保每幅搭接质量, 按要求套接一孔施工, 钻孔顺序如下:跳槽式双孔全套复搅式连接:一般情况下均采用该种方式进行施工。


1.3.4桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位。移动前看清上、 下、 左、 右各方面的情况,发现障碍物应及时清除, 桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。桩机就位做到稳定、平正, 并用线锤观测龙门立柱垂直度以确保桩机的垂直度≤1/250。桩机定位后再进行定位复核, 偏差值小于 2cm。


1.3.5搅拌速度及注浆控制

现场施工第一批桩(不少于 3 根) 时, 应进行试成桩实验, 以最终确定搅拌桩施工时的水泥掺入比、 水灰比、 搅拌下沉和提升速度等参数。本工程根据图纸规范及现场施工经验确定一下参数及保措施:

(1)搅拌桩采用 42. 5 级的普通硅酸盐水泥, 水灰比 1. 5~2. 0, 水泥掺量20%,提升速度不大于 0. 8m/min, 如遇地下障碍物不能施工, 应及时向设计人员联系采取措施后才能施工。由于分为 2 阶段施工, 每一阶段搅拌桩均应按设计要求形成封闭的止水体系方可进行基坑开挖。

(2) 水泥浆配制好后, 停滞时间不得超过 2 小时。

(3) 采用套打的方式施工, 相邻桩施工间隔不得超过 2 小时, 若超过 2 小时, 则须 在外侧补桩或采用高压旋喷桩加固, 以保证基坑围护结构不会渗漏水。

(4) 桩中心偏位不得超过 50mm, 桩身垂直度误差不得超过 1/200。

(5)、 搅拌桩四搅两喷确保搅拌桩均匀并应连续施工, 如出现施工冷缝应外包一幅或采用高压旋喷桩封闭。旋喷桩与三轴搅拌桩搭接位置旋喷桩外包不少于4 根, 水泥浆制备完毕停滞时间不超过 2 小时。


⑴制备水泥浆液及浆液注入

在施工现场搭建拌浆施工平台, 平台附近搭建水泥库, 在开机前搅制浆液。根据设计要求, 水灰比为 1. 5-2. 0, 水泥采用 P42. 5 普通硅酸盐水泥, 水泥掺入量为 20%, 桩体28d无侧限抗压强度>0. 9Mpa, 墙体抗渗系数小于 10-7 cm/sec。

水灰比、 水泥掺入量等施工参数根据施工现场试成桩的实际情况调整后最终确定。坑底以上空搅水泥掺量 6%, 强度及承载力大于原状土。

水泥浆水灰比控制法:

①容积法预控:控制进水量, 应预先计算好每拌所需水量在搅拌桶中的高度,施工时或用尺量、 或做记号。

②水泥浆比重测法中间控制:质检员应预先绘制灰浆水灰比与比重标准关系曲线。以拌制好的水泥浆比重找出对应水灰比。进入灰浆搅拌桶水泥, 应过筛, 剔除结块和其它杂物, 拌制好的灰浆亦应再次过筛入储浆池, 以免堵管。搅拌好水泥浆不得离析, 因故搁置 2h 以上的拌制浆液, 应作废浆处理, 严禁再用。


⑵钻进搅拌

桩机就位后, 启动电机开始施工, 在下沉过程中注入水泥浆液, 提升搅拌桩体, 重复下沉喷浆提升搅拌桩体完成四搅两喷。同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定, 钻机钻进搅拌速度一般为 0. 5-0. 8m/min,重复搅拌提升速度一般为 1m/min, 在桩底部分适当持续搅拌注浆。前后台有专人及时记录原始资料, 前台:下沉提升速度、 深度、 时间。后台:制浆罐数, 水、 水泥、 外加剂用量, 供浆、 停浆、 压风机压力, 送风, 停气时间等。


前后台, 应事先明确联络信号, 如使用对讲机、 击管, 吹哨, 以便前后台配合, 及时供浆、 停浆、 送气、 停气, 避免断桩发生。施工时因故停工, 应将搅拌头提升或下沉至停浆深度以上(以下) 0. 50 米处, 待恢复供浆再喷浆搅拌下沉(或提升) , 以确保不发生断桩现象。若停机超过三小时, 宜先清洗输浆管路、 送浆泵中的灰浆。施工过程中产生的涌土, 用挖土机及时清理干净。


1.3.6接头处理

⑴时间间隔超过 12 小时, 且不超过 24 小时的, 直接在外侧复打 3 根搅拌桩,详见示意图。

⑵间隔时间较长在 24 小时以上的, 采用外侧绑不少于 3 根Φ800@500 旋喷桩, 先后桩之间用高压旋喷加强止水效果时, 先施工外侧, 后施工内侧, 详见示意图。


