型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁施工技術(shù)

1、型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁施工工法一、前言型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁施工技術(shù)（即SMW：法施工技術(shù)）作為基坑圍護(hù)和防水帷幕的一種新工藝，在天津、上海和南京等城市已逐步被應(yīng)用和推廣。在中鐵第十九工程局承建的上海中環(huán)線邯鄲路地道工程中，1.3KM的長大基坑，主要采用了該工法施工，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在該工法應(yīng)用方面積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。通過總結(jié)上海中環(huán)線邯鄲路地道工程圍護(hù)施工，結(jié)合相關(guān)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，整理形成本工法。二、工法特點(diǎn)（一）與傳統(tǒng)的深層攪拌樁工法的區(qū)別在于深層攪拌樁是采用傳統(tǒng)的雙軸攪拌鉆機(jī)，施工時(shí)水泥漿液充填在原土間隙中；而新型三軸中空葉片螺旋式攪拌鉆機(jī)則在充填水泥漿時(shí)加入高壓空氣，同時(shí)鉆

2、機(jī)對(duì)水泥土進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，并置換出大量原狀土。由于采用設(shè)備不同和成樁機(jī)理不同，新型的三軸鉆機(jī)成樁的樁體強(qiáng)度及樁身均勻性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雙軸鉆機(jī)，樁體的垂直性、樁與樁的平行性和搭接程度都十分良好，保證了優(yōu)良可靠的防水性能。同時(shí)也有利于型鋼的插入和回收。（二）與傳統(tǒng)的重力壩基坑圍護(hù)方法相比，具有占地面積小（重力壩要求：寬度B:深度H=1：1;SMW6工技術(shù)要求B=0.71.2MH=640M，開挖深度大，施工進(jìn)度快，可靠性強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)。（三）與目前經(jīng)常采用的地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁等施工方法相比主要有以下特點(diǎn)：1 .擋水性強(qiáng)。鉆桿具有推進(jìn)與攪拌翼相間設(shè)置的特點(diǎn)，隨著鉆掘和攪拌反復(fù)進(jìn)行，可使水泥漿和土體充分

3、攪拌，樁與樁之間重復(fù)套鉆連續(xù)施工墻體全長無接縫。而地連墻施工縫易漏水；鉆孔灌注樁間要增加攪拌樁或旋噴樁防水）。2 .對(duì)周圍地基影響小。由于是就地與水泥攪拌成樁，對(duì)鄰近土體擾動(dòng)小，不致產(chǎn)生臨近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損或地下設(shè)施破壞等危害。有利于管線和鄰近建筑物保護(hù)。3 .環(huán)境污染小。噪音低、振動(dòng)小，無磴土，無大量泥漿外運(yùn)。4 .多用途。5 .工期短。采用就地將原土加固的方式施工而一次筑成墻體，施工工藝簡單，施工效率高，所需工期較其他工法短。SMVE軸攪拌樁機(jī)平均單機(jī)日生產(chǎn)率達(dá)350吊。6 .造價(jià)低。型鋼可回收重復(fù)利用，省鋼筋，省混凝土。三、適用范圍本工法作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)能適應(yīng)各種地層，可在粘性土

4、、粉土、砂礫土和單軸抗壓強(qiáng)度在60MPa以下的巖層中應(yīng)用。適用于地鐵、隧道、地道、房建等基坑圍護(hù)。尤其在工期緊、造價(jià)低、防水要求高、圍護(hù)強(qiáng)度要求大、施工場(chǎng)地小、地處市區(qū)生活區(qū)的圍護(hù)工程，宜優(yōu)選本工法。四、工藝原理型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁（SMW匚法）的施工原理是采用新型三軸中空葉片螺旋式攪拌機(jī)，以水泥作為固化劑與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制攪拌，按照一定間距插入H型鋼，待水泥土固化后形成具有一定強(qiáng)度的連續(xù)樁墻，充分利用水泥土擋土墻的高止水性和型鋼具有的強(qiáng)度和鋼度，通過二者的復(fù)合作用（水泥土對(duì)型鋼的包裹作用提高了型鋼的剛度，可起到減少位移的作用；同時(shí)水泥土起到套箍作用，防止型鋼失穩(wěn)。），達(dá)到圍護(hù)和止水效果。當(dāng)

