基坑围护工程(三轴止水帷幕及SMW工法)

1、张江南二编制单元张江南二编制单元C1-7C1-7地块项目地块项目 主讲：毛勇平主讲：毛勇平 2016-042016-04目录1、基坑工程简介2、SMW工法桩及三轴搅拌止水帷幕3、双轴搅拌桩4、其他部分： 本工程钻孔灌注桩、斜抛撑、格构柱、围檩支撑、喷浆护坡、压密注浆、换撑及传力带等支护系统，不在本次讲解中。 2一、项目概述西侧及东侧采用650三轴搅拌桩止水、结合灌注桩加H型钢斜支撑，共计约380m；北侧及南侧采用 850SMW工法，加609钢管斜支撑，共计约500m；地下二层区域采用深层搅拌桩重力坝；局部落深区采用深层搅拌桩结合压密注浆封底，共计约28000m3； 3SMW工法施工方案工法施工

2、方案基坑北侧及南侧为 850mm600（SMW工法水泥搅拌桩：soil mixed wall）基坑西侧及东侧为 650mm450三轴搅拌桩止水帷幕顺序先施工650mm三轴止水帷幕，然后更换动力设备施工 850SMW工法 44.2.1施工准备场地场地平整平整三轴机施工前，先进行SMW桩施工区域的场地平整，清除施工区域的表层硬物。铺设厚钢板或路基箱，周围场地承受荷载，以能行走步履式重型桩架为准。测量放线测量放线技术人员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩心距用红色油漆做好标记，保证搅拌桩定位准确。导槽开挖导槽开挖使用挖掘机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽，沟槽宽约1.2m，深1.5m（作用是：临时堆放置

3、换出来的残土和泥浆。） 5桩机就位a、桩机平面位置控制用卷扬机和人力移动搅拌机到达作业位置，使钻杆中心对准桩位中心，及钻杆对中桩位中心平面误差控制在20mm，。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前仔细观察现场情况，保证移位平稳、安全。b、垂直度控制在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤线正好通过铁圈中心。每次施工前适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把桩机钻杆垂直度误差控制在1/250以内。c、桩长控制标记施工前在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。 64.1.2施工方法 4.1.2.1三轴搅拌桩的连接

4、方式三轴搅拌桩的连接方式 跳槽式双孔全套复搅式连接：一般情况下均采用该种方式进行（特点是要求连续施工）单侧挤压式连接方式：对于围护墙转角处或有施工间断情况下采用此连接。 直线段施工顺序（图1） 转角处搭接施工方法（图2） 74.1.2.2搅拌注浆根据设计所标深度，钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升，同时根据下钻和提升二种不同的速度，注入不同掺量的水泥浆液，并采取高压喷气在孔内使水泥土翻搅拌和，在桩底部分必须重复搅拌注浆，保证整桩搅拌充分，均匀，确保搅拌桩的质量。根据上海规范的要求，下沉搅拌注浆施工速度控制在0.51.0m/分钟，提升搅拌喷浆速度控制在1.02.0m/

5、分钟。 84.2.2.3型钢涂刷减摩剂a、 减摩剂重量配合比为氧化石蜡：阳离子乳化剂：OP：助乳剂：防锈剂：水=15:1.3:0.8:2:2:65。b、 清除H型钢表面的污垢及铁锈。c、 减摩剂必须用电热棒加热至完全熔化，用搅棒搅拌时感觉厚薄均匀，才能涂敷于H型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。d、 如遇雨天，型钢表面潮湿，先用抹布擦干其表面后涂刷减摩剂。不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。e、 如H型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，必须在以后涂料施工前抹去表面灰尘。f、 型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。g、 基坑开挖后，设置支撑牛腿时，必须清除H型

6、钢外露部分的涂层，方能电焊。地下结构完成后撤除支撑，必须清除牛腿，并摩平型钢表面，然后重新涂刷减摩剂。h、 浇筑连接梁时，埋设在梁中的H型钢部分必须用10mm厚泡沫塑料片包裹好。使型钢与砼隔离良好，以利型钢拔除。 94.2.2.4插入型钢三轴水泥搅拌桩施工完毕后需要在30min内插入型钢，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。H型钢使用前，在距其顶端25cm处开一个中心圆孔，孔径约8cm，并在此处型钢两面加焊两块各厚1cm的加强板，其规格为450mm450mm，中心开孔与型钢上孔对齐。根据甲方提供的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在型钢两腹板处外侧焊好吊筋（

