SMW工法桩在深基坑工程中的应用

SMW 工法桩在深基坑工程中的应用工法桩在深基坑工程中的应用 SMW 工法是指水泥土深层搅拌桩墙体中 按一定形式插入 H 型钢 成为一种 劲性复合围护结构 这种墙体全长无接缝 结构抗渗性好 刚度大 构造简单 不扰 动邻近土体 可在粘性土 粉土 砂土 砂砾土 100 以上卵石及单轴抗压强 度 60MPa 以下的岩层应用 施工简便 工期短 无环境污染 由于作为临时支护 型 钢可回收重复使用 成本较低 在昆山铝箔深基围护工程施工中 采用此法作围护 结构 效果良好 一 工程概况 铝箔轧机基础是铝箔生产线上最主要的设施 该基坑工程位于新建厂房内部 南侧 轧机设备基础工程 包括粗轧机 中轧机及精轧机等三台轧机基础 轧机 基础施工特点 轧机设备基础埋深较深 平均为 9 55m 虽然设置 SMW 工法基坑 围护设施 仍然属于安全高危施工部位 基坑土层主要力学性质为 高压缩性土 力学性质差 土层地质及主要物理力学性质指标见表 1 二 围护结构的设计 一 围护方案 昆山铝箔工程深基坑采用 SMW 工法作为围护结构 基坑平面尺寸为 25 3m 131 5m 基坑深 9 55 11 05m 采用进口 850 三轴劲性水泥土搅拌桩 作围护结构 内插 H700 300 14 25 型钢 水泥掺量不小于 20 H 型钢间距 1250mm 桩顶做钢筋砼圈梁兼作支撑围囹 在基坑设 1 道 609 16 钢管支撑 支 撑间距一般为 9 0m 为减少围护桩在基坑开挖时的位移 对钢支撑施加预应力 每根支撑安装结束后 即对其施加第一次轴应力 支撑第一次施加的轴应力为 35t 支撑全部安装完成后 对支撑进行第二次轴应力的施加 施加的轴应力为 70t 根 据轧机基坑坑底土层为 1 粘土 透水性较差 含水量较高 极易扰动 对坑底采用 降水加固方案 为降低轧机造价 SMW 桩中插入的 H 型钢在轧机结构施工完毕 后拔除 基坑围护支撑平面布置图如图 1 所示 轧机基坑围护剖面面图如图 2 所 示 二 围护结构稳定计算 抗管涌验算 按砂土 安全系数 K 1 953 按粘土 安全系数 K 2 793 三 围护结构的施工 一 工艺流程 测量放线 导沟开挖 确定是否有障碍物及做泥水沟 置放导轨 设定施 工标志 SMW 钻拌 钻掘及搅拌 重复搅拌 提升时搅拌 置放应力补强材 H 型 钢 固定应力补强材料 施工完成 SMW 二 搅拌桩制作 SMW 工法搅拌桩采用标准连续方式施工 搭接型式为全断面套打 相邻桩施 工时间不得超过初凝 SMW 工法水泥掺量为 20 水泥采用 32 5 普通硅酸盐水泥 桩 身 28 天无侧限抗压强度 1 5MPa 桩身采用二次搅拌工艺 水泥和原状土须均匀 拌和 浆液配比水灰比为 1 5 2 0 本工程使用两台具有高垂直度和良好稳定性的 具有灌浆压力 流量计量测定 装置和精确的速度控制装置的日产三轴深层搅拌机 进行钻掘搅拌 然后在水泥 土混合体未结硬之前 采用一台 50t 履带吊插入 H 型钢加劲体 1 桩机就位 桩机就位 对中按照预先设定的施工顺序 移机就位 对中 调整机架垂直度 确保成桩垂直度误差不超过 1 就位误差不大于 30mm 2 施工导沟置放导轨 为了保证水泥土桩体及型钢的定位精度和垂直度 延桩 轴线方向先挖作业导沟 倒位铺放 H 型钢作导轨 并在导轨上做好桩位定位标志 3 钻掘搅拌 调整搅拌机使钻头对准桩位 在钻机导杆 90 方向用两台经纬仪 测量调整导杆垂直度 达到要求后 启动搅拌机电机 放松卷扬钢丝绳 使搅拌机沿 导杆搅拌下沉 如下沉速度太慢 可从输浆系统适量补给清水以利钻进 并按设计 掺入比和水灰比拌制水泥浆备喷 搅拌机下沉到设计深度后 开启灰浆泵 使水泥 浆连续喷入地基 搅拌机边喷浆边旋转 严格按已确定的速度提升 直到设计要求 桩顶标高 为使已喷入土中的水泥浆与土充分搅拌均匀 再次进行复搅 桩身采用 二次搅拌工艺 水泥和原状土须均匀拌和 提升为喷浆搅拌 四 支撑梁设置及施工 1 在土方开挖到支撑安装标高时 停止大面积挖土 仅对支撑位置进行挖掘 至支撑底标高 然后采用履带吊进行支撑的安装 支撑的轴应力采用二次施加的 方式进行 2 支撑安装前 应在安装的位置焊接安装牛腿 其顶面标高为支撑的底部标高 3 为了保证支撑的稳定性 