1.4三轴水泥土搅拌桩施工过程抽检及桩身检测

(1) 三轴水泥土搅拌桩施工一周后进行开挖检查,检查成桩质量, 若不符合设计要求应及时调整施工工艺。

(2) 止水桩检测要求:基坑开挖前或开挖时检测水泥土桩的尺寸、 搭接宽度, 监测点按随机选取或选取施工中出现异常、 开挖中出现漏水的部位;并可通过开挖后截水效果判断;对施工质量有怀疑时可采用钻芯法检测桩体的单轴抗压强度、 连续性及深度, 检测点数量不少于 3 处。

(4) 采用钻芯法(养护28d) 检测搅拌桩的单轴抗压强度、 完整度、 深度。检测桩数不应少于总桩数的2%, 且不应少于3根。每根桩的取芯数量不宜小于五组, 每组不宜少于3件试块。


2、 SMW工法桩施工方法及主要技术措施

本基坑总体部分围护结构采用φ 850@600SMW(φ 1000@750) 工法桩, 桩内插规格为H700*300*13*24(H800*300*13*26) 的型钢, K7+559--K7+592采用密插, K7+815--K7+965、 K7+755--K7+815采用插二跳一及插一跳一, 泵房位置采用密插法。转角及接缝位置采用高压旋喷桩800@600如下, 具体详见图纸。


2.1 设备选用及施工方法

本工程计划投入1台JB-160型三轴式搅拌钻机进行施工, 具体施工顺序详见桩机运行路线图。桩机开始施工前测量复核桩位后开始施工。


2.2 SMW工法围护桩工艺流程

SMW围护桩施工工艺流程分别见流程图:SMW工法围护桩施工工艺流程图,流程图:SMW工法施工程序图。


2.3 SMW工法围护桩施工方法、 工艺说明

2.3.1场地回填平整

施工前, 必须先进行场地平整, 清除施工区域内的表层硬物, 素土回填夯实,路基承重荷载以能行走50吨大吊车及三轴深层搅拌桩机为准。


2.3.2测量放线

⑴根据建设单位提供的导线点作为起算依据。在现场布设施工控制点兼水准点并进行测量、 计算。施工控制点测量采用全站仪, 按方向四测回及全圆观测法测量, 其成果满足规范要求。

⑵利用复测过的坐标控制点和设计坐标值, 经计算并复核有关测量数据后,准确放出车站SMW围护桩中心线位置。考虑围护结构施工误差及变形, 围护桩的中心线外放10cm。根据SMW围护桩中心线位置, 测放导沟槽开挖边线, 控制导沟槽位置。

⑶导沟槽开挖完成后, 根据设计图纸, 测放桩位﹑ 定上木桩并编号, 测量桩位地面标高, 确定钻孔深度。


SMW 工法施工程序图

SMW工法施工程序图

2.3.3导沟槽施工

⑴导沟槽设计

SMW围护桩施工时, 沿基坑周边修筑一圈临时道路, 根据三轴深层搅拌桩机的特点及施工场地情况, 以挖填方量最少为原则, 确定导沟槽底净宽1.0m, 顶净宽1.2m, 深0.6m, 外导槽截面采用“倒梯形” 型。

⑵导沟槽施工

导沟槽开挖。采用反铲挖掘机开挖导沟槽, 人工配合修整边坡并清底, 导沟开挖一次完成。导沟槽和SMW桩纵轴线须一致, 其竖向面必须垂直。两者偏差不得大于10mm, 顶面应平整。


2.3.4施工顺序

SMW桩按图顺序进行施工。本工程设计采用整圆套打, 其中两圆相交的公共部分为重复套钻, 以保证墙体的连续性和接头的施工质量。跳槽式双孔全套复搅式连接:一般情况下均采用该种方式进行施工。

跳槽式双孔全套复搅式连接方式图

单侧挤压式连接方式图

2.3.5定位型钢置放

SMW围护桩外导沟槽施工完毕, 且达到规定强度值后, 沿沟槽置放型钢导轨横撑及导轨, 导轨横撑垂直于沟槽纵轴线, 导轨平行于沟槽纵轴线, 其规格为H700*300*13*24(H800*300*14*26) 型钢。型钢搭设应平稳顺直。然后按设计要求内插H型钢, 在导轨面用红漆标定施工分档刻度标记。

型钢定位示意图

2.3.6水泥土配合比

根据SMW工法的特点, 水泥土配比的技术要求如下:

