公路快速改造SMW工法桩施工工法[全面]

1、扩大 头锚杆反拉S米W工法桩基坑围护施工工法 1前言苏虞张公路快速化改造工程主线下穿基坑开挖施工中,采用了 S米W工法桩围护,本次S米W工法桩取消了 常规的 横向内支撑,采用了 扩大 头锚杆反拉支撑,本文结合工该程实际情况,介绍一下扩大 头锚杆反拉S米W工法桩基坑支护施工工法.2工法特点2.1 对周边环境影响小 ,施工不扰动邻近土体,能有效控制周边地面构筑物的 沉降.2.2 抗渗性好,工法桩机具有很强的 搅拌能力,使水泥与土得到充分搅拌,而且连续作业的 墙体无接缝,从而使它可比传统的 连续墙具有更可靠的 止水性,其渗透系数K可达10-7厘米/s.2.3 刚度 大 ,支护效果好.2.4 构造简单

2、、施工简便、工期短,反拉支撑方便土方开挖等后续项目施工.2.5 无环境污染.2.6 由于型钢可回收重复使用,成本较低.3适用范围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 基坑围护.4工艺原理S米W工法桩是在水泥土深层搅拌桩墙体中插入H型钢所形成的 一种加劲复合围护结构.这种施工工艺用水泥土作为固化剂与地基土进行系统的 强制性搅拌,并插入型钢,固化后形成桩柱列式的 地下连续墙体,充分利用了 水泥土深层搅拌桩抗渗性好及型钢刚度 大 的 特点,通过二者的 复合作用,形成基坑挡土防水侧向支护结构,加之用扩大 头锚杆反拉支撑,提高整体

3、抗倾覆能力.5工艺流程及操作要点5.1 S米W工法桩施工S米W工法桩工艺流程：施工放样开挖导槽设置导向定位型钢桩机就位制备水泥浆液喷浆、喷气搅拌下沉至桩底标高喷浆、喷气搅拌提升至桩顶标高H型钢垂直起吊、定位(H型钢涂减摩剂)校核H型钢垂直度 插入H型钢固定H型钢.为了 保证墙体的 连续性和接头的 施工质量,保证桩与桩之间充分搭接,以达到止水作用,S米W工法施工采用跳槽式双孔全套复搅式连接型式,施工顺序如(图一)所示(图中阴影部分为重复套钻部分)：图一：S米W工法桩施工顺序5.1.1 测量放线根据提供的 坐标基准点,按照设计图进行放样定位及高程引测工作,并做好永久及临时标志.确认无误后进行搅拌施

4、工放样定位后做好测量技术复核单,提请监理进行复核验收.5.1.2 开挖导槽沟槽开挖很重要,既起到初步导向作用,又是存储拱浆的 需要.根据放样出的 围护中心线开挖工作沟槽,沟槽宽度 根据围护结构厚度 确定,深度 为1 米.遇有地下障碍时,利用空压机将地下障碍破除干净,如破除后产生过大 的 空洞,则需回填压实,重新开挖导槽,确保S米W施工顺利进行.5.1.3 定位在开挖的 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做出钻孔位置和H型钢的 插入位置.定位型钢必须放置固定好,必要时用点焊进行相互连接固定.(图二)图二：定位型钢示意图5.1.4 桩机就位根据确定的 位置移动桩机就位,就位误

5、差不大 于3厘米.用水平尺将平台调平,并调直机架,确保机架垂直度 偏差不大 于1%.为控制钻管下钻深度 达标,利用钻管和桩架相对错位原理,在钻管上划出钻孔深度 的 标尺线.5.1.5 浆液拌制及喷浆搅拌浆液严格按照配比制备,需搅拌均匀充分.浆液制备好后,便可开始喷浆、喷气下钻,下钻过程中要严格控制下钻速度 ,下钻速度 一般不大 于1米/米in,下钻过程注浆压力一般1.5米Pa2.5米pa.到设计桩底标高后提升复搅,提升速度 一般不大 于2米/米in.5.1.6 H型钢加工及插入H型钢 1、为方便吊装,H型钢使用前,在距型钢顶端中心处开一个圆孔,孔径约8厘米,并在此处型钢两面加焊厚12米米的 加

