型钢水泥土复合搅拌桩施工技术

1、型钢水泥土复合搅拌桩施工工法一、前言型钢水泥土复合搅拌桩施工技术（即SMW：法施工技术）作为基坑围护和防水帷幕的一种新工艺，在天津、上海和南京等城市已逐步被应用和推广。在中铁第十九工程局承建的上海中环线邯郸路地道工程中，1.3KM的长大基坑，主要采用了该工法施工，取得了较好的经济效益和社会效益，在该工法应用方面积累了较丰富的经验。通过总结上海中环线邯郸路地道工程围护施工，结合相关工程的实践经验，整理形成本工法。二、工法特点（一）与传统的深层搅拌桩工法的区别在于深层搅拌桩是采用传统的双轴搅拌钻机，施工时水泥浆液充填在原土间隙中；而新型三轴中空叶片螺旋式搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气，同时钻

2、机对水泥土进行充分搅拌，并置换出大量原状土。由于采用设备不同和成桩机理不同，新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性明显优于传统的双轴钻机，桩体的垂直性、桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能。同时也有利于型钢的插入和回收。（二）与传统的重力坝基坑围护方法相比，具有占地面积小（重力坝要求：宽度B:深度H=1：1;SMW6工技术要求B=0.71.2MH=640M，开挖深度大，施工进度快，可靠性强等许多优点。（三）与目前经常采用的地下连续墙和钻孔灌注桩等施工方法相比主要有以下特点：1 .挡水性强。钻杆具有推进与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥浆和土体充分

3、搅拌，桩与桩之间重复套钻连续施工墙体全长无接缝。而地连墙施工缝易漏水；钻孔灌注桩间要增加搅拌桩或旋喷桩防水）。2 .对周围地基影响小。由于是就地与水泥搅拌成桩，对邻近土体扰动小，不致产生临近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害。有利于管线和邻近建筑物保护。3 .环境污染小。噪音低、振动小，无磴土，无大量泥浆外运。4 .多用途。5 .工期短。采用就地将原土加固的方式施工而一次筑成墙体，施工工艺简单，施工效率高，所需工期较其他工法短。SMVE轴搅拌桩机平均单机日生产率达350吊。6 .造价低。型钢可回收重复利用，省钢筋，省混凝土。三、适用范围本工法作为围护结构能适应各种地层，可在粘性土

4、、粉土、砂砾土和单轴抗压强度在60MPa以下的岩层中应用。适用于地铁、隧道、地道、房建等基坑围护。尤其在工期紧、造价低、防水要求高、围护强度要求大、施工场地小、地处市区生活区的围护工程，宜优选本工法。四、工艺原理型钢水泥土复合搅拌桩（SMW匚法）的施工原理是采用新型三轴中空叶片螺旋式搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，充分利用水泥土挡土墙的高止水性和型钢具有的强度和钢度，通过二者的复合作用（水泥土对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度，可起到减少位移的作用；同时水泥土起到套箍作用，防止型钢失稳。），达到围护和止水效果。当

5、期围护功能完成后，拔除型钢可重复利用，该工法是一种非常经济且操作简单的施工方法。小850SMW工法桩墙及型钢布置常用形式如下图所示：8850工法桩4-AW1“隔一插一”围护桩示意图“隔一插二”围护桩示意图五、施工工艺（一）工艺流程（二）施工方法1 .测量放线用全站仪放出围护桩轴线的位置，根据导沟（沟槽）的尺寸，在地面撒出白线标识，同时用经纬仪引出围护桩轴线护桩，以便在施工过程中随时恢复围护桩轴线。2 .开挖沟槽（导沟）采用1M挖机开挖施工沟槽，沟槽的宽度和深度与SMM法桩的桩径有关，小850桩径的沟槽尺寸为：1200mm宽）X1500mm（深），小650桩径的沟槽尺寸为：1000mm（宽）X1

