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1、目 录1 前言41.1 SMW桩的概念41.2 SMW桩施工原理41.3 SMW桩的特点51.3.1对周围地基的影响小51.3.2高止水效果51.3.3大壁厚、大深度51.3.4工期短、造价低61.3.5环境污染小61.4 SMW桩适用范围61.4.1 建筑及土木工程中的地下墙体61.4.2 边坡开挖及明挖的挡水墙61.4.3 河流及堤坝的挡水墙71.4.4 大口径的地下盾构工程的防坍塌和止水的墙71.4.5 软弱地基的加固82 SMW桩施工工艺92.1 SMW桩工艺流程图92.2 开挖导沟及设置导向架92.2.1 导沟开挖92.2.2 导向架架设92.3 SMW搅拌桩机搅拌施工102.3.1
2、水泥浆制备102.3.2 咬和方法的选择112.3.3 搅拌施工122.4 型钢加工及插入122.4.1型钢焊接加工122.4.2 型钢润滑剂涂抹132.4.3 型钢插入132.5 型钢回收132.5.1 起拔影响因素132.5.2 起拔作用机理142.5.3 H型钢完全回收验算143 劳动力组织154 机具设备配置155 质量控制要点175.1主要材料(水泥和H型钢)的质量保证175.2测量放线方面175.3桩机机况及安装就位方面175.4浆液配置的质量保证185.5控制桩机钻头下沉和提升速度方面185.6搅拌桩和型钢插入时间的控制195.7型钢插入的垂直度保证195.8施工冷缝的补强措施1
3、95.9型钢拔出后的回填压浆处理196 安全管理206.1施工现场的安全措施206.1.1 施工临时用电206.1.2起重吊装安全206.1.3交通安全206.2施工机械的安全措施206.3施工人员的安全措施207文明施工管理207.1预防噪音的措施207.2扬尘对大气污染的控制措施207.3预防地表水和地下水污染的措施217.4弃渣处理217.5防振动措施217.6生态环境控制措施218工程实例218.1工程简介218.1.1设计情况218.1.2工程地质及水文地质218.1.3主要工程量228.2 施工情况228.2.1 人员配置228.2.2 机械配置228.2.3 施工进度指标238.
4、3 工程经验238.4 关键图片23SMW桩施工技术1 前言1.1 SMW桩的概念SMW是Soil Mixing Wall的缩写。SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机在施工现场按照设计深度进行钻掘,同时在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土至上而下、至下而上反复混合搅拌,再各施工单元之间侧采取重叠搭接方法使之连接,然后再水泥土混合体未结硬之前插入H型钢或钢板桩作为其应力补强材料,直到水泥土硬结,便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。1.2 SMW桩施工原理SMW工法所使用的施工机械是具有削孔与混合搅拌功能的多轴式钻孔机如图1所示,水泥浆能够从钻头端部喷出。此种多轴式钻孔机沿连续墙构
5、筑方向有复数的搅拌轴并列,而且搅拌叶片之间有一部分相互重叠,因此横方向的连续性是很高的。图1 墙体造成的概念图施工机械的削孔、混合搅拌机构如下: 为了提高削孔机构的削孔能力,钻头端部的高度是相互错开的。 各钻杆上的搅拌叶片、螺旋叶片的形状根据土质不同而有所变化,共计有砂质土用、粘性土用砂砾及岩盘用三种钻具图2。 为使土壤与水泥浆的搅拌充分、均匀,相邻钻杆的回转方向恰好相反,叶片回转轨迹的重合部分宽度要在100mm以上图3。图2 钻孔搅拌机构图3 各叶片的回转轨迹及重叠宽度(平面图)1.3 SMW桩的特点1.3.1对周围地基的影响小SMW工法桩是通过多轴型钻掘搅拌机进行钻掘,施工中不进行挖土作业
