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1、扩大头锚杆反拉SMW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SMW工法桩围护,本次SMW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SMW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10-7cm/s.2.3刚度大,支护效果好.2.4 构造简单、施工简便、工期短,反拉支撑方便土
2、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SMW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与型钢刚度大的特点,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,提高整体抗倾覆能力.5工艺流程与操作要点5.1SMW工法桩施工SM
3、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,SMW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：SMW工法桩施工顺序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与高程引测工作,并做好永久与临时标志.确认无误后进行搅拌施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.开挖导槽沟槽开挖很重要,既起到初步导向作
4、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SMW施工顺利进行.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：定位型钢示意图桩机就位根据确定的位置移动桩机就位,就位误差不大于3cm.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
5、尺线.浆液拌制与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1m/min,下钻过程注浆压力一般1.5MPa2.5Mpa.到设计桩底标高后提升复搅,提升速度一般不大于2m/min.H型钢加工与插入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8cm,并在此处型钢两面加焊厚12mm的加强板.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、夹渣以与平整度是否合格,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
6、钢在使用前必须涂刷减摩剂,涂层宜为1-3mm,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型钢表面的污垢与铁锈.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
7、桩体凝固.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.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型钢的下插情况等,并报送监理审核.SMW工法桩施工与成型后效果可见图三、图四. 图三 SMW工法桩施工图片图四：SMW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15cm
8、,其中扩大头段长4米,扩大头直径80cm,锚杆张拉应力为600KN,锁定值为300KN.扩大头锚杆跟进SMW工法桩施工,施工方法如下：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5cm；套管钻进,本工程采用套管直径为140mm,单节管长1.5m,套管钻进深度为锚杆设计长度减去扩大头段长度.图五：二次水力扩孔工序图水力扩孔.在套管钻进到位后,即可下钻杆进行扩孔,钻杆单节长1.5m,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
9、钻杆长度分节进行,扩孔压力为2528MPa,流量90-100L/min,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20cm/min1节钻杆到底后,再从下向上扩孔至套管深度,提升速度20cm/min向前推进该节钻杆,安装第二节钻杆,进入第二节扩孔工序.见图五所示.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2528MPa.下锚.扩孔注浆完毕后立即取出钻杆,下锚,并立即拔出套管.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
10、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1000mm800mm和1200mm800mm两种尺寸.为了便于H型钢的拔出,必须对冠梁部分的H型钢进行隔离处理,一般采取先用厚10mm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10cm,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#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
11、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型钢采用专用夹具与千斤顶,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32.5MPa强度等级普通硅酸盐水泥；6.4水：应符合
12、国家标准的饮用水与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.7.2配合比控制：严格控制SMW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；桩身搅拌均匀,控制钻进速度一般不大于1m/min,提升速度一般不大于2m/min；施工前严格按照设计提出的搅拌桩两边尺寸外放100mm要求进行定位放样,孔位放样误差小与4cm,钻孔深度误差小与5cm,桩身垂直度口1/150mm,平面定位差口50mm.7.4 施工冷缝的控
13、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,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50mm,垂直度口1/150mm.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2528Mpa,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
14、制好砼的浇筑质量.7.8 7.6强度控制施工中严格控制配合比、水灰比、振捣程度,注意引排水,每日、每班次或每50m3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0.3MPa.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0.3MPa,28d不小于1MPa；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与采用泥浆泵等设备,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
15、固性,注意起吊安全；8.3 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SMW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200-300m3/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、支护作用,技术成熟.4成本方面型钢可回收利用,大大降低成本.5社会效益安全、环保,对周边环境影响小.通过以上分析可以看出,该施工工法不仅安全经济,保证质量,还可以提高施工进度,减少环