5、期圍護(hù)功能完成后，拔除型鋼可重復(fù)利用，該工法是一種非常經(jīng)濟(jì)且操作簡單的施工方法。小850SMW工法樁墻及型鋼布置常用形式如下圖所示：8850工法樁4-AW1“隔一插一”圍護(hù)樁示意圖“隔一插二”圍護(hù)樁示意圖五、施工工藝（一）工藝流程（二）施工方法1 .測(cè)量放線用全站儀放出圍護(hù)樁軸線的位置，根據(jù)導(dǎo)溝（溝槽）的尺寸，在地面撒出白線標(biāo)識(shí)，同時(shí)用經(jīng)緯儀引出圍護(hù)樁軸線護(hù)樁，以便在施工過程中隨時(shí)恢復(fù)圍護(hù)樁軸線。2 .開挖溝槽（導(dǎo)溝）采用1M挖機(jī)開挖施工溝槽，溝槽的寬度和深度與SMM法樁的樁徑有關(guān)，小850樁徑的溝槽尺寸為：1200mm寬）X1500mm（深），小650樁徑的溝槽尺寸為：1000mm（寬）X1

6、200mm（深）。通過溝槽開挖，既可探明地下管線和障礙物，又可盛放置換出的泥漿。3 .設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼在開挖的工作溝槽兩側(cè)鋪設(shè)導(dǎo)向定位型鋼，按設(shè)計(jì)要求在導(dǎo)向定位型鋼上劃出鉆孔位置和插H型鋼的位置(見溝槽示意圖)。溝槽示意圖4,攪拌樁施工(1)樁機(jī)定位、鉆孔、移機(jī)根據(jù)定位型鋼確定的孔位嚴(yán)格控制鉆機(jī)樁架的移動(dòng)，確保鉆孔軸心就位不偏，同時(shí)控制鉆孔下鉆深度的達(dá)標(biāo)，利用鉆桿和樁架相對(duì)位移原理，在鉆管上劃出鉆孔深度的標(biāo)尺線，嚴(yán)格控制下鉆、提升的速度和深度。樁施工時(shí)不宜沖水下沉，鉆頭鉆進(jìn)速度不大于1m/min,提升速度不大于2m/min,垂直偏差不得超過1%在開孔之前用水平尺對(duì)機(jī)架進(jìn)行校對(duì)，以確保樁體垂直度

7、達(dá)到要求；用兩臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)攪拌軸縱橫向同時(shí)校正，確保攪拌軸垂直，從而達(dá)到對(duì)樁體垂直度的控制。機(jī)械設(shè)備沿基坑圍護(hù)軸線移動(dòng)，采用施工順序示意圖的方法套鉆，二種方法均安全可靠。兩種方法施工順序示意圖如下所示。方法1為常用的施工方法，優(yōu)點(diǎn)是施工速度較快。方法2作為特殊情況下的施工方法，可避免樁架側(cè)向力偏移。依次循環(huán)直至圍護(hù)墻體成型。水泥土攪拌樁為基坑內(nèi)外隔水圍幕，施工時(shí)不容許出現(xiàn)施工冷縫，如出現(xiàn)超過12小時(shí)的施工冷縫，需采用搭接套鉆或在后排補(bǔ)樁。施工順序:方法1：單側(cè)擠壓式連接方式圖方法2：跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接圖124（2）攪拌、注漿根據(jù)設(shè)計(jì)所標(biāo)深度，鉆機(jī)在鉆孔和提升全過程中，保持螺桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻速

8、下鉆，勻速提升，同時(shí)根據(jù)鉆進(jìn)和提升二種不同的速度，注入不同摻量的水泥漿液，并采取高壓噴氣在孔內(nèi)使水泥土翻攪拌和，在樁底部分必須重復(fù)攪拌注漿，保證整樁攪拌充分、均勻，確保攪拌樁的質(zhì)量。（見鉆進(jìn)、提升、攪拌、注漿示意圖）。常用的三軸攪拌樁機(jī)，在鉆進(jìn)（提升）、攪拌、注漿過程中，左、右兩個(gè)軸邊鉆進(jìn)（提升）邊攪拌邊注漿，中間軸邊攪拌邊噴射高壓風(fēng)，進(jìn)一步使水泥土充分?jǐn)嚢?，加?qiáng)整孔水泥土漿液的均勻性。攪拌時(shí)間一一下沉、提升關(guān)系示意圖:施工時(shí)間(2)樁底部2M處重復(fù)攪拌1M/min5.漿液配制及漿量控制(1)主要注漿施工技術(shù)參數(shù)(見表1)注漿主要技術(shù)參數(shù)表表1編R技木參數(shù)編R技木參數(shù)1水泥摻量：20%4注漿壓