6、200mm（深）。通过沟槽开挖，既可探明地下管线和障碍物，又可盛放置换出的泥浆。3 .设置导向定位型钢在开挖的工作沟槽两侧铺设导向定位型钢，按设计要求在导向定位型钢上划出钻孔位置和插H型钢的位置(见沟槽示意图)。沟槽示意图4,搅拌桩施工(1)桩机定位、钻孔、移机根据定位型钢确定的孔位严格控制钻机桩架的移动，确保钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔下钻深度的达标，利用钻杆和桩架相对位移原理，在钻管上划出钻孔深度的标尺线，严格控制下钻、提升的速度和深度。桩施工时不宜冲水下沉，钻头钻进速度不大于1m/min,提升速度不大于2m/min,垂直偏差不得超过1%在开孔之前用水平尺对机架进行校对，以确保桩体垂直度

7、达到要求；用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直，从而达到对桩体垂直度的控制。机械设备沿基坑围护轴线移动，采用施工顺序示意图的方法套钻，二种方法均安全可靠。两种方法施工顺序示意图如下所示。方法1为常用的施工方法，优点是施工速度较快。方法2作为特殊情况下的施工方法，可避免桩架侧向力偏移。依次循环直至围护墙体成型。水泥土搅拌桩为基坑内外隔水围幕，施工时不容许出现施工冷缝，如出现超过12小时的施工冷缝，需采用搭接套钻或在后排补桩。施工顺序:方法1：单侧挤压式连接方式图方法2：跳槽式双孔全套复搅式连接图124（2）搅拌、注浆根据设计所标深度，钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速

8、下钻，匀速提升，同时根据钻进和提升二种不同的速度，注入不同掺量的水泥浆液，并采取高压喷气在孔内使水泥土翻搅拌和，在桩底部分必须重复搅拌注浆，保证整桩搅拌充分、均匀，确保搅拌桩的质量。（见钻进、提升、搅拌、注浆示意图）。常用的三轴搅拌桩机，在钻进（提升）、搅拌、注浆过程中，左、右两个轴边钻进（提升）边搅拌边注浆，中间轴边搅拌边喷射高压风，进一步使水泥土充分搅拌，加强整孔水泥土浆液的均匀性。搅拌时间一一下沉、提升关系示意图:施工时间(2)桩底部2M处重复搅拌1M/min5.浆液配制及浆量控制(1)主要注浆施工技术参数(见表1)注浆主要技术参数表表1编R技木参数编R技木参数1水泥掺量：20%4注浆压

9、力：1.5入2.5Mpa2供浆流量：140160L/min5下沉速度：不大于1m/min3水灰比：1.5:162m/min(2)注浆过程中，根据搅拌桩的成桩形式，如下图所示，每一次搅拌成桩不同形式注浆量也不同。大幅应用于一段围护桩的起点，注浆量最大，截面积为1.495m2;中幅应用最多，注浆量居中，桩截面积为1.031m2;小幅成桩形式应用2于两段围护的连接部位，注浆量最小，截面积为0.464m。中幅小幅(3)不同成桩形式制浆水泥量控制(见表2)项目名称大幅中幅小幅截回积（m）1.4951.0310.464土体密度（103kg/m3）1.851.851.85每米土体重量（kg）27661907

10、858每米加水泥重量（kg）553381172不同成桩形式水泥量控制表表26.设置型钢定位架型钢定位架由槽钢焊制而成，垂直于沟槽定位型钢放置，用于保证H型钢插入的位置准确，提高插入垂直度，定位架的尺寸比H型钢外轮廓大10mm。见定位型钢示意图：定位型钢示意图7 .涂减摩剂H型钢在插入深层搅拌桩前，表面应涂刷减摩剂。减摩剂早期与水泥土有较好的粘结握裹力，提高复合作用；后期降低粘结握裹力，降低起拔阻力，达到起拔力小于型钢破坏张力，实现型钢完整起拔。8 .H型钢的插放和固定在钻孔的水泥土充分搅拌均匀后，开始初凝硬化之前，采用DH500n带吊车将定尺的H型钢吊起，插入指定位置，依靠H型钢的自重下插到设