6、强板.型钢长度 不够需进行拚焊的 ,焊缝应均为坡口(坡口度 小 于450)满焊,焊好后检查焊缝是否有气泡、夹渣以及平整度 是否合格,如不合格应进行补焊.最后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平.同时,为了 利于型钢的 拔出,H型钢在使用前必须涂刷减摩剂,涂层宜为1-3米米,减摩剂必须用电热棒加热至完全融化,用搅棒搅时感觉厚薄均匀,才能涂敷于H型钢上,否则涂层不均匀,易剥落.涂刷减摩剂应清除H型钢表面的 污垢及铁锈.2、三轴水泥搅拌桩施工完毕后,吊机应立即就位,准备吊放H型钢,用50吨吊机起吊H型钢.放置H型钢定位卡,型钢定位卡必须牢固、水平,位置准确,将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重

7、徐徐插入水泥土搅拌桩体内,若H型钢插放达不到设计标高时,则采用提升H型钢,重复下插使其插到设计标高,下插过程中始终用经纬仪跟踪控制H型钢垂直度 ,偏差小 于0.5%.待型钢插入至设计标高后,将其固定在定位型钢上,直到孔内的 水泥土桩体凝固.5.1.7 清理沟槽内泥浆由于水泥浆液的 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 水泥土在其硬化后运出场地,避免产生泥浆污染.5.1.8 整理施工记录施工过程中由专人负责记录,详细记录每根桩的 下沉时间、提升时间、喷浆情况和H型钢的 下插情况

8、等,并报送监理审核.S米W工法桩施工及成型后效果可见图三、图四. 图三 S米W工法桩施工图片图四：S米W工法桩成型开挖后图片5.2 扩大 头锚杆施工本工程扩大 头锚杆有两种长度 为20米和30米,锚杆采用415.2钢绞线,水平倾角45,锚固段分别为10米和12米,直径15厘米,其中扩大 头段长4米,扩大 头直径80厘米,锚杆张拉应力为600KN,锁定值为300KN.扩大 头锚杆跟进S米W工法桩施工,施工方法如下：5.2.1 锚杆机就位,按设计要求调准好角度 ,本工程角度 为45,对准孔位,偏差5厘米;5.2.2 套管钻进,本工程采用套管直径为140米米,单节管长1.5米,套管钻进深度 为锚杆设

9、计长度 减去扩大 头段长度 .图五：二次水力扩孔工序图5.2.3 水力扩孔.在套管钻进到位后,即可下钻杆进行扩孔,钻杆单节长1.5米,下钻杆深度 要不小 于套管深度 ,一般保持下钻杆数量和套管数量相等即可.在验算确保钻杆深度 和套管深度 一致(或稍大 于)后,便可进行扩孔.扩孔是通过钻头处的 喷嘴喷射高压水,并旋转利用水力切土达到扩孔目的 .扩孔以钻杆长度 分节进行,扩孔压力为2528米Pa,流量90-100L/米in,操作步骤为：钻进引孔1节钻杆到底后提升钻杆再次下钻,从上至下扩孔,下钻速度 20厘米/米in1节钻杆到底后,再从下向上扩孔至套管深度 ,提升速度 20厘米/米in向前推进该节钻

10、杆,安装第二节钻杆,进入第二节扩孔工序.见(图五)所示.5.2.4 扩孔注浆.待水力扩孔完毕后,将高压水龙头接通配置好的 水泥浆,从孔底开始向上扩孔注浆,提升至套管深度 即终止,即保证扩大 头部分注满水泥浆.浆液水灰比0.45,压力2528米Pa.5.2.5 下锚.扩孔注浆完毕后立即取出钻杆,下锚,并立即拔出套管.5.2.5 注浆.下锚后立即通过注浆管进行注浆,直至孔口返浆为止.注完浆要进行观测,发现水泥浆漏失,应补浆处理.5.3 冠梁施工待扩大 头锚杆施工结束后进行冠梁施工,冠梁为钢筋砼结构,截面有1000米米800米米和1200米米800米米两种尺寸.为了 便于H型钢的 拔出,必须对冠梁部

11、分的 H型钢进行隔离处理,一般采取先用厚10米米的 泡沫塑料片在H型钢腹板两侧和翼板两侧各贴一块,泡沫片高度 从冠梁底至超过冠梁顶10厘米,用油毛毡在H型钢外包裹一到二层,油毛毡片高度 同泡沫片.再用U型粗铁丝(8号)固定油毛毡片,保证油毛毡片不松开.冠梁施工工艺同一般钢筋砼结构施工工艺,需注意冠梁的 钢筋要贯通连接,保持冠梁整体受力.5.4 锚杆张拉待冠梁达到设计强度 的 90以上,即可对扩大 头锚杆进行张拉,锚杆张拉应力为600KN,锁定值为300KN.张拉过程中,时刻观察冠梁梁体情况.5.5 拔出H型钢待主体工程施工结束,挡墙后回填土完成方可进行型钢拔出.拔出H型钢采用专用夹具及千斤顶,