①设计合理的水泥浆液, 水灰比为1.5~2.0使其确保水泥土强度的同时, 在插入型钢时, 尽量使型钢靠自重插入。若型钢靠自重仍不能顺利到位, 则略微施加外力, 使型钢插入到规定位置。

②水泥土28d无侧限抗压强度不小于1Mpa。

③水泥掺入比的设计, 必须确保水泥土强度, 降低土体置换率, 减轻施工对环境的扰动影响;为保证桩头质量搅拌桩超灌高度控制在0.5米以上。

④水泥土和涂有隔离层的型钢具有良好的握箍力, 确保水泥土和型钢发挥复合效应, 起到共同止水挡土的效果, 并创造良好的型钢上拔回收条件, 即在上拔型钢时隔离涂层易损坏, 产生一定的隔离层间隙。

⑤水泥土在型钢起拔后能够自立不塌, 便于充填孔隙。

⑥根据工程实际情况确定其基本配合比, 水泥掺量设计要求为20%, 上下两次(四搅两喷) 。

⑦水灰比控制要先行试桩, 然后确定, 为保证型钢下插顺利, 应根据现场成桩质量添加木质素磺酸钙。


2.3.7桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位。移动前看清上、 下、 左、 右各方面的情况,发现障碍物应及时清除, 桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。桩机就位做到稳定、 平正, 并用线锤观测龙门立柱垂直度以确保桩机的垂直度。桩体垂直度不大大于1/200。桩机定位后再进行定位复核, 偏差值小于2cm。


2.3.8搅拌速度及注浆控制

现场施工第一批桩时, 应进行试成桩实验, 以确定搅拌桩施工时的水泥掺入比、 水灰比、 搅拌下沉和提升速度等参数。

⑴准备水泥浆液及浆液注入

在施工现场搭建拌浆施工平台, 平台附近搭建水泥库, 在开机前搅制浆液。根据设计要求, 采用42.5级普通硅酸盐水泥, 设计水灰比为1. 5-2. 0, 水泥掺入量为20%, 拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为1.5Mpa~2.5Mpa, 以浆液输送能力控制。

⑵钻进搅拌

桩机就位后, 启动电机开始施工, 在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液,同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定, 下沉速度控制在0.5-0.8m/min, 提升速度控制在1m/min, 在桩底部分适当持续搅拌注浆, 做好每次成桩的原始记录。


2.3.9 H型钢选材与焊接

2.3.9.1H型钢选用H700*300*13*24(H800*300*14*26) 型钢。若所需H型钢长度不够, 需进行拼焊, 焊接采用E43XX焊条, 焊缝应均为破口满焊, 焊缝要求二级,焊好后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平。焊好后的型钢应进行探伤检测, 检测合格后方可使用。


2.3.9.2 H型钢对接焊接工艺

1、 型钢对接采用直接。

2、 对接坡口:

1)、 翼板采用双面坡口, 角度控制在50度, 偏差正负5度。钝边2mm。组对间隙预留2面貌。

H型钢对接焊接工艺_对接坡口

2)、 腹板采用单面坡口, 角度控制在 45度, 钝边 2mm, 组对间隙 2mm。

腹板采用单面坡口

3、 焊接采用手工电弧焊, 焊条采用和 Q235B 匹配的 E43XX 焊条, 或二氧化碳气体保护焊, 焊丝 ER50-6。

4、 焊接质量要求等强对接, 焊缝要求熔透 2 级焊缝, UT 检测。

5、 检测频率:成品到现场检测构建总数的 20%, 现场加工检测每条焊缝总长度的 20%。

2.3.9.3单根型钢中的焊接接头不宜超过2个, 焊接接头的位置应避免设在开挖面附近;相邻型钢接头竖向位置宜相互错开, 错开距离不宜小于1米, 且型钢接头距离基坑底面不宜小于2米。