9、力：1.5入2.5Mpa2供漿流量：140160L/min5下沉速度：不大于1m/min3水灰比：1.5:162m/min(2)注漿過程中，根據(jù)攪拌樁的成樁形式，如下圖所示，每一次攪拌成樁不同形式注漿量也不同。大幅應(yīng)用于一段圍護(hù)樁的起點(diǎn)，注漿量最大，截面積為1.495m2;中幅應(yīng)用最多，注漿量居中，樁截面積為1.031m2;小幅成樁形式應(yīng)用2于兩段圍護(hù)的連接部位，注漿量最小，截面積為0.464m。中幅小幅(3)不同成樁形式制漿水泥量控制(見表2)項(xiàng)目名稱大幅中幅小幅截回積（m）1.4951.0310.464土體密度（103kg/m3）1.851.851.85每米土體重量（kg）27661907

10、858每米加水泥重量（kg）553381172不同成樁形式水泥量控制表表26.設(shè)置型鋼定位架型鋼定位架由槽鋼焊制而成，垂直于溝槽定位型鋼放置，用于保證H型鋼插入的位置準(zhǔn)確，提高插入垂直度，定位架的尺寸比H型鋼外輪廓大10mm。見定位型鋼示意圖：定位型鋼示意圖7 .涂減摩劑H型鋼在插入深層攪拌樁前，表面應(yīng)涂刷減摩劑。減摩劑早期與水泥土有較好的粘結(jié)握裹力，提高復(fù)合作用；后期降低粘結(jié)握裹力，降低起拔阻力，達(dá)到起拔力小于型鋼破壞張力，實(shí)現(xiàn)型鋼完整起拔。8 .H型鋼的插放和固定在鉆孔的水泥土充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，開始初凝硬化之前，采用DH500n帶吊車將定尺的H型鋼吊起，插入指定位置，依靠H型鋼的自重下插到設(shè)

11、計(jì)規(guī)定深度，然后進(jìn)行換勾法，使H型鋼脫離吊鉤，用水平儀校定型鋼標(biāo)高后，用鋼筋將插入的型鋼通過焊接固定在溝槽兩側(cè)鋪設(shè)的定位型鋼上，直至孔內(nèi)的水泥土凝固。9 .置換土處理由于水泥漿液的定量注入攪拌和H型鋼的插入，將有一部分水泥土被置換出溝槽內(nèi)，采用挖機(jī)將溝槽內(nèi)的水泥土清理出溝槽，保持溝槽沿邊的整潔，確保樁體的硬化成型和下道工序的繼續(xù)，被清理的水泥土將在18小時(shí)之后開始硬化，隨日后基坑開挖一起運(yùn)出場(chǎng)地。10 .頂圈梁的澆注攪拌樁施工28天后可進(jìn)行頂圈梁的澆注，在澆筑頂圈梁時(shí)，型鋼要用油毛氈包封，嚴(yán)禁混凝土直接與型鋼接觸，造成型鋼回收困難。11 .H型鋼拔除(1) H型鋼拔除采用二臺(tái)200噸液壓千斤頂

12、及100t履帶吊配合拔出型鋼。(2)千斤頂?shù)撞刻?0m麻岡板，以減輕圈梁的受力面。千斤頂并聯(lián)于H型鋼兩側(cè)，保證基面平整及千斤頂穩(wěn)定；施加頂力至H型鋼松動(dòng)，油泵施加頂力時(shí)需平穩(wěn)、勻速；千斤頂走完若干行程后，通過油壓表顯示的上拔力數(shù)據(jù)小于60t時(shí)，用100t吊車配合吊出H型鋼。(3)型鋼拔出后，其孔隙及時(shí)用1:2水泥砂漿回填。六、勞動(dòng)組織(見表3)勞力組織表3工種名稱數(shù)量備注1管理人員4現(xiàn)場(chǎng)施工管理、測(cè)量、資料整理2攪拌樁機(jī)司機(jī)2樁機(jī)操作3空氣壓縮機(jī)1機(jī)械操作4挖掘機(jī)司機(jī)1挖溝槽、處置置換土5制漿工4加水泥、加水、拌漿6注漿工2機(jī)械操作7履帶吊操作工(50t)2型鋼吊插8千斤頂操作工4拔動(dòng)型鋼9履