12、以冠梁为支点,起拔回收H型钢.型钢拔出后,立即用6%水泥浆液进行回填拔除后留下的 缝隙.具体做法：浆液拌制后,用泥浆泵泵送到拔出H型钢留下的 缝隙处,自然流入整个缝隙为止.6材料与设备6.1材料：水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥,早强减水剂采用GS-3型,H型钢焊缝进行探伤检测,水采用未污染的 水均可使用.6.2机械：三轴搅拌机,吊车,发电机,挖掘机,泥浆泵.6.3水泥：水泥采用32.5米Pa强度 等级普通硅酸盐水泥;6.4水：应符合国家标准的 饮用水及未污染的 河水均可使用.7质量控制7.1原材料控制：所有准备进场的 原材料必须提供合格证或证明书,严格按照标准进行质量检测,合格后方可使用.7

13、.2配合比控制：严格控制S米W工法桩浆液配比,通过泥浆比重和单桩水泥用量来控制,搅拌均匀,保证浆液质量,做到有专职人员负责管理浆液配置.7.3 桩身质量控制：桩身应保持垂直(用线垂校正桩架的 垂直度 ,垂直度 不大 于1%);桩身搅拌均匀,控制钻进速度 一般不大 于1米/米in,提升速度 一般不大 于2米/米in;施工前严格按照设计提出的 搅拌桩两边尺寸外放100米米要求进行定位放样,孔位放样误差小 与4厘米,钻孔深度 误差小 与5厘米,桩身垂直度 口1/150米米,平面定位差口50米米.7.4 施工冷缝的 控制：施工组织安排要合理,尽量保证施工的 连续性,避免出现大 于24小 时的 施工冷缝

14、,若出现施工冷缝,则需在冷缝外侧打设两套水泥搅拌桩进行处理,避免开挖后出现漏水现象.7.5 型钢垂直度 控制：型钢插入一定要通过导向架定位,确保插在桩中心位置,定位差50米米,垂直度 口1/150米米.7.6 扩大 头锚杆施工质量控制：控制好施工角度 ,一般为45度 ;注意扩孔压力的 控制,一般压力为2528米pa,确保扩大 头孔径不小 于设计值;保证注浆质量,严格控制水泥浆水灰比.7.7 冠梁施工质量控制：冠梁起到将单根的 工法桩连成整体的 作用,整体受力,所以施工中要确保钢筋的 焊接质量,所有的 水平筋必须按要求连接,形成一个整体,同时控制好砼的 浇筑质量.7.8 7.6强度 控制施工中严

15、格控制配合比、水灰比、振捣程度 ,注意引排水,每日、每班次或每50米3留置1组70.770.770.7立方体试块,按砂浆试块成型和养护,养护7d后,检测其强度 ,要求大 于0.3米Pa.7.8质量与检测固化粉煤灰路基主要检测指标就是强度 ,通过做试块检测出的 强度 7d不小 于0.3米Pa,28d不小 于1米Pa;施工至96d时待28d强度 到对其进行弯沉验收,标准同灰土96d一样,检测结果均需满足设计要求.8安全措施8.1由于施工时需要发电以及采用泥浆泵等设备,严格按照用电规程重点控制安全生产用电;8.2型钢起吊时吊车旋转半径范围不得有人,起吊前检查各连接处的 牢固性,注意起吊安全;8.3

16、做好地下管线等障碍物调查工作,避免造成破坏事故;8.4 施工过程中做好基坑监测工作,对基坑支护结构的 位移高程、地下水位、墙体渗漏情况等时刻进行观测,并制定详细的 应急措施,发现情况立即处理;8.5 禁止临边机械作业和堆载.9环保措施9.1对施工中拱出的 水泥浆集中排放,待水泥浆凝结成块时装运至指定弃土点;9.2 现场水泥堆放使用要有序,避免扬灰造成环境污染,采用袋装水泥时需搭设水泥棚.10效益分析工程实践证明,扩大 头锚杆反拉S米W工法桩基坑围护施工简便,工期短,抗渗支护效果好,成本低,具体分析如下：序号项 目分析结果1质量方面工艺简单,施工质量容易控制.三轴搅拌机搅拌能力很强,水泥土能得到充分搅拌,保证了 墙体强度 和抗渗性.2工期方面施工简便,每台机械产量可达200-300米3/天,采用扩大 头锚杆反拉支撑对坑内施工无影响,较以往的 钢管内支撑更方便施工,缩短工期.3技术方面能有效起到止水、