2.3.10涂刷减摩剂

根据设计要求, 本基坑支护结构的H型钢在结构强度达到设计要求后必须全部拔出回收。H型钢在使用前必须涂刷减摩剂, 以利拔出;要求型钢表面均匀涂刷减摩剂。

⑴减摩剂重量配合比为氧化石蜡:阳离子乳化剂:OP:助乳剂:防锈剂:水=15:1.3:0.8:2:2:65。

⑵清除H型钢表面的污垢及铁锈。

⑶减摩剂必须用电热棒加热至完全融化, 用搅棒搅时感觉厚薄均匀, 才能涂敷于H型钢上, 否则涂层不均匀, 易剥落。

⑷如遇雨雪天, 型钢表面潮湿, 应先用抹布擦干表面才能涂刷减摩剂, 不可以在潮湿表面上直接涂刷, 否则将剥落。

⑸如H型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂, 必须在以后涂刷施工前抹去表面灰尘。

⑹H型钢表面涂上涂层后, 一旦发现涂层开裂、 剥落, 必须将其铲除, 重新涂刷减摩剂。


2.3.11 H型钢的插入与固定

⑴三轴水泥搅拌桩施工完毕后, 吊机立即就位, 准备吊放H型钢。

⑵H型钢使用前, 在距其顶端25cm处开一个中心圆孔, 孔径约10cm, 并在此处型钢两面加焊两块各厚1cm的加强板, 中心开孔与型钢上孔对齐。

⑶根据复测的高程控制点, 用水准仪引放到定位型钢上, 根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差, 在型钢两腹板处外侧焊好吊筋, 误差控制在±5cm以内。型钢插入水泥土部分均匀涂刷减摩剂。

⑷安装好吊具及固定钩, 然后用50吨吊机吊起H型钢, 用线锤校核其垂直度。在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡, 固定插入型钢平面位置, 型钢定位卡必须牢固、 水平, 而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内, 采用线锤控制垂直度, 型钢垂直度偏差不大于1/200。

⑸H型钢下插至设计深度后, 用槽钢穿过8吊筋将其搁置在定位型钢上, 待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后, 将吊筋及沟槽定位型钢撤除。

⑹若H型钢插放达不到设计标高时, 则重复提升下插或振动下插使其达到设计标高, 此过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。

H型钢的吊放与定位

H型钢的固定和成型

2.3.12桩顶冠梁施工

沿沟槽设吊架临时固定型钢, 完成SMW围护桩后, 在沟槽内按设计要求绑扎钢筋、 立模、 浇筑钢筋混凝土桩顶冠梁, 固定型钢顶端, 并于其中设置各类预埋件。浇注压顶圈梁时, 埋设在圈梁中H型钢部分必须用泡沫板将其与混凝土隔开,否则将影响H型钢的起拔回收。


2.3.13型钢拔除

2.3.13.1型钢拔除前提条件

⑴主体结构施作完毕, 达到一定强度且主体结构与支护结构土方回填完成后,并且有顶板换撑浇筑好顶板换撑达到设计强度后(注意二、 三道钢支撑处抗剪构件、 电焊疤等必须清除干净) 开始拔除H型钢, 采用专用夹具及千斤顶以桩顶圈梁为反梁, 起拔回收H型钢。H型钢拔出后及时对桩体内部空隙压入水灰比为1.15——1.18的的纯水泥浆进行填充, 以控制变形量。

⑵在围护结构完成使用功能后, 由总包方或监理方书面通知进场拔除。

⑶保证围护外侧满足履带吊>6m回转半径的施工作业面, 以便能够有拔型钢的工作面。施工便道需要硬化处理, 履带吊下方铺设钢板加强地面承载力。

型钢拔出示意图

2.3.13.2型钢拔除施工

(1) 型钢两面用钢板贴焊加强, 顶升夹具将H型钢夹紧后, 用千斤顶反复顶升夹具, 直至吊车配合将H型钢拔除。

(2) H型钢露出冠梁顶面700mm, 露出部分不能有串连现象, 否则必须用氧气、 乙炔把连接部分割除, 并用磨光机磨平。

(3) 桩头两面应有钢板贴焊, 增加强度, 检查桩头Φ50圆孔是否符合要求,若孔径不足必须改成Φ50;如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔, 每根桩头必须待两面贴焊钢板后才能进行拔除施工。

(4) 型钢拔除后留下的空隙应及时注浆填充。灌浆采用纯水泥浆填充水灰比控制在1. 15——1. 18

(5) 型钢拔除后及时清理、 整理运出现场。


2.3.14接头处理

①时间间隔超过24小时, 且不超过2天的, 直接在外侧复打1根搅拌桩, 详见示意图。

②间隔时间较长在2天以上的, 采用外侧绑3根桩, 先后桩之间用压密注浆加强止水效果时间, 压密注浆先施工外侧, 后施工内侧, 详见示意图。

冷缝三轴搅拌桩处理示意图

2.3.15试块留置及施工过程抽检

施工第一批桩(不少3根), 敬请监理旁站,并检查:水泥投放量, 水灰比, 浆液泵送时间, 下沉提升时间, 桩长和垂直度控制方法。采用钻芯法(养护28d) 检测搅拌桩的单轴抗压强度、 完整度、 深度。检测桩数不应少于总桩数的2%, 且不应少于3根。每根桩的取芯数量不宜小于五组,每组不宜少于3件试块。