13、帶吊操作工(100t)2拔出型鋼10電焊工4焊接型鋼11電工1施工用電接線及管理12輔助工4配合型鋼定位13合計(jì)31七、機(jī)具設(shè)備（見表4）機(jī)具設(shè)備表4序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量額定功率備注1850三軸攪拌機(jī)ZKD85-3臺(tái)1150kW2日本產(chǎn)履帶樁機(jī)樁架DH608臺(tái)1108t3注漿機(jī)SYB50/50-II臺(tái)215X2kW4空氣壓縮機(jī)ESC50-8臺(tái)137kW6m35挖掘機(jī)31m臺(tái)16履帶吊機(jī)50t臺(tái)17千斤頂200t臺(tái)28履帶吊機(jī)100t臺(tái)19電焊機(jī)22kVA交流臺(tái)422X4kvn10制漿桶1m3支211存漿桶（池）2m3座112分電箱支413冷卻水泵SYB50/50型臺(tái)24KW14經(jīng)緯儀T2臺(tái)11

14、5水準(zhǔn)儀SYGKS3-Z臺(tái)1八、質(zhì)量控制1,攪拌樁施工之前應(yīng)進(jìn)行成樁工藝及水泥摻入量或水泥漿的配合比試驗(yàn)，水泥攪拌樁水泥摻入量為20%要求其28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2MPa；水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5普通硅酸鹽水泥。2,攪拌樁水泥土塊試壓強(qiáng)度測(cè)定：試塊每天每200M3H作一次，每次制作2組，每組三塊。試塊制作完成，三天后送養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)。3,攪拌樁應(yīng)在施工后一周內(nèi)進(jìn)行開挖檢查或采用鉆孔取芯等手段檢查成樁質(zhì)量，如不符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工工藝。鉆芯數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的2%且不應(yīng)少于5根，并應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求取樣進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。4.土體應(yīng)充分?jǐn)嚢?，?yán)格控制下沉速度，使原狀土充分破碎以有利于同

15、水泥漿液均勻拌和。同時(shí)為了加速和減少對(duì)周邊地層影響，攪拌時(shí)可接入壓縮空氣進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?,漿液不能發(fā)生離析，水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作，為防止灰漿離析,放漿前必須攪拌30秒再倒入存漿桶。6 .壓漿階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，輸漿管道不能堵塞，全樁須注漿均勻，不得發(fā)生夾心層。發(fā)現(xiàn)管道堵塞，立即停泵進(jìn)行處理。待處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具上提或下沉1.0m后方能注漿，等1020秒后恢復(fù)正常攪拌，以防斷樁。7 .嚴(yán)格控制樁與樁搭接施工操作，及時(shí)檢查，特別是轉(zhuǎn)角處應(yīng)認(rèn)真把關(guān)，確保樁與樁搭接距離為20CM確保套打的成功套孔，搭接時(shí)間不得大于12小時(shí)，若超過12小時(shí)，則應(yīng)采取補(bǔ)樁或超額注漿攪拌的辦法予以補(bǔ)救。

16、8 .H型鋼要確保垂直度和平整度，不允許出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，插入時(shí)要保證垂直度，垂直度偏差不宜大于0.3%。插入HH鋼若有接頭，接頭應(yīng)位于開挖面以下，且相鄰兩根H型鋼接頭應(yīng)錯(cuò)開1m以上。9 .對(duì)需拔出回收的H型鋼插入前須涂減摩劑，型鋼拔出后應(yīng)及時(shí)用水泥砂漿灌注密實(shí)，水泥砂漿比率1:2。10 .質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)H型鋼驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（見表5）H型鋼驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一覽表表5實(shí)測(cè)項(xiàng)目允許偏差mm長度±20mm截面高度±4mm截面寬度±3mm腹板中心線±2mm型鋼對(duì)接焊縫符合設(shè)計(jì)要求型鋼擾度10mmH型鋼安裝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（見表6）H型鋼安裝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一覽表表6實(shí)測(cè)項(xiàng)目允許偏差型鋼定位軸線&#

17、177;20mm頂標(biāo)高±40mm型心轉(zhuǎn)角±2°垂直度3%攪拌樁樁體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（見表7）攪拌樁樁體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一覽表表7實(shí)測(cè)項(xiàng)目允許偏差樁位偏差平行基坑方向士30mm垂直基坑方向士30mm垂直度5%o成樁深度+100mm-0mm九、安全措施1 .建立和健全安全生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，制定安全生產(chǎn)制度，認(rèn)真貫徹安全生產(chǎn)以防為主的方針。樹立“安全第一，預(yù)防為主”，在工地醒目處刷貼安全生產(chǎn)標(biāo)語。工地設(shè)專職安全員，負(fù)責(zé)機(jī)械班組的安全生產(chǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全工作進(jìn)行檢查督促，對(duì)違反安全操作規(guī)程和發(fā)現(xiàn)不安全因素及時(shí)糾正。2 .全體施工人員必須堅(jiān)持貫徹執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)六大紀(jì)律，遵守國家和企業(yè)頒布的安全生產(chǎn)各

