围护结构中SMW工法桩施工

1深基坑围护结构中SMW工法桩施工工艺浅谈摘要介绍杭州南站站房工程基坑围护结构中SMW工法桩施工工艺及方法，通过对深基坑围护结构中SMW工法桩的施工分析做出合理的施工方法及施工安排，该施工工艺经过杭州南站站房工程的使用确保可以在较短的工期内保质保量的完成基坑围护中SMW工法桩的施工。关键词深基坑围护结构SMW工法桩施工工艺SMWpileindeepfoundationpitretainingstructureTheconstructiontechnologyintroductionWangxiaoguangAbstractFoundationpitretainingstructureofHangzhoustationareintroducedandSMWpileconstructiontechnologyandmethod,basedontheretainingstructureofdeepfoundationpitsofSMWpileconstructionanalysismakereasonableconstructionmethodandconstructionarrangement,theconstructionprocessthroughtheuseofHangzhoustationengineeringcanensurethatwithinthetimelimitforaprojectinarelativelyshortSMWpileinfoundationpitenclosuretobeaccomplishedbothinqualityandquantityoftheconstruction.KeywordsDeepfoundationpitRetainingstructureSMWpileTheconstructiontechnology1、施工概况杭长应急工程基坑范围，即杭州南站C轴至1/F轴中间城市通廊和出站地道基坑。整个基坑呈长方形型，基坑总面积（含放坡面积）为3574m2。根据设计文件，本基坑分两部分施作，分别为I-1期杭长应急工程、I-2期杭长杭甬连接段。其中，Ⅰ-1期基坑2134m2，I-2期基坑1440m2。基坑围护结构为SMW工法桩、钻孔围护桩+止水帷幕高压旋喷桩，基坑最深开挖深度为11.23米。22、施工方法及工艺2.1施工工艺流程SMW工法桩施工工艺流程图2.2施工工艺简介SMW（SoilMixingWall）工法桩就是利用多轴型钻掘搅拌机就地钻进切削搅拌土体，同时在钻头端将水泥浆液注入土体，充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体。随着国家经济的高速发展，资源和能源问题正成为制约增长的主要问题，而在地下连续墙和钻孔灌注桩作为围护的施工工艺中，使用了大量的钢筋，而不能回收重复利用，造成了极大钢铁资源的消耗。SMW工法的H型钢可以重复使用，一般至少可使用四次以上，因此作为施工企业就必须加强SMW工法的施工管理和技术创新工作，树立在SMW工法施工方面的品牌效应，提高企业在竞标方面的竞争力。桩机就位测量放线平整场地钻进施工准备水泥浆制备搅拌机就位水泥浆压入水泥浆压入插入H型钢32.3施工工艺原理SMW工法桩是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘,同时在钻头处喷出水泥浆与地基土反复混合搅拌,各施工单元之间则采取重叠搭接施工,然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材料,至水泥结硬,便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。2.4工艺关键步骤施工要点2.4.1导沟开挖及定位型钢安放1）开挖导沟施工前沿基坑围护内边线开挖导沟，并清除地下障碍物，导沟尺寸如图，开挖导沟所产生的弃土及时清理，保证SMW工法桩正常施工,并达到文明工地要求。导沟示意图2）定位型钢放置垂直导沟方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长约2.5m，再在平行导沟方向放置两根定位型钢规格300×300，长约22m，具体位置及尺寸如下图所示。