SMW工法在深基坑支护工程中的应用

SMW 工法在深基坑支护工程中的应用

收稿日期:2006207207

作者简介:霍如明(192),男,工程师,港口建筑安装工程公司,江苏连云港　222042

霍如明

摘　要:结合工程实例,对SMW 工法关键技术的施工工艺及其主要特点进行了阐述,并对施工质量保证措施进行了介

绍,以推广SMW 工法在深基坑支护工程中的应用。关键词:SMW 工法,围护结构,基坑支护中图分类号:TU463文献标识码:A

　　SMW 工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体,同

时在钻头端部将水泥浆液注入土体,经充分搅拌混合后,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,利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单,止水性能好,工期短,造价低,环境污染小。

1　工程及地质概况

连云港开发区污水处理厂水池工程,北面紧邻紫菜厂,仅一

墙之隔,南是6层的工业厂房,基础尺寸38m ×22m ,深6.9m ,设计要求基坑围护采用SMW 工法进行施工,工程所在地典型地质剖面分布如下:①6.5m ～5.7m 为杂填土;②5.8m ～4.2m 为粘土质;③4.2m ～0.3m 为淤泥层;④0.3m ～5.6m 为淤泥夹砂层。

2　SMW 工法实施的主要工艺和要点2.1　围护方案

该基坑围护采用SMW 工法,开挖深度为6.9m ,采用进口Φ850三轴劲性水泥土搅拌桩作围护结构,内插H400×400×13×24型钢,水泥掺量不小于20%,水泥搅拌桩搭接200mm ,H 型钢间距1200mm 和700mm 。设3道2H350×300×15×15双拼型钢支撑,转角处采用钢筋混凝土和H 型钢混合支撑,支撑间距一般为4.5m 。桩顶用钢筋混凝土圈梁兼作首道支撑围囹,其余选用2H350×350×13×21双拼作钢围囹。根据该工程基坑坑底土层透水性较强,对坑底采用降水加固方案。为降低造价,SMW 桩中插入的H 型钢在结构±0.000处拔除。坑内采用水泥搅拌桩和压密注浆加固。

2.2　关键技术的施工工艺

H 型钢水泥搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作,以

及H 型钢的制作和打拔。

1)桩体施工方法及控制措施。在铺设道轨枕木处要整平整实,开挖导沟,使道轨枕木在同一水平线上;在开孔之前用水平尺对机械架进行校对,以确保桩体的垂直度达到要求;用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正,根据放线桩位设置SMW 搅拌机,确保搅拌轴垂直;施工过程中随机对机座四周标高进行复测,全面检查机械状况,正式施工前应空机运行检查,确保机械处于水平状态施工,同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测与常规搅拌桩比较,要特别注重桩的间距和垂直度。施工垂直度应小于1%,以保证型钢插打起拔顺利,保证墙体的防渗性能。注浆配比除满足抗渗和强度要求外,尚应满足型钢插入顺利等要求。

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,则再向下钻进50cm 后再喷浆提升;采用“二喷二搅”施工工艺,第一次喷浆量控制在60%,第二次喷浆量控制在40%;严禁桩顶漏喷现象发生,确保桩顶水泥土的强度;搅拌头下沉到设计

　　2)轻型动力触探(N10)仅适用于成桩3D 内的桩身均匀程度的检验。由于每次落锤能量较小,连续触探一般不大于4m ,但是如果采用从桩顶面开始至桩底,每米桩身先钻孔700mm 深度,然后触探300mm ,并记录锤击数的操作方法则触探深度可加大,触探杆宜用铝合金制造,可不考虑杆长的修正。

3)复合地基载荷试验和单桩载荷试验是检测水泥土搅拌桩加固效果最可靠的方法之一,一般宜在龄期28d 后进行。

4)经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时,一般可采用双管单动取样器对桩身钻芯取样,制成试块,进行桩身实际强度测定。为保证试块尺寸,钻孔直径不宜小于108mm 。

5)水泥土搅拌桩施工时,由于各种因素的影响,有可能不符

合设计要求。只有基槽开挖后测放了建筑物轴线或基础轮廓线后,才能对偏位桩的数量、部位和程度进行分析和确定补救措施。因此,水泥土搅拌法的施工验收工作宜在开挖基槽后进行。对于水泥土搅拌的检测,目前应该在使用自动计量装置进行施工全过程监控的前提下,采用单桩和复合地基载荷试验进行检验。

水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程,并应坚持全程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录,并对照规定的施工工艺对每桩进行质量评定。检查重点是:水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅拌次数和复搅拌深度、停浆处理方法等。

Construction supervision of deep cement 2mixed pile

CHEN H u ai 2yao

Abstract :Quality control of raw materials before construction ,construction quality control and piling quality inspection method of deep ce 2ment 2mixed pile are introduced.The im portance and necessity to strengthen quality supervision in construction process of deep cement 2mixed pile are proposed in order to ensure engineering quality.K ey w ords :cement 2mixed pile ,mortar ,composite foundation

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69・第33卷第3期2007年1月　　　　　　　　　　山西建筑SHANXI 　ARCHITECTURE

　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.33No.3Jan.　2007　　

标高后,开启灰浆泵,将已拌制好的水泥浆压入地基土中,并边喷浆边搅拌约1min ～2min ;控制重复搅拌提升速度在0.6m/min ～0.8m/min 以内,以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌;相邻桩的施工间隔时间不能超过24h ,否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆,以保证桩间搭接强度;预搅时,软土应完全搅拌切碎,以利于与水泥浆的均匀搅拌。