11、计规定深度，然后进行换勾法，使H型钢脱离吊钩，用水平仪校定型钢标高后，用钢筋将插入的型钢通过焊接固定在沟槽两侧铺设的定位型钢上，直至孔内的水泥土凝固。9 .置换土处理由于水泥浆液的定量注入搅拌和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，确保桩体的硬化成型和下道工序的继续，被清理的水泥土将在18小时之后开始硬化，随日后基坑开挖一起运出场地。10 .顶圈梁的浇注搅拌桩施工28天后可进行顶圈梁的浇注，在浇筑顶圈梁时，型钢要用油毛毡包封，严禁混凝土直接与型钢接触，造成型钢回收困难。11 .H型钢拔除(1) H型钢拔除采用二台200吨液压千斤顶

12、及100t履带吊配合拔出型钢。(2)千斤顶底部填40m麻冈板，以减轻圈梁的受力面。千斤顶并联于H型钢两侧，保证基面平整及千斤顶稳定；施加顶力至H型钢松动，油泵施加顶力时需平稳、匀速；千斤顶走完若干行程后，通过油压表显示的上拔力数据小于60t时，用100t吊车配合吊出H型钢。(3)型钢拔出后，其孔隙及时用1:2水泥砂浆回填。六、劳动组织(见表3)劳力组织表3工种名称数量备注1管理人员4现场施工管理、测量、资料整理2搅拌桩机司机2桩机操作3空气压缩机1机械操作4挖掘机司机1挖沟槽、处置置换土5制浆工4加水泥、加水、拌浆6注浆工2机械操作7履带吊操作工(50t)2型钢吊插8千斤顶操作工4拔动型钢9履

13、带吊操作工(100t)2拔出型钢10电焊工4焊接型钢11电工1施工用电接线及管理12辅助工4配合型钢定位13合计31七、机具设备（见表4）机具设备表4序号名称型号单位数量额定功率备注1850三轴搅拌机ZKD85-3台1150kW2日本产履带桩机桩架DH608台1108t3注浆机SYB50/50-II台215X2kW4空气压缩机ESC50-8台137kW6m35挖掘机31m台16履带吊机50t台17千斤顶200t台28履带吊机100t台19电焊机22kVA交流台422X4kvn10制浆桶1m3支211存浆桶（池）2m3座112分电箱支413冷却水泵SYB50/50型台24KW14经纬仪T2台11

14、5水准仪SYGKS3-Z台1八、质量控制1,搅拌桩施工之前应进行成桩工艺及水泥掺入量或水泥浆的配合比试验，水泥搅拌桩水泥掺入量为20%要求其28天无侧限抗压强度不小于1.2MPa；水泥采用强度等级为32.5普通硅酸盐水泥。2,搅拌桩水泥土块试压强度测定：试块每天每200M3H作一次，每次制作2组，每组三块。试块制作完成，三天后送养护室养护。3,搅拌桩应在施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，如不符合设计要求应及时调整施工工艺。钻芯数量不宜少于总桩数的2%且不应少于5根，并应根据设计要求取样进行单轴抗压强度试验。4.土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎以有利于同

15、水泥浆液均匀拌和。同时为了加速和减少对周边地层影响，搅拌时可接入压缩空气进行充分搅拌。5,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 .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，不得发生夹心层。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1020秒后恢复正常搅拌，以防断桩。7 .严格控制桩与桩搭接施工操作，及时检查，特别是转角处应认真把关，确保桩与桩搭接距离为20CM确保套打的成功套孔，搭接时间不得大于12小时，若超过12小时，则应采取补桩或超额注浆搅拌的办法予以补救。

16、8 .H型钢要确保垂直度和平整度，不允许出现扭曲现象，插入时要保证垂直度，垂直度偏差不宜大于0.3%。插入HH钢若有接头，接头应位于开挖面以下，且相邻两根H型钢接头应错开1m以上。9 .对需拔出回收的H型钢插入前须涂减摩剂，型钢拔出后应及时用水泥砂浆灌注密实，水泥砂浆比率1:2。10 .质量检验标准H型钢验收标准（见表5）H型钢验收标准一览表表5实测项目允许偏差mm长度±20mm截面高度±4mm截面宽度±3mm腹板中心线±2mm型钢对接焊缝符合设计要求型钢扰度10mmH型钢安装验收标准（见表6）H型钢安装验收标准一览表表6实测项目允许偏差型钢定位轴线&#