4定位型钢放置示意图2.4.2三轴搅拌机校正三轴搅拌机就位后要保证机械摆放平稳，首先用线锤对立柱导向架的垂直度进行校核以确保成桩垂直度符合设计要求，立柱导向架垂直度不超过1/250，成桩垂直度偏差不超过1/200。然后利用全站仪对搅拌机钻孔的位置进行复核，桩位位置偏差不大于20mm。操作人员根据确定的位置严格控制机械的移动，保证钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔深度的达标，利用钻杆和桩架相对定位原理，在钻杆上划出钻孔深度的标尺线。2.4.3搅拌、注浆1）制备水泥浆：三轴搅拌机钻头预搅下沉的同时，按水泥掺量为20%、水灰比1.2～1.5采用P.O42.5水泥制备水泥浆，每次投料后拌合时间不得少于3min，待压浆前将浆液倒入存浆桶中。在水泥浆液中加0.5～1.0％高效减水剂，以减少水泥浆液在注浆过程中的堵塞现象。2）预搅下沉：待三轴搅拌机的冷却水循环正常后，启动三轴搅拌机钻头搅拌下沉，如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。因临近铁路运营线，严格控制钻头下沉与提升速度，并保持匀速下沉或提升，提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动，搅拌下沉速度为0.3～0.8m/min，搅拌提升速度控制在1.0m/min以内。在桩底部分适当持续搅拌注浆，搅拌次数和搅拌时间应能保证水泥土搅拌桩的成桩质量。施工时做好每次成桩的原始记录。3）喷浆、搅拌、提升：钻头搅拌下沉到设计深度后，开启水泥浆泵，待浆液到达喷浆口，再严格按设计确定的提升速度边喷浆边提升钻头。54）重复搅拌：三轴搅拌机钻头喷浆提升至设计顶面标高后，为使软土和浆液搅拌均匀，再次将钻头边搅拌喷浆边下沉，至设计深度后，再严格按设计确定的提升速度提升钻头至地面。对于地表以下5m至15m范围应多次复搅，复搅次数不得小于2次，且应采用多次喷浆，同时施工中注意控制下沉及提升速度并注意孔底重复搅拌。钻头搅拌、注浆示意图为保证SMW工法桩的连续性和接头的施工质量，达到设计的防渗要求，主要依靠重复套钻来保证，下图阴影部分为重复套钻。顺序-2顺序-1顺序-3顺序-4顺序-5H850×300×17×31型钢SMW工法桩施工顺序图2.4.4型钢的插入1）型钢准备1定位下沉2沉到设计标高3喷浆搅拌上升4复搅下沉5复搅上升6完毕6（1)型钢加工:型钢在场内焊接，接长至设计长度，具体接长如下示意图。850*300mmH型钢б=12mm连接钢板连接板大样接头焊缝单位：cm图5.2.4-1H型钢连结示意图（2)H型钢涂刷减摩剂型钢表面应进行清灰除锈处理，并在干燥条件下，涂抹经过加热融化的减摩剂，厚度以2mm为宜，减摩剂涂刷要足量、均匀，特别是转角部位要涂刷到位。完成涂刷后的型钢在搬运过程中应防止碰撞和强力擦挤。减摩材料如有脱落、开裂现象应及时修补。2）型钢插入（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，控制型钢顶标高误差小于50mm。（2)吊车起吊型钢时，保证型钢在起吊过程中不变形。（3)在施工导沟上设置H型钢定位卡，固定插入型钢的平面位置。型钢定位卡必须牢固、水平，H型钢就位后，通过定位装置控制H型钢中心位置及方向，而后将H型钢底部中心对准桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，使用全站仪或线锤控制型钢插入垂直度，靠型钢自重将型钢插入搅拌桩内。在孔口设定向装置，型钢插到设计规定深度，然后进行换钩，使H型钢脱离吊钩，固定在导沟两侧铺设的定位型钢上直至孔内的水泥土凝固。（4)型钢插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差。（5)型钢依靠自重插入，当型钢插入有困难时，可采用辅助措施下沉（挖掘机进行送压或采用振动锤振动下沉），严禁采用多次重复起吊型钢并钩下落的插入方法。型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，必须在成桩后4h内完成，插入前必须检查其平整度和接头焊缝质量，并满足设计要求。