6、,钻头喷浆与就地土混合搅拌,被像地下连续墙、灌注桩需要挖槽或钻孔,存在槽(孔)壁坍塌的现象,其作用影响范围除去每个单元搅拌范围内,不扰动邻近土体,故不致产生相邻地面沉降、房屋倾斜、道路破裂、地下设施位移等危害。1.3.2高止水效果SMW工法多轴型钻掘搅拌机具有螺旋(推进)翼和搅拌翼相间设置的特点,搅拌随着钻进和提升过程中反复进行,可使水泥系强化剂与土体充分均匀地搅拌,而且,墙体全长无接缝,从而可使它比钢筋混凝土地下连续墙、钻孔灌注桩等具有更可靠的防水性,其渗透系数K可达10-8cm/s10-10cm/s。1.3.3大壁厚、大深度SMW桩成墙厚度在5501300mm之间,最大深度已达65米,视地
7、质条件尚可施工更深,并安装随时可对垂直度进行检测的装置,一旦垂直度出现偏差,立即降钻杆向上适当提升进行纠正,所以成桩垂直度高,安全性大。1.3.4工期短、造价低SMW桩采取就地加固原状土一次成墙,成桩速度快,墙体构造简单,施工效率XX省去安放钢筋笼、灌注混凝土等工序,在一般地质条件下,每一个机械台班可成桩7080m3,同地下连续墙施工相比,工期可缩短一倍,同灌注桩相比,单机功效约为1520倍。SMW桩中型钢、钢板桩芯材可以回收重复利用,大XX省造价,SMW桩造价约为8001000元/m3,比地下连续XX省3040%。1.3.5环境污染小SMW桩机采用电力作为动力,噪音小；机械操作平稳,无振动；
8、水泥浆与土体原位混合搅拌,无挖槽钻孔,无泥浆护壁,弃土少。1.4 SMW桩适用范围1.4.1 建筑及土木工程中的地下墙体由于SMW桩可内插入H型钢等芯材,具有一定强度和刚度的墙体,可作建筑及土木工程的地下工程围护结构挡墙,在基坑开挖过程中,根据基坑深度,内设适当的支撑,可使SMW桩抵抗土压力和变形,确保基坑安全的目的。如图4:图4 SMW桩围护结构1.4.2 边坡开挖及明挖的挡水墙SMW桩具有良好的防水性,可用于边坡开挖及明挖的止水墙。当SMW桩达到不透水层,或未进入不透水层但有一定的插入比(开挖后仍插入土内与开挖深度的比值),可防止挡墙外地下水流向开挖部位。在进行边坡开挖的时候,由于SMW桩
9、两侧压力差值较小,SMW桩受力和变形小,可以不插入H型钢作为其应力补强材料或适当减少型钢插入深度或数量。如图5:图5 边坡(明挖)止水墙1.4.3 河流及堤坝的挡水墙SMW桩具有良好的防水性,在地上河流两侧或堤坝下进行SMW桩施工,可以有效阻断地下水的渗流,确保堤坝的安全。如图6:图6 堤坝止水墙1.4.4 大口径的地下盾构工程的防坍塌和止水的墙在进行软土隧道施工,特别XX市地下轨道交通盾构施工,地下水丰富、地下水位较高的地区,使用地下连续墙或钻孔桩作为盾构掘进的防坍墙和止水墙,施工速度慢、造价高,使用SMW桩作为防坍塌和止水的墙,可以同时解决防坍塌和止水的效果,并且施工速度快,造价低。如图7
10、:图7 防坍及止水墙(盾构施工)1.4.5 软弱地基的加固使用SMW桩作软土地基加固,使用不同数量的水泥掺量,加固后地基抗压强度可达到0.53Mpa,能满足绝大多数建筑地基承载力的要求,可达到提高地基承载力、减少结构后期不均匀沉降、增加被动区土体抗力、防止振陷等效果。加固形式多采用格栅形式或裙边加抽条形式。如图8-1及8-2:图8-1 地基加固(格栅形式)图8-2 地基加固(抽条形式)2 SMW桩施工工艺2.1 SMW桩工艺流程图SMW桩施工工艺流程见图9SMW桩工艺流程图。开挖导沟设置导向定位架SMW桩机就位混合搅拌插入型钢水泥浆制备拔除型钢SMW桩机移位涂减摩剂型钢焊接图9 SMW桩工艺流
