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岩土研究院

SMW工法深度图文讲解

393 2020-11-10 17:42:53

1 概述

1.1 编制依据
1.1.1 工程施工设计图。
1.1.2 工程《岩土工程勘察报告》。
1.1.3 《建筑机械使用安全技术规程》GJ33-2001。
1.1.4 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002。
1.1.5 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002。
1.1.6 《型钢水泥土搅拌墙技术规程》DGJ08-116-2005。
1.1.7 我国现行SMW工法桩施工的有关规定。

1.2 适用范围

2、SMW工法桩施工组织与准备

2.1 施工前的准备
2.1.1 施工现场应先进行场地平整,清除施工区域的表层硬物和地下障碍物,
遇明洪<塘)及低挂地时应抽水和清淤,回填粘性土并分层夯实。路基承载能力应满足重型桩机和吊车平稳行走移动的要求。
2.1.2 按照搅拌桩桩位平面布置图,确定合理的施工顺序及配套机械、水泥等材料的放置位置。 
2.1.3 技术人员根据设计图纸和测量控制点放出桩位,桩心距用红色油漆做好标记,保证搅拌桩定位准确,并经监理复核验收签证。桩位平面偏差不大于5mm。
2.1.4 根据基坑围护内边控制线开挖导向沟,并在沟槽边设置搅拌桩定位型钢,标出搅拌桩位置和型钢插人位置。
2.1.5 三轴搅拌机与桩架进场组装并试运转正常后方可就位。
2.1.6 采用现浇的钢筋混凝土施工导墙时,导墙宜筑于密实的粘性土层上,并高出地面100mm,导墙净距应比水泥土搅拌墙设计厚度增加40~60mm

2.2 机械配备
搅拌桩施工应根据项目地质条件与成桩深度选用不同形式或不同功率的三轴搅拌机,粘性土中宜选用以叶片式为主的搅拌形式在砂性土中宜选用螺旋叶片式为主的搅拌形式在砂砾土中宜选用螺旋叶片搅拌形式。与其配套的桩架性能参数必须与三轴搅拌机的成桩深度和提升力要求相匹配。搅拌机工作电流、立架垂直度、卷扬机功能、搅拌轴的定位导向装置、注浆泵的工作压力应符合相关要求。附投入项目SMW工法桩施工机具表。


3、SMW工法桩施工工艺

3.1施工工艺流程


3.2施工步骤
SMW工法桩施工步骤见下图

4、SMW工法桩施工步骤及要求(以H型钢为例)

4.1 开挖导沟、设置定位型钢
在沿SMW墙体使用挖掘机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽,沟槽宽约1.2m,深1.5m(作用是:1、施工导向,2、临时堆放置换出来的残土和泥浆),并设置定位型钢。

如果做导墙:施工方法和地连墙导墙施工方法一样;
如果采用型钢:垂直沟槽方向放置两根H型定位型钢,规格为200×200mm,长约2.5m,再在平行沟槽方向放置两根H型定位型钢,规格为300×300mm,长约8~12m。并在导墙或型钢上面做好桩心位置。

4.2 桩机就位
4.2.1 桩机平面位置控制
用卷扬机和人力移动搅拌机到达作业位置,使钻杆中心对准桩位中心。桩机
移位由当班机长统一指挥,移动前仔细观察现场情况,保证移位平稳、安全。桩位偏差不得大于30mm。

4.2.2 垂直度控制
在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈,10m高处悬挂一铅锤,利用经纬仪校直钻杆垂直度,使铅锤线正好通过铁圈中心。每次施工前适当调节钻杆,使铅锤位于铁圈内,即把钻杆垂直度误差控制在3‰以内。

4.2.3 桩长控制标记
施工前在钻杆上做好标记,控制搅拌桩桩长不小于设计桩长,当桩长变化时擦去旧标记,做好新标记。

4.3 搅拌施工顺序
SMW工法施工按连接方式分间隔式双孔全套复搅式连接和单侧挤压式连接方式两种(如下图),其中阴影部分为重复套钻,以保证墙体的连续性和接头的施工质量,水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正依靠重复套钻来保证,以达到止水的作用。

4.3.1 间隔式双孔全套复搅式连接,一般情况下均采用图1施工顺序方式进行施工。


4.3.2  单侧挤压式连接方式:对于围护桩转角处或有施工间断情况下采用图2施工顺序进行施工


4.4 预搅下沉
待搅拌桩机钻杆下沉到SMW桩的设计桩顶标高时,开动灰浆泵,待纯水泥浆到达搅拌头后,按1m/min的速度下沉搅拌头,边注浆(注浆泵出口压力控制在0.4-0.6Mpa)、边搅拌、边下沉,使水泥浆和原地基土充分拌和,通过观测钻杆上桩长标记,待达到桩底设计标高。下沉速度可由电机的电流监测表控制,工作电流不大于70A。



