型钢水泥土搅拌（桩）墙施工工艺

一、适用范围SMW工法桩法施工工艺主要适用于各类软硬土层，包括砂砾层、卵石层、岩层。广泛应用于深基坑开挖施工，尤其适用于软土地基，或周边有地面建筑、管线等不能产生位移的情况下，需进行垂直开挖的基坑支护。二、施工准备1.材料要求（1）型钢要求：外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、平直度形状等内容。检查中要注意：①对有影响的焊接件应予以割除；②有割孔、断面缺损的应予以补强；型钢采用Q235钢材，焊条采用E43。（2）水泥、商品混凝土及外加剂，有产品合格证、出厂检验报告。（3）钢板：钢板的品种、级别或规格必须符合设计要求，有产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。（4）电焊条：有产品合格证和进场复验报告。（5）所有的焊接点要求按照《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81）进行焊接。2.主要机具主要机械：推土机、压路机、履带式单斗挖掘机、履带吊、搅拌桩机、水泥浆制备系统、灰浆泵、电焊机、气割枪、汽车泵、混凝土搅拌车、插入式振捣器等。检测设备：全站仪、GPS、经纬仪、水准仪、坍落度筒、钢圈尺、试模。3.作业条件（1）施工前的准备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）及低洼地时应抽水和清淤，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。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。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入位置。⑤水泥搅拌机与桩架进场组装并试运转正常后方可就位。（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搅拌机，在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。（3）选择和确定打设机械的进出路线和沉桩顺序，制定施工方案。（4）正式施工前要做试桩。三、操作工艺1.工艺流程2.操作工艺（1）场地整理及施工准备①测设场地平面和标高控制网。②确定施工范围，设置施工围墙。③认真熟悉现场的地理位置、工地条件、供水供电状况，以及出入口位置，认真布置贮存物料和施工用的工作面，修建临时设施，平整场地并压实地面，使之满足现场施工的要求。④架设动力和照明线路，接通施工用水管路，确定材料、设备和土方运输线路。⑤组织工程机械设备和材料进场，安排水泥搅拌桩制浆设备及打桩机械进场。（2）放线定位①根据给定的现场坐标红线定位点和基础平面图，先引测出建筑物四周定位角点。②依据建筑物四周定位角点，再分别测设出建筑物基础边线和水泥搅拌桩的基准线，根据水泥搅拌桩基准线确定导向沟和每幅水泥搅拌桩的桩宽，撒灰线注明。③水泥搅拌桩定位基准线测设完后，必须引测埋设半永久性的测量控制桩和控制点，以便于水泥搅拌桩施工时随时进行监测校核，控制水泥搅拌桩的位移和误差。④测量控制桩点要牢固可靠，且通视条件较好、不易受到破坏的位置。⑤测量控制桩点必须加强保护，定时与原始坐标点进行复核校对，调整无误差。（3）开挖导向沟在沿SMW墙体使用挖掘机在搅拌桩桩位上预先开挖导向沟，导向沟宽约1.2m，深1~1.5m（作用是：①施工导向，②临时堆放置换出来的残土和泥浆）。遇有地下障碍物时，由建设单位负责将地下障碍物清除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽，确保水泥搅拌桩施工顺利进行。（4）设置定位型钢（导轨）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：先在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。并在型钢两侧设置定位辅助线，在H型钢表面用红漆划线定位，确定每幅桩的桩位。（5）水泥浆制备系统架设，桩机就位三轴搅拌桩机及水泥浆制备系统吊运至场内，桩机组装后，进行移动就位。桩机移动采用水平微调液缸系统控制前后左右行走履带进行转向移架。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。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，使铅垂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。平面允许偏差±20mm，立柱导向架垂直度不应大于1/250③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。并在钻杆外侧设立防溅出遮挡措施。（6）水泥浆制备，灰浆泵就位水泥搅拌桩水泥采用罐装水泥，水泥强度等级不低于P·O42.5普通硅酸盐水泥，材料用量及水灰比按照土质条件的不同进行选择。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。并掺入1～3％的膨润土，利用其保水性提高水泥土的变形能力，减少墙体开裂，提高水泥搅拌桩墙体的抗渗性能。（7）搅拌桩成墙钻进，预搅下沉、喷浆搅拌提升水泥搅拌桩桩身采用两喷四搅或四喷四搅工艺，本工艺介绍两喷四搅工艺。①深层搅拌机的正常工作后，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，搅拌下沉速度宜控制在0.5~1.0m/min。②搅拌机下沉到设计深度后，上提搅拌头0.2m左右，开启泥浆泵，将水泥浆从搅拌机中心管不断压入地基中，待浆液到达喷浆口时，在桩底部分持续搅拌注浆不宜少于20s，随后均匀速度边喷浆、边提升搅拌机。喷浆压力大小根据土质特性来控制，常控制在0.8~1.0Mpa；提升速度宜控制在1.0~2.0m/min。③待搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高以上0.5m时，关闭泥浆泵，完成第一次注浆提升搅拌。④制备好的浆液不得离析，一般在2小时以内使用，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，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。（8）复搅下沉，喷浆复搅提升为使土体和水泥浆充分搅拌均匀，重复上下搅拌，留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三轴搅拌桩。水泥搅拌桩主要施工技术参数见下表。（9）弃土处理，试块制作搅拌桩施工中产生的残土需及时用挖掘机清理，置于临时堆土区中，待残土具有一定的硬度后，及时清理外运。水泥搅拌桩每根桩留置一组抗压试块，标注好制作日期和桩号，标准养护。根据围护设计要求，也可采用钻孔取芯法检测，检测桩体的完整性、搅拌均匀程度及桩的施工长度、无侧限抗压强度是否满足设计。取样位置为桩头桩身和桩底各取一试块（每根3个），同时在每一施工点留3个试样，做90d无侧限抗压强度试验。（10）桩机移位，搭接施工①完成搅拌桩施工后，对桩机进行移位，复核桩位及桩机垂直度后，重复（3.2.6～3.2.8）步骤，进行下一颗搅拌桩的施打，桩与桩搭接时间不宜大于24小时。