11、程图2.2 开挖导沟及设置导向架2.2.1 导沟开挖测放施工桩位中心线后,沿桩位中心轴开挖导沟,清除地表障碍物,同时,在搅拌时作为泥水沟,防止水泥土浆液外流。导沟开挖宽度应比桩径大2030cm,导沟形式如图10:图10 导沟开挖图2.2.2 导向架架设导沟开挖完成后,为确保SMW桩为准确,保证桩位中心轴线和重叠部分搭接长度满足设计要求,确保SMW桩施工防水效果,设置SMW桩导向架。导向架由导轨和导轨横撑组成,在开挖导沟两侧设置导轨,导轨与桩位中心线平行,沿桩位中心线平行两侧对称布置,为防止导轨发生位移,导轨下方两头使用导轨横撑固定,导轨与导轨横撑采用焊接,可有效防止导轨在施工过程中发生位移,导
12、向架设置见图11-1。固定好导向架后,在导轨上按照桩位间距设置施工标志,达到控制桩位、确保施工定位精度的目的,施工标志设置见图11-2。图11-1 导向架设置图11-2 标志设置2.3 SMW搅拌桩机搅拌施工2.3.1水泥浆制备 配合比SMW工法从淤泥、粘性土到砂砾地层被广泛应用。作为施工对象的地质条件,从均一地质到不连续地质情况范围很广,地下水也有承压水和自由水,所以进行水泥浆的配合比时,以上情况条件均应考虑到。另外,影响SMW桩墙体抗压强度的因素,如地基土的性质(土的粒度、有机质的含量、含水量、孔隙率等)、水泥浆液的配合比(固化材料的种类、水与水泥的比例、单位掺入量等)、施工性(混合搅拌的
13、均匀性、悬浮性等),这些也必须考虑。因此,基于以上原因,特别时在土层构造复杂的地质条件下施工,必须进行水泥浆配合比试验。水泥浆配合比设计参照国内外设计、施工经验,SMW工法所用基本水泥浆配合比如表1。表1 SMW工法水泥浆基本配合比土质区分配合(每1m3对象土)抗压强度(Mpa)水泥(kg)澎润土(kg)水(kg)粘性土3004505154509000.51砂质土2004005203008000.53砂砾土2004005303008000.53粘土及特殊土在室内实验等基础上进行配合设计- 原材料水泥浆中使用的固化材料有普通水泥、高炉水泥、水泥类改良材料等。添加剂有拟制凝固的澎润土、耐盐性的增粘
14、剂、长时间作业的凝固延迟剂等。使用这些材料的水泥浆,在SMW工法中除作为固化液之外,还具有削孔时的润滑机能、掘削砂层的分散机能等。在没有特殊要求的地质条件下,采用普通水泥是合适的,水泥标号一般采用32.5#,使用太低水泥SMW桩无法达到强度要求,SMW桩抗压强度受除水泥强度影响外,主要取决于对象土的性质和水泥的掺量。2.3.2 咬和方法的选择SMW桩之所以称之为连续完整的、无接缝的地下墙体,是因为SMW桩是部分相互重叠、每一施工单元与相邻单元端部完全重叠的,根据不同地质条件可选择不同的咬和方式。阴影部分表示重叠咬和部分。 标准式即进二步退一步地进行,常用于标贯值N50的土,此种咬和方法适用于施工速度快,单元施工时间短,特别是淤泥及淤泥质土中,为减少后期单元对先期单元的强度破坏和影响,使先期单元水泥土有一定的凝固时间,采用进此种咬和方式。标准式施工顺序见图12-1:图12-1标准式咬和 连续式即进一步一步地进行施工,也用于标贯值N50的土,施工顺序见图12-2:图12-2 连续式咬和 预钻孔式用于标贯值N50的的极密实土,或含有100mm以上的卵石、漂石的砂砾层或软岩层,先用90KW以上的强力单轴预钻破碎地层,如图12-3中a1a6,然后用多轴桩机成墙。预钻式施工顺序见图12-3:图12-3