17、177;20mm顶标高±40mm型心转角±2°垂直度3%搅拌桩桩体验收标准（见表7）搅拌桩桩体验收标准一览表表7实测项目允许偏差桩位偏差平行基坑方向士30mm垂直基坑方向士30mm垂直度5%o成桩深度+100mm-0mm九、安全措施1 .建立和健全安全生产机构，制定安全生产制度，认真贯彻安全生产以防为主的方针。树立“安全第一，预防为主”，在工地醒目处刷贴安全生产标语。工地设专职安全员，负责机械班组的安全生产，对现场安全工作进行检查督促，对违反安全操作规程和发现不安全因素及时纠正。2 .全体施工人员必须坚持贯彻执行现场安全生产六大纪律，遵守国家和企业颁布的安全生产各

18、项规定。3 .建立安全生产责任制，项目经理对现场安全工作负总责，健全安全管理网络，工地设一名专职安全员外，每个班组设一名兼职安全员。由安全员，施工队长，班组长组成全方位的安全领导，对整个施工过程安全生产负责。4 .严格执行施工现场安全防火规定，重要部位要设置消防器器材，加强消防检查，动用明火需经审批；电、气焊必须执行“十不烧”规定，严禁使用电炉和灯具取暖，电焊机必须“三证”齐全。5 .氧气、乙快分别安置于活动的铁笼子里，并挂牌写明责任人。6 .进工地施工人员必须佩带胸卡，进入现场必须戴好安全帽，扣好安全带；在搭拆桩架或空中作业时必须系好安全带，扣好安全钓鱼钩。7 .订立岗位安全责任制及奖罚制度

19、，层层落实，做到一管、二定、三检量、四不放制度。8 .吊车应遵守“十不吊”规则：（1）指挥不明不吊；（2）斜吊不吊；（3）六级大风以上不吊；（4）埋在地下的物体、重量估计不准不吊；（5）吊车安全装置不灵不吊；（6）超重不吊；（7）光线阴暗，无照明不吊；（8）离高压线太近不吊；（9）无证不吊；（10）酒后不吊。9 .配电箱、机电设备应有接地装置，电线应架空，危险区域应设立安全标志暴露在外的电线设备不得乱动。用电线路应严格选择规格，各级配电装置的布置、固定、结构形式、盘面布置、系统接线等都要按规范进行，不得乱拖电线。非电工人员不得更移线路器材，临时用电中间不得有接头。10 .钢丝纯应经常检查保养，

20、如发现有断肢轧伤情况应及时调换，但机械在运行时不得进行保养。11 .机械操作应持证上岗，严禁酒后操作，严禁拆散除安全装置和示警装置，不准设备带病运行和超负荷使用。12 .钻机操作时，注意钻机平稳，以防止钻架突然倾倒而发生事故。13 .夜间施工要有足够的照明，不仅要保证明亮的工作照度，而且要保证照明用电的安全。异常情况处理：1 .当H型钢不能靠自重完全下插到位时，采取SMW6管头部静压或采用挖土机进行送压至桩顶标高，压时必须确保H型钢的垂直。当上述方案失败时，即可果断地割除露出地面部分的型钢，在外档加一幅水泥土搅拌桩，加插H692X300、500X200型钢作强度补偿。2 .在长时间停工后恢复施工时应在外侧，加作一至二幅单排水泥土搅拌桩，以防止内档因时间过长造成新老搅拌桩接触面的缝隙渗水。3 .出现轻微渗漏水时，采用基坑内侧注浆堵漏方法进行处理。主要设备：手动注浆泵或电动齿轮泵、希里德钻机、电焊机；主要材料：双快速凝水泥、聚氨酯堵漏剂、预埋注浆咀、封孔用钢板。4 .发生严重渗漏水的