4.5 制备水泥浆
待钻掘搅拌机下沉时,即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆,待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。所使用的水泥都应过筛,制备好的浆液不得离析,拌制水泥浆液的水、水泥和外加剂用量以及泵送浆液的时间由专人记录。



4.6 喷浆搅拌提升
钻掘搅拌机下沉到设计深度后,稍上提10cm,再开启灰浆泵,边喷浆、边旋转搅拌钻头,泵送必须连续。同时严格按照设计确定的提升速度提升钻掘搅拌机,喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。

4.7 重复搅拌下沉和提升至孔口
为使土体和水泥浆充分搅拌均匀,要重复上下搅拌,但要留一部分浆液在第二次上提复搅时灌入,最终完成一根均匀性较好的水泥土搅拌桩。SMW桩主要施工技术参数见下表。


4.8 桩机移位
将深层搅拌机移位,重复(4.1~4.6)步骤,进行下一根桩的施工。

4.9 减模剂的调制、涂抹及保护
H型钢的减摩,是H型钢插入、顶拔顺利进行的关键工序。减摩剂要严格按试验配合比及操作方法并结合环境温度制备,将减摩剂均匀涂抹到型钢表面2遍以上,厚度控制在3mm左右,型钢表面不能有油污、老锈或块状锈斑。涂完减摩剂的型钢在吊运过程中应避免变形过大和碰撞受损。若插入桩体前发现上述情况,应及时补涂。在施工过程中特别注意以下几点:
4.9.1 清除H型钢表面的的污垢和铁锈。
4.9.2 用电热棒将减摩剂加热至完全熔化,搅拌均匀,方可涂敷于H型钢表面,否则减摩剂涂层不均匀容易产生剥落。
4.9.3 如遇雨雪天,型钢表面潮湿,应事先用抹布擦去型钢表面积水,待型钢干燥后方可涂刷减摩剂。
4.9.4 型钢表面涂刷完减摩剂后若出现剥落现象应及时重新涂刷。


4.10 插入型钢
在插入型钢前,安装由型钢组合而成的导向轨,其边扣用橡胶皮包帖,以保证型钢能较垂直地插入桩体并减少表面减摩剂的受损。每搅拌1~2根桩,便及时将型钢插入,停止搅拌至插桩时间控制在30min内,不能超过1h。现场还要准备锤压机具,以备型钢依靠自重难以插入到位时使用。
型钢水泥土搅拌墙中型钢的间距和平面布置形式应根据计算和设计图纸确定,常用的型钢布置型式有“密插、插二跳一和插一跳一”三种,如下图所示:



如果不采用筒靴下插定位型钢,安装型钢定位卡(如下图)



型钢的起吊和下插
4.10.1 型钢起吊前在型钢顶端150mm处开一中心圆孔,孔径约100mm,装好吊具和固定钩,根据引设的高程控制点及现场定位型钢标高选择合理的吊筋长度及焊接点。

4.10.2 型钢用两台吊车合吊,以保证型钢在起吊过程中不变形。吊车起吊吨位根据计算确定(以25T和16T为例),吊点位置和数目按正负弯矩相等的原则计算确定,在型钢离地面一定高度后,再由25T吊垂直起吊,16T的汽车吊水平送吊,成竖直方向后,用25T吊车一次进行起吊垂直就位,型钢定位卡牢固、水平,将H型钢底部中心对准桩位中心沿定位卡靠自重垂直插入水泥搅拌桩内。在孔口设定向装置,当型钢插到设计标高时,用φ8吊筋将型钢固定。当H型钢不能靠自重完全下插到位时,采取SMW钻管头部,静压或采用振动锤进行振压。H型钢留置长度为高出顶圈梁500mm,以便型钢回收时拔出。


4.11 清洗
向集料斗中注入适量的清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残余的水泥浆,直至基本干净。并将粘附在搅拌头上的软土清除干净。

4.12 型钢回收
在SMW工法桩施工施工中,型钢的造价通常约占总造价的40%~50%。要保证型钢顺利拔出回收,其施工要点如下

a)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。并根据基坑周围的基础形式及其标高,对型钢拔出的区块和顺序进行合理划分。具体作法是:先拔较远处型钢,后拔紧靠基础的型钢;先短边后长边的顺序对称拔出型钢。

b)用振动拔桩机夹住型钢顶端进行振动,待其与搅拌桩体脱开后,边振动边向上提拔,直至型钢拔出。

c)另在现场准备液压顶升机具,主要用于场地狭小区域或环境复杂部位。

d)型钢起拔时加力要垂直,不允许侧向撞击或倾斜拉拔。型钢露出地面部分,
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。