2.4.5型钢的拔除型钢的拔除采用专用液压起拔机配合吊车拔除，型钢的拔除必须待相邻站房地下结构施7工完成并达到设计强度，且另一侧基坑开挖到坑底后方可进行。型钢在拔除过程中，要严格控制拔除速度，整个过程匀速平稳，以减少对地基土体扰动和对已建成站房结构的影响。型钢拔除后搅拌桩内的空隙，及时采用压密注浆回填处理，浆液水灰比为1:1，确保回填密实。3、施工注意事项1.土体必须充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆搅拌均匀。2.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，不得发生夹层。3.发现管道堵塞，立即停泵进行处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0m后方能注浆，等10-20秒后恢复正常搅拌，以防断桩。4.施工前应进行试成桩，确定实际采用的各项技术参数、成桩工艺、施工步骤、浆液的水灰比、下沉（提升）速度、浆泵的压送能力、每米桩长或每幅桩的注浆量等参数。5.开挖土方前，应对桩钻孔取芯检验。当搅拌桩达到设计强度后方可进行基坑开挖。6.所有使用的原料，必须符合设计及国标规定。水泥必须具备出厂质量证明书，进场时对其品种、标号、出厂日期等进行验收，并按有关规定贮存。7.水泥浆中水泥掺量为20%，水灰比1.2～1.5，采用42.5MPa普通硅酸盐水泥，28天无侧限抗压强度不小于1.2MPa，渗透系数不大于10～8cm/s。水泥浆加WL型早强剂，掺量为水泥用量的3%。严格按照设计控制水泥用量，并用比重仪随时检查水泥浆的水灰比比重。8.水泥浆制备过程不能发生离析，为防止水泥浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶，存浆桶内仍需设置搅拌装置。9.水泥浆流量控制在280～320L/min（双泵）、注浆压力0.8～1.0MPa。严格按照此参数控制注浆压力，保证水泥浆流速。10.内插型钢的垂直度不应大于1/200。11.H型钢的间距（平行基坑方向）偏差：L±5cm（L为型钢间距）。12.H型钢的保护层（面对基坑方向）偏差：s±5cm（s为型钢面对基坑方向的计算保护层厚度）。13.焊接接头的位置应避免设在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处；相邻型钢的接头竖向位置相互错开，错开距离不小于1m。84、结语SMW工法桩作为一项推广应用的新技术，在满足施工场地、电力设备和工程技术要求的前提下，具有钻孔桩+止水帷幕作为围护结构不可比拟的优势。一、节约资源、降低造价随着国家经济的高速发展，资源和能源问题正成为制约增长的主要问题，因此国务院及时提出了建设节约型社会和发展循环经济的政策。针对土建施工行业实现上述目标，主要的方法为：争取在施工中使用能周转的施工材料和采用保证施工材料能重复使用的施工工艺，实现循环使用，提高资源利用率，尽量减少采用一次性材料消耗的施工工艺。SMW工法的H型钢可以重复使用，一般至少可使用四次以上。而在钻孔灌注桩+止水帷幕作为围护结构的施工工艺中，使用了大量的钢筋，而不能回收重复利用，造成了极大钢铁资源的消耗。我国目前已经成为世界上钢铁产量和消耗第一大国，而且我国的钢铁对外依赖度很高，主要体现在铁矿石资源上的紧缺，大部分需要进口。因此须尽量采用像SMW工法这样能降低钢铁等资源消耗的施工工艺。二、止水防渗性能好、强度高由于三轴深层搅拌桩可施工成600—1000毫米厚的桩墙体，墙体的各施工单元之间采用重叠搭接施工无施工冷缝，所以桩墙体具有很好的止水性。然而在水泥土混合体末结硬前插入H型钢，更提高其强度。三、施工速度快、稳定性强由于三轴桩机动力强，钮距大，三轴同时下切就地将原土与钻头处喷出的水泥系强化剂反复搅拌并一次性筑成桩墙体，其施工效率及高稳定性强。四、环境影响小、无污染SMW工法充分利用原土搅拌而成，避免产生大量的外运泥桨，三轴搅拌桩机噪音低，震动小对土壤环境和周围居民生活环境影响小。围护用的H型钢最终都能回收重复使用，避免对地下产生二次污染，环境效益显著。参考文献[1]新建杭长客专杭州南站站房工程基坑设计说明（杭长应急）[2]《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T199-2