在支撑的长度方向的中心位置预先打入一根 H600 300 长度 16 00m 的型钢 型钢的顶标高控制在支撑的底标高 4 每根主支撑在地面拼装完成 然后一次吊装就位的方式进行 主支撑两侧的 八字撑等在主支撑安装结束后进行安装 5 每根支撑安装结束后 即对其施加第一次轴应力 支撑第一次施加的轴应力 为 35t 支撑全部安装完成后 对支撑进行第二次轴应力的施加 第二次施加的轴应 力为 70t 五 关键技术的处理 H 型钢水泥土搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作 以及 H 型钢的打 拔 一 保证加固体强度均匀措施 1 压浆阶段时不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象 若发生断桩 则在向下 钻进 50cm 后再喷浆提升 2 搅拌头下沉到设计标高后 开启灰浆泵 出口压力保持 0 4 0 6MPa 将已拌 制好的水泥浆压入地基土中 并边喷浆边搅拌约 1 2min 3 控制重复搅拌下沉速度为 0 5 1 0m min 提升速度为 1 0 2 0m min 在桩 底部分重复搅拌注浆 以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌 4 桩体施工必须保持连续性 桩与桩的搭接时间不得大于 24 小时 如因特殊 原因造成搭接时间超过 24 小时 则需采取加固措施 须在接头旁加桩补强 二 型钢的插入起拔 1 H 型钢涂减摩剂 涂减摩剂对 H 型钢拔出至关重要 因此 型钢表面应进行 除锈 并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 且搅拌桩顶 制作围檩前 事先用泡沫板 或牛皮纸等可隔离材料 将型钢包裹好进行隔离 以利 H 型钢的起拔回收 2 置放 H 型钢 制桩完毕后 搅拌机移位 用 50t 吊车 H 型钢置入桩内 置放过 程中要严格按照导轨上的标志 同时利用两台经纬仪在 90 方向监测 H 型钢的 垂直度 及时纠偏 找正 保证 H 型钢的垂直度要求 H 型钢在自重作用下沉放 故 对搅拌桩与 H 型钢沉放的间隔时间应严格控制 3 型钢必须在搅拌桩施工完毕后 3 小时内插入 施工在插入 H 型钢时 必须做 到垂直不斜 插深控制 严防错位 插偏 扭歪 型钢插入左右定位误差不得大于 10mm 垂直度偏差不得大于 1 底 标高误差不大于 30mm 型钢的有效长度 误差位 10mm 4 H 型钢的起拔回收 基坑混凝土结构施工完 基坑回填后 用专用引拔机 配合履带式吊车 拔出回收 H 型钢 三 沟槽内泥浆的清理 由于水泥浆液的定量注入搅拌孔内和 H 型钢的插入 将有一部分水泥土 被置换出沟槽内 采用挖掘机将沟槽内的水泥土清理出沟槽 保持沟槽沿边的整洁 确 保下道工序的施工 被清理的水泥土将在 18 小时之后开始硬化 可随日后基坑开 挖一起运出场地 不会产生泥浆污染 六 工程效果 铝箔车间基坑工程由于采取了以上技术措施及施工方法 不仅加快施工 进度 保证了合同工期 降低了工程造价 同时提高了工程质量 保证了施工安全 一 施工过程控制 基坑工程的施工包括挖土 支护 监测三位一体 对基坑进行了事前 材料 施工过程的质量控制 对 SMW 工法桩进行了旁站管理 控制了喷水泥浆的 比重及掺入度 并经见证取样做了试块 后经实验室检测合格 在基坑的施工过程 中 按照设计的要求每日对基坑进行了监测 二 基坑在施工的过程中的监测结果 七 结语 1 深基围护工程是个临时工程 安全储备相对较小 造价较高 风险性较大 一旦出现事故 造成的经济损失和社会影响往往很严重 2 工程不确定因素较多 难以进行定量的理论研究与计算 目前深基坑多 是边开挖边实践边摸索 往往靠经验来进行 缺乏成熟的技术规范的指导 仍然靠 半经验半理论的方法解决问题 3 工程不仅与当地的工程地质条件有关 还与基坑相连的建筑物及周围 场地条件有关 深基坑开挖导致周围地基土体的变形 对相邻的建筑物产生影响 严重时会影响使用功能 故施工时一定要摸清场地周边的环境 观察相连的建筑物 沉降情况 4 基坑开挖深度一般较大 施工周期长 从开挖到完成地面以下全部隐蔽 工程 常常经历多次降雨等