②水泥搅拌桩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。一般情况下均采用间隔式双孔全套复搅式连接方式进行施工，该连接适用于标贯值30以下的土层。在转角处或有施工间断情况下采用单侧挤压式连接，该连接适用于标贯值30以下的土层，受施工条件的限制，桩机无法来回行走时采用。③为保证搅拌桩的质量和止水效果着重考虑转角处的连接施工。（11）H型钢加工、处理，定位卡架设①型钢的加工、处理（涂刷减摩剂）1)H型钢宜采用整材，当需采用分段焊接时，应采用坡口焊接。（单根型钢中焊接接头不宜超过2个，相邻型钢的焊接接头在竖向位置应相互错开，错开距离应1.0m。焊接接头的位置设在型钢上端1/3位置受土侧压力较小处。）型钢接头位置以及连接方式由设计确定认可。2)H型钢提前加工焊接，校正平整，刷好减摩剂，堆放整齐合理，防止变形。型钢顶超出冠梁顶不少于50cm。3)在距H型钢顶端200mm处开一个中心圆孔，并在圆孔两边加焊钢板，孔径约100mm，装好吊具检查固定钩，然后用吊车起吊H型钢，确保H型钢垂直。4)表面铁锈、灰尘及其他垃圾清除，并保证工字钢表面完全干燥，之后满涂减摩料。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：a.清除H型钢表面的污垢和铁锈。b.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。c.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。d.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。②定位卡架设将定位卡通过履带吊吊至平行沟槽的定位型钢上，对中放置，架设后需水平，H型钢定位卡使用4根100mm×100mm×6mm×8mm型钢焊接制作形成720mm×310mm长方形卡孔。（12）型钢插入及固定①型钢起吊前装好吊具和固定钩，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。②在插入型钢前，定位卡其边扣用橡胶皮包贴，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。③型钢在起吊过程中应保证不变形。履带吊拉起成竖直方向后，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，在相互垂直的两个方向用经纬仪和线锤校核垂直度，确保型钢垂直。④在孔口设定向装置（可放置槽钢），当型钢插到设计标高时，用φ8吊筋将型钢固定（将吊筋在型钢的腹板及定向装置的槽钢上焊接固定）。当H型钢不能靠自重完全下插到位时，采取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。（13）围护体系连续施工①每搅拌1～2幅桩，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。②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“密插型、插二跳一型和插一跳一型”三种。③为保证围护结构的整体强度，在转角位置区域H型钢按下图布置施工；④循环进行水泥搅拌桩搭设及H型钢的插入，直至整个基坑的围护体系全部施工完成。（14）桩体硬化，型钢固定设施撤除，设备清洗待水泥搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。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。（15）土方开挖及压顶梁、混凝土支撑施工土方分层开挖，开挖后及时进行降排水，首先开挖至压顶梁及支撑下方，应先对H型钢进行隔离施工，接着绑扎、浇筑完成压顶梁及混凝土支撑，待养护到位后进行支撑下部的土方开挖，土方开挖时应对支撑立柱做好保护措施，防止挖机碰撞。H型钢泡沫塑料包裹隔离（16）地下室结构施工土方开挖后及时进行地下室结构施工，在结构施工后及时进行养护。周边及时进行监测，对监测数据进行分析，确保基坑内施工时的安全。（17）混凝土支撑拆除及土方回填底板结构及混凝土传力带养护到位后拆除混凝土支撑，地下室全部结构完成后及时进行地下室侧壁的防水及外侧土方回填，土方回填分层进行，土方夯实采用灌水加施工周期自然沉降考虑，回填后通过环刀法、灌砂法进行检测，土方压实度不应小于90%。（18）型钢回收型钢回收采用履带吊配合H型钢拔桩机进行，利用其夹桩器夹住桩头，液压缸强制顶压夹桩器向上顶升，逐段顶升将型钢拔出桩体，起拔过程中始终用履带吊提住顶出的H型钢。拔桩顺序：先拔靠基础较远处型钢，后拔紧靠基础的型钢；先短边后长边，对称拔出。拔桩时可采用隔二拔一或隔一拔一的顺序，在空隙填充的水泥浆强度超过70%后，拔除周边的H型钢。（19）空隙填充H型钢拔出桩孔后，剩余的空隙采用水泥浆注浆填充密实。注浆选用φ10钢管顺水泥土壁插入桩底，钢管采用焊接，注浆时采用压力≥1.0MPa的注浆泵；采用6%-8%水泥浆注浆填充密实，适当地加入高效减水剂及膨润土调整水泥浆的流动性四、质量标准1.施工要点（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。（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。（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。（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）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。（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。（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。（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摩擦。（9）控制注浆量和提升速度（下沉0.5~1m/min，上提1.0~2m/min）（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。水泥士搅拌桩成桩允许偏差表型钢插入允许偏差表2.保证质量技术措施（1）对周围局部区域管线的保护措施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。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。（2）成桩施工期的质量控制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。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。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。施工时质量员及时检查，做好隐蔽记录，班后由班长、质量员核对，防止出现差错。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。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