2)沉入H 型钢。设备选用25t 起重机配日产45kW ～0kW 振动锤。沉入前,先设置导向围檩,沉入要控制好H 型钢的双向垂直度,垂直沉桩到设计标高,依次类推,逐根完成沉桩作业。

3)开挖土方和安装支撑系统。按要求土方应开挖到支撑底标高再低10mm 位置,支撑系统顺序如下:四周围檩→支撑端头→节点支撑→围檩与H 型钢浇捣混凝土→施加预应力,当钢支撑安装结束,待灌缝混凝土达到设计要求后施加应力,以保证系统处于最佳工作状态。

4)支撑系统拆卸和H 型钢的拔除。施工中采用H 型钢,对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑,其表面平整度控制在1‰以内,并应在菱形四角留Φ10小孔。底板施工结束后,应在底板和围护桩间充填密实度大于90%砂石,并在上面浇筑400mm 厚C20混凝土,待混凝土达到设计要求后拆除支撑系统,水平钢支撑拆除时要逐步释放应力。水平支撑拆除后,基坑四周不能堆放荷载,避免造成支护变形,当水池顶板浇筑结束后,做好外壁四周防水和保护墙并分层密实回填方可拔除竖向H 钢。型钢拔出,减摩剂至关重要。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,事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离,以利拔桩。

型钢应在水泥土初凝前插入。插入前应校正位置,设立导向装置,以保证垂直度小于1%,插入过程中,必须吊直型钢,尽量靠自重压沉。若压沉无法到位,再开启振动下沉至标高。型钢回收。采用两台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升,使其松动,然后采用振动锤,利用振动方式或吊车强力起拔,将H 型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。

5)提高水泥土强度的对策。技术手段:在采用辅助措施,能解决H 型钢下沉到位的前提下,尽可能采用较低的水灰比,例如:采用振动锤辅助H 型钢下沉。其次还可在水泥浆液中掺加一些外掺剂。最好的方法是通过现场试验,确定其合理的配比及其强度值。施工管理手段:目前水泥浆液的拌制大部分采用人工拌制,对浆液的质量人为影响比较大,往往造成水泥用量的减少,水灰比过大,造成水泥土强度低,因此必须加强操作人员的素质教育和质量管理工作,最好是采用先进的自动拌浆系统,减少人为因素的影响,购买成品自动拌浆系统就很好,水泥浆液拌制质量稳定可靠。

3　SMW 工法的主要特点

1)在深基坑工程,经常靠近建筑物红线施工,SMW 工法在这

方面具有相当优势,其中心线离建筑物的墙面80cm 即可施工。施工不扰动邻近土体,不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂

损及地下设施移位等危害。

2)地下连续墙由自身特性决定,施工时形成大量泥浆需外运处理,而SMW 工法仅在开槽时有少量土方外运。SMW 工法构造简单,施工速度快,可大幅缩短工期。

3)SMW 工法作围护结构与主体结构分离,主体结构侧墙可以施工外防水,与地下连续墙相比,结构整体性和防水性能均较好,可降低后期维护成本。

4)钻杆具有螺旋推进翼相间设置的特点,随着钻掘和搅拌反复进行,可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌,而且墙体全长无接缝,它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土等土层中应用。

5)可成墙厚度550mm ～1300mm ,常用厚度600mm ;成墙最大深度目前为65m ,视地质条件尚可施工至更深。

6)所需工期较其他工法短。在一般地质条件下,工期为地下连续墙的1/3。

4　施工质量保证措施

1)根据水泥初凝时间,掌握和控制好加固区域的初凝时间,

在最佳时段插入型钢。经过分析确定搅拌桩完成后6h 内必须完成插桩。

2)确保设计要求H 型钢起吊后准确地插入桩位,以及在下沉过程中平面位置和垂直度的控制,这是该施工工艺的关键所在。

3)在混凝土强度增长前,插入型钢很容易,但至标高后,必须控制其继续下沉直到混凝土完全固结。必须控制好型钢标高,直到加固区域混凝土终凝。

4)建筑出±0.00,基坑回填后,如何克服其摩阻力将型钢拔出。考虑到钢筋和凝固后混凝土的咬合力,拔出非常困难,但只要减小和克服桩身摩阻力,一旦松动就很容易拔出。

5)型钢拔出后的孔隙,为减少周围土体的变形,考虑同步采用水泥浆灌入留下的孔洞。

从分析的结果,认定要达到目标就必须确保插桩时桩身的垂直度和平面位置以及桩顶的最终标高。桩身一旦倾斜或偏离桩位或达不到桩尖标高而不能有效封闭渗透压较大的土层,哪怕是局部小范围的,势必引起渗漏和影响墙体刚度,其连锁反应必将使基坑围护失败。只有上述条件都得到满足,才能确保围护墙体有足够的刚性和良好的抗渗性,才能满足基础施工的安全要求。

5　SMW 工法的经济与社会价值

尽管目前SMW 工法在应用中还存在各种问题,但是作为一项推广应用的新技术而言,在满足工程技术要求的前提下,选用SMW 工法作为围护结构,具有地下连续墙和钻孔灌注桩加隔水帷幕作为围护结构不可比拟的优势。因此作为投资方、设计方在经过技术经济论证比较后,一般会优先选用SMW 工法作为围护

结构。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。The application of SMW process pile in deep excavation support engineering

HU O Ru 2ming

Abstract :Combined with practical work key technique of SMW process pile as well as its construction technology and major features are intro 2duced.According to quality problems corres ponding quality assurance measures are proposed in order to promote the application of this technol 2ogy in deep excavation works.

K ey w ords :SMW process pile ,retaining structure ,foundation pit support

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