5 SMW工法桩质量控制

5.1、施工要点
5.1.1 正式施工前通过试桩确定施工参数,包括浆液到达喷浆口的时间、提升速度等。
5.1.2 施工前必须清除现场地面、地下一切障碍物,开机前必须调试、检查桩机运转及输浆管畅通情况。为保证搅拌桩垂直度,注意起吊设备的平整度和导向架的垂直度,用线锤检查。
5.1.3 严格按设计要求配置浆液,浆液不能发生离析。为防止灰浆离析,拌浆时间≥2min,注浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。
5.1.4 搅拌机预搅下沉不得冲水,遇到硬土层,下沉太慢时,方可适量冲水,但要保证搅拌时间,增加搅拌次数,提高搅拌转数,降低钻进速度。
5.1.5 严格控制下沉速度,使原状土被充分搅拌充分破碎,有利于同水泥浆均匀拌和。水泥浆必须不间断供应,压浆阶段不允许发生断浆现象,输浆管道不能堵塞,全桩须注浆均匀,以保证不出现夹心层现象。水泥搅拌桩的渗透系数应小于10-7cm/s。
5.1.6 发生管道堵塞,立即停泵处理,待处理结束后把搅拌钻具下沉1.0m后方能注浆,等10~20秒恢复向上提升搅拌,以防断桩。当相邻桩的施工因故停止超过8h时,重新进行套打搅拌。如因相融时间过长,致使第二个桩无法搭接时,则在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。
5.1.7 桩体28天的无侧限抗压强度应大于1.2MPa,施工时为了改善水泥土搅拌桩的性能和提高早期强度,可掺加少量的早强剂。
5.1.8 H型钢的接头设在基坑底标高以下,翼板和腹板的焊接应相互错开,并满足等强度焊接要求。型钢表面平整度控制在1‰以内,并除锈,在干燥条件下涂抹减摩剂,搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。
5.1.9 控制注浆量和提升速度(下沉不大于1m/min,上提2m/min)
5.1.10 H型钢插入的时间,搅拌桩完成后30min内插入H型钢,若水灰比或水泥掺入量较大时,H型钢的插入时间可相应增加。


6、SMW工法桩施工质量保证措施

6.1、对周围局部区域管线的保护措施
6.1.1 施工前对管线:煤气、电缆、上、下水管线,特别是大口径压力管线的埋设深度、路径与围护的距离调查清楚,并设立监测点,施工全过程实时监控。
6.1.2 施工期间,管线位移出现报警时,应立即采用控制搅拌桩的施工速度,调整工艺参数等有效措施。

6.2 成桩施工期的质量控制
6.2.1 认真做好各施工班组作业人员分层次技术交底,以及上岗前的培训工作,持证上岗,确保岗位工作质量。
6.2.2 材料供应部门在材料送至现场时, 应同时提交材料质保单, 水泥要做安定性试验,测试报告应在正式施工前完成,确保使用设计强度等级的水泥,进场水泥及时送检,合格后方可使用。
6.2.3 对多规格桩长和型钢长度在施工过程,每班项目技术负责要下达当日作业指导书,明确作业要求。施工时质量员即时检查,作好隐蔽记录,班后由班长、质量员核对,防止出现差错。
6.2.4 保证施工机械设备性能良好状态,施工时及时例保,对压浆泵进行每分钟压浆量检测,并准备应急备用压浆泵一套,从而确保喷浆的均匀性和连续性。
6.2.5 成桩期间,每天每台机械要求做一组规格为7.07×7.07×7.07cm的试块,试块宜取自最后一次搅拌钻头提升出来的附于钻头上的水泥土,试块制作好后进行编号、记录、养护,及时送实验室。
6.2.6 在施工过程中,若因处理障碍物、机械设备坏修、断电等意外情况发生而造成施工时间过长时,需在相邻两幅桩外侧进行补桩。

6.3 确保桩身强度和均匀性质量要求
6.3.1 水泥流量、注浆压力采用人工控制,严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度,用水量采取总量控制,并用比重仪随时检查水泥浆的比重。土体应充分搅拌,严格控制钻孔下沉、提升速度,使原状土充分破碎,有利于水泥浆与土均匀拌和。
6.3.2 浆液不能发生离析,水泥浆液应严格按预定配合比制作,为防止灰浆离析,放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。 

6.3.3 压浆阶段输浆管道不能堵塞,不允许发生断浆现象,全桩须注浆均匀, 不得发生土浆夹心层。

6.3.4 发生管道堵塞,应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆,等10~20秒恢复向上提升搅拌,以防断桩发生。