18、項(xiàng)規(guī)定。3 .建立安全生產(chǎn)責(zé)任制，項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全工作負(fù)總責(zé)，健全安全管理網(wǎng)絡(luò)，工地設(shè)一名專職安全員外，每個(gè)班組設(shè)一名兼職安全員。由安全員，施工隊(duì)長，班組長組成全方位的安全領(lǐng)導(dǎo)，對(duì)整個(gè)施工過程安全生產(chǎn)負(fù)責(zé)。4 .嚴(yán)格執(zhí)行施工現(xiàn)場(chǎng)安全防火規(guī)定，重要部位要設(shè)置消防器器材，加強(qiáng)消防檢查，動(dòng)用明火需經(jīng)審批；電、氣焊必須執(zhí)行“十不燒”規(guī)定，嚴(yán)禁使用電爐和燈具取暖，電焊機(jī)必須“三證”齊全。5 .氧氣、乙快分別安置于活動(dòng)的鐵籠子里，并掛牌寫明責(zé)任人。6 .進(jìn)工地施工人員必須佩帶胸卡，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)必須戴好安全帽，扣好安全帶；在搭拆樁架或空中作業(yè)時(shí)必須系好安全帶，扣好安全釣魚鉤。7 .訂立崗位安全責(zé)任制及獎(jiǎng)罰制度

19、，層層落實(shí)，做到一管、二定、三檢量、四不放制度。8 .吊車應(yīng)遵守“十不吊”規(guī)則：（1）指揮不明不吊；（2）斜吊不吊；（3）六級(jí)大風(fēng)以上不吊；（4）埋在地下的物體、重量估計(jì)不準(zhǔn)不吊；（5）吊車安全裝置不靈不吊；（6）超重不吊；（7）光線陰暗，無照明不吊；（8）離高壓線太近不吊；（9）無證不吊；（10）酒后不吊。9 .配電箱、機(jī)電設(shè)備應(yīng)有接地裝置，電線應(yīng)架空，危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)設(shè)立安全標(biāo)志暴露在外的電線設(shè)備不得亂動(dòng)。用電線路應(yīng)嚴(yán)格選擇規(guī)格，各級(jí)配電裝置的布置、固定、結(jié)構(gòu)形式、盤面布置、系統(tǒng)接線等都要按規(guī)范進(jìn)行，不得亂拖電線。非電工人員不得更移線路器材，臨時(shí)用電中間不得有接頭。10 .鋼絲純應(yīng)經(jīng)常檢查保養(yǎng)，

20、如發(fā)現(xiàn)有斷肢軋傷情況應(yīng)及時(shí)調(diào)換，但機(jī)械在運(yùn)行時(shí)不得進(jìn)行保養(yǎng)。11 .機(jī)械操作應(yīng)持證上崗，嚴(yán)禁酒后操作，嚴(yán)禁拆散除安全裝置和示警裝置，不準(zhǔn)設(shè)備帶病運(yùn)行和超負(fù)荷使用。12 .鉆機(jī)操作時(shí)，注意鉆機(jī)平穩(wěn)，以防止鉆架突然傾倒而發(fā)生事故。13 .夜間施工要有足夠的照明，不僅要保證明亮的工作照度，而且要保證照明用電的安全。異常情況處理：1 .當(dāng)H型鋼不能靠自重完全下插到位時(shí)，采取SMW6管頭部靜壓或采用挖土機(jī)進(jìn)行送壓至樁頂標(biāo)高，壓時(shí)必須確保H型鋼的垂直。當(dāng)上述方案失敗時(shí)，即可果斷地割除露出地面部分的型鋼，在外檔加一幅水泥土攪拌樁，加插H692X300、500X200型鋼作強(qiáng)度補(bǔ)償。2 .在長時(shí)間停工后恢復(fù)施工時(shí)應(yīng)在外側(cè)，加作一至二幅單排水泥土攪拌樁，以防止內(nèi)檔因時(shí)間過長造成新老攪拌樁接觸面的縫隙滲水。3 .出現(xiàn)輕微滲漏水時(shí)，采用基坑內(nèi)側(cè)注漿堵漏方法進(jìn)行處理。主要設(shè)備：手動(dòng)注漿泵或電動(dòng)齒輪泵、希里德鉆機(jī)、電焊機(jī)；主要材料：雙快速凝水泥、聚氨酯堵漏劑、預(yù)埋注漿咀、封孔用鋼板。4 .發(fā)生嚴(yán)重滲漏水的