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​SMW工法桩施工顺序与施工工艺介绍

595 2021-04-13 10:54:31

1.施工机械

SMW 工法是在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢,形成复合围护结构。该种围护结构止水性能好,施工速度快,型钢可回收重复利用,成本较低,且对周围环境影响小。广泛适用于填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂性土、饱和黄土等地质,特别适合以黏土和粉细砂为主的松软地层,若采用预钻孔还可用干较硬的地层,但对干含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。


SMW 工法施工应根据地质条件、作业环境和成桩深度等条件,选用不同形式或不同功率的三轴搅拌机、合适的钻头以及性能与三轴搅拌机的成桩深度和提升能力相匹配的桩架。三轴搅拌机有普通叶片式、螺旋式或同时具有普通叶片和螺旋叶片等几种类型,在黏性十中宜选用普通叶片式搅拌机。在砂性十和砂研十中宜选用螺旋叶片式搅拌机。在钻头的选择上,软土中可选用鱼尾式平底钻头,硬土中可选用定心螺旋尖式钻头,如图 4-12所示。


岩土工程

2.施工顺序和工艺流程

SMW 工法中,三轴水泥土搅拌桩应采用套接一孔施工,施工顺序一般分为以下三种∶(1)跳槽式双孔全套打复搅式连接∶ 这是常规情况下采用的连接方式,一般适用于N值 50 以下的土层,其施工顺序如图4-13(a)所示,依次施工第1单元至第5单元。


(2)单侧挤压式连接∶也适用于N 值 50 以下的土层,一般在施工条件受限制时采用,如在围护结构转角处、密插型钢或施工间断等情况下,其施工顺序如图4-13(b)所示。


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SMW工法的工艺流程如图 4-14 所示,由三轴搅拌机的钻头处喷出水泥浆液和压缩空气,并对地基土体进行原位搅拌使其混合均匀,然后在水泥土硬结之前插入 H型钢,形成一道复合挡土止水结构。


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三轴搅拌机就位后,搅拌轴正转喷浆搅拌下沉,反转喷浆复搅提升,即完成一组搅拌桩的施工。在桩底部分可适当持续搅拌注浆。对干十质较差或周边环境复杂的工程。可在桩底局部采用复搅施工。对于搅拌机不易匀速下沉的地层,可增加搅拌次数,以保证搅拌桩质量。


3.施工参数控制

采用三轴搅拌机施工时,应保证三轴搅拌桩墙的连续性和接头的施工质量,桩体搭接长度应满足设计要求,以保证止水效果。一般无特殊情况,搅拌桩施工必须连续不间断地进行,如因特殊原因造成搅拌桩不能连续施工,间隔时间超过 24h 的,必须在其接头处外侧补做搅拌桩或旋喷桩以保证止水效果。对地层浅部的不良地质应事先处理,以免中途停工延长工期及影响质量。如在施工中遇到地下障碍物、暗浜或其他勘察报告未述及的不良地质,应及时采取相应处理措施。


为保证成桩的垂直度,桩机就位后应保持底盘的水平和立柱导向架的垂直,并调整桩架垂直度,偏差应小于1/250。具体做法是在桩架上焊接一半径为 4cm 的铁圈,从 10m 高处悬挂一铅锤,利用经纬仪校正钻杆垂直度,并使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前通过调节钻杆,使铅锤位于铁圈内,即可将钻杆垂直度偏差控制在 0.4% 以内。此外桩位偏差不得大于50mm。


三轴搅拌机下沉速度应保持在 0.5~1.0m/min,提升速度应保持在1.0~2.Om/min,并尽可能做到匀速下沉、匀速提升,使水泥浆和原地基土体充分搅拌。注浆泵流量应与三轴搅拌机的下沉和提升速度相匹配,一般下沉时喷浆量控制在总浆量的 70%~80%,提升时控制在 20% ~30%,并要确保每幅桩体的用浆量。施工时如因故停浆,应在恢复压浆前先将搅拌机提升或下沉 0.5m 后再注浆搅拌,以保证桩身的连续性。


水泥浆的水灰比及水泥掺入量应严格按照设计要求控制。对于黏性土特别是标贯值和黏聚力高的地层,其土体遇水湿胀,置换涌土多,螺旋钻头易形成土塞,不易匀速下沉,此时可调整搅拌机叶片的形式,增加复搅次数,适当增大送气量,水灰比控制在1.5~ 2.0。对于透水性强的砂土地层,其土体湿胀性小,置换涌土少,此时宜控制下沉、提升速度和送气量,水灰比控制在 1.2~1.5,必要时在水泥浆中掺入5%左右的膨润土,既可堵塞漏失通道,保持孔壁稳定,又可增加水泥土的变形能力,提高围护结构抗渗性。


4.型钢插入和拔除

为利于型钢的拔除回收,型钢表面应清灰除锈后,在干燥条件下涂抹加热融化的减摩剂。浇注压顶梁时,型钢埋入压顶梁中的部分必须用油毡等硬质材料与混凝土隔离。


型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后 30min 内进行,其过程如图4-15 所示。型钢的插入必须采用牢固的定位导向架,必要时可用经纬仪校核型钢的垂直度。型钢宜依靠自重插入,也可采用带有液压钳的振动锤等辅助设备插入,采用振动锤时应注意不得影响周围环境,严禁采用重复吊起型钢后松钩使其下落的插入方法。当型钢插入到设计标高时,用吊筋将其固定,待搅拌桩硬化到一定程度后将吊筋与槽沟定位型钢拆除。


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型钢的拔除应在主体地下结构施工完成,地下结构外墙与搅拌桩墙之间回填密实后方可进行。型钢拔除采用液压千斤顶和吊车进行,在吊车无法到达的部位可采用塔吊或采取其他措施。在拔除过程中,逐渐升高的型钢需用吊车跟踪提升,直至完全拔出运离现场。根据环境保护要求,拔除时可采用跳拔、限制日拔除型钢数量等措施,并及时对型钢拔出后形成的空隙注浆填充。