6.4 开挖前养护期的质量控制
6.4.1 按400T散装水泥、200T袋装水泥为一个检验批,及时将水泥送实验室进行28天水泥检测。

6.4.2 搅拌桩试块及时送室验室做28天无侧限抗压强度测试,测得的28天无侧限抗压强度不应小于设计强度。


6.5 插入型钢质量保证措施
6.5.1 型钢到场需得到监理确认,待监理检查型钢的平整度、焊接质量,认为质量符合施工要求后,进行下插型钢施工。
6.5.2 型钢进场要逐根吊放,型钢底部垫枕木以减少型钢的变形,下插型钢前要检查型钢的平整度,确保型钢顺利下插。
6.5.3 型钢插入前必须将型钢的定位设备准确固定,并校核其水平。
6.5.4 型钢吊起后用经纬仪调整型钢的垂直度,达到垂直度要求后下插型钢,利用水准仪控制型钢的顶标高,保证型钢的插入深度和留置长度。
6.5.5 型钢起吊安装前必须重新检验表面的减摩剂涂层是否完整。

7、SMW工法桩施工特殊情况处理措施

7.1、施工冷缝处理
a)由常规套钻1个孔改为套钻2个孔来增加搭接的强度和抗渗度。
b)严格控制上提和下沉的速度,做到轻压慢速以提高搭接的质量。
c)如上述方法无法满足要求,采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案,以防偏钻,保证补桩效果,素桩与围护桩搭接厚度约10cm,确保围护桩的止水效果。

7.2、渗漏水处理
在整个基坑开挖阶段,需组织工地现场小组常驻工地并备好相应设备及材料,密切注视基坑开挖情况,一旦发现墙体有漏点,及时进行封堵。具体采用以下两种方法补漏。
7.2.1 引流管
在基坑渗水点插引流管,在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵,待水泥砂浆达到强度后,再将引流管打结。
7.2.2 双液注浆
a)配制化学浆液。
b)将配制拌合好的化学浆和水泥浆分别送入贮浆桶内备用。
c)注浆时启动注浆泵,通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从出口混合注入孔底被加固的土体部位。
d)注浆过程中应尽可能控制流量和压力,防止浆液流失。施工前应做双液注浆初凝时间地表试验。

7.3 遇孤石的处理措施
一般情况下,三轴搅拌机对粒径10cm以下的卵石地层亦适用。在成桩过程中如遇较大孤石,则采用加水冲击,提高水泥掺量的方法,若孤石较大无法冲脱,则采用加桩补强的方法。
7.4 垂直度控制及纠斜措施
准确定位桩的平面位置,桩机就位严格按桩的平面位置就位;对于有偏斜的桩位,采用加桩的措施,在其背面补作加强桩。

7.5 意外停机时的应急措施
发生意处停机事件,将钻杆下沉1.0m,重新喷浆搅拌,防止出现断桩或夹层现象,若两桩咬合超过24h,则第二根桩采用增加20%浆量,或采用加桩。

7.6 断桩、开叉等的补救措施
在基坑开挖中发现SMW桩有断桩、开叉处,则采用在开挖内侧注浆,外侧旋喷桩止水,并用t=12mm钢板在断桩、开叉处封闭,钢板与SMW工法桩内的型钢满焊。

7.7 SMW桩与钻孔围护桩接头的接缝处理
钻孔桩施工时由于砼外溢,造成接面处不规则,易产生大规模涌水、涌砂现象。在钻孔桩与SMW桩接头处采取以下技术措施:
a)在接头处的桩增加水泥浆量和搅拌次数,提高水泥掺量并使之与土体充 分搅拌,施工中严禁冲水下沉。
b)在接头处外侧作φ650旋喷桩止水帷墙,起止水和补充加固土体作用。
c)在内侧采用t=12mm的钢板将SMW工法中靠近钻孔桩的第一根型钢与钻孔桩主筋焊接,焊接要求为满焊,钢板背后空隙用快速水泥封堵。

7.8 其它情况的处理
a)有异常时,如施工遇无法达到设计深度时,应及时上报甲方、监理,经各方研究后,采取补救措施。
b)在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时,宜与设计单位、业主、监理共同协商,确定解决办法。
c)施工过程中,如遇到停电或特殊情况造成停机导致成墙工艺中断时,均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处,待恢复供浆时再喷浆钻搅,以防止出现不连续墙体;如因故停机时间较长,宜先拆卸输浆管路,妥为清洗,以防止浆液硬结堵管。

d)发现管道堵塞,应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆,等10~20秒恢复向上提升搅拌,以防断桩发生。