7、12线材），误差控制、a、 在5cm以内,型钢插入水泥土部分均匀涂刷减摩剂。b、 安装好吊具及固定钩，然后用35吨吊机起吊H型钢，用线锤校核其垂直度。c、 在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，采用线锤控制垂直度。d、 H型钢下插至设计深度后，用槽钢穿过吊筋将其搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋及沟槽定位型钢撤除。e、 若H型钢插放达不到设计标高时，则重复提升下插使其达到设计标高，此过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。f、 型钢插入顶标高误差50mm；平行

8、于基坑边线左右误差不得大于50mm；垂直于基坑边线前后误差不得大于10mm；插入型钢型心转角不大于3度。 104.2.2.5圈梁施工的配合工作沿沟槽设吊架临时固定型钢，完成SMW围护桩后，在沟槽内按设计要求绑扎钢筋、立模、浇筑钢筋混凝土连结梁，固定型钢顶端，并于其中按设计要求设置各类预埋件。在圈梁钢筋绑扎后，对圈梁部位的型钢进行隔离包扎，采用发泡沫塑料片(或用油毡)沿型钢四周包扎。其作用是便于型钢拔除。 114.2.2.6型钢拔除（1）拔除）拔除H型钢应具备的现场环境型钢应具备的现场环境1)现场要留出一定的空间，保证拔除H型钢的履带吊车的转地、起拔地和空间。2)要有H型钢临时堆放事理的场地，原

9、则上每一天或每二天外运一次。3)要有卡车装车的场地。4)在H型钢拔离地面的过程中，严禁在吊车吊杆下端进行施工操作。5)在H型钢拔除前，基坑四周应该进行回土、压实。（2）拔除）拔除H型钢的操作工艺型钢的操作工艺1)采用液压千斤顶，利用混凝土圈梁的反力座，将H型钢全部顶松。2)在有条件的区域换用振动锤将已经松动的H型钢拔离地面。3)在无条件的区域，继续采用液压千斤顶，逐步将H型钢顶出地面，由吊车提离现场。4)整理装车离场。 124.2.2.7 报表记录施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确。每天要求做三组7.077.077.07cm试块，试样取自搅拌桩体上、中、下三个区段，试块制作好后

10、进行编号、记录、养护，到龄期后由监理单位随机抽取几组送实验室做抗压强度试验，28天龄期无侧限抗压强度要求不小于1.0MPa。 134.2.2.8清理沟槽内泥浆由于水泥浆液的定量注入搅拌内和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，确保桩体的硬化成型和下道工序的继续，被清理的水泥土将在24小时之后开始硬化，随日后基坑开挖一起运出场地。 144.2.3施工技术要求A.型钢水泥土搅拌桩工法施工工艺流程图 15流程示意图 16三轴钻机钻孔直径为850mm，搭接250mm，止水帷幕幅与幅之间首尾套孔复打。三轴钻机钻孔直径为650mm，搭接20

11、0mm，止水帷幕幅与幅之间首尾套孔复打。采用一喷一搅工艺。水泥采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.8，水泥掺量20%（1立方搅拌土水泥掺量360kg）。搅拌桩机钻杆下沉到三轴搅拌桩的设计桩顶标高时，开动灰浆泵，待纯水泥浆到达搅拌头后，按0.51m/min的速度下沉搅拌头，边注浆（注浆泵出口压力控制在不大于0.8Mpa）、边搅拌、边下沉，使水泥浆和原地基土充分拌和，通过观测钻杆上桩长标记，待达到桩底设计标高。搅拌提升需按照12 m/min的速度提升搅拌头同时注入提前拌制好的水泥浆。钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。钻杆提升到桩顶设计标高时，重复一次喷浆下沉和喷浆提升，配置的水泥浆液全

12、部注完，搅拌桩施工结束。 17重要参数1、水泥掺量：、水泥掺量：三轴搅拌桩止水帷幕650450 、水灰比1.5、水泥掺入20%、桩长13m，计算梅根桩的水泥用量及每米用量。套打施工：1800200.599（截面面积）13 = 2803Kg，每米用量为215.6Kg搭接施工：1800200.866 （截面面积） 13 =4052Kg2、水泥浆比重：、水泥浆比重：是指水泥浆的重量与体积之比。比如是水灰比是0.5，那么我们可以计算出水泥浆的比重如下： 假如是水是1，那么水泥是2，水的体积是1，水泥的体积是2/3.1（3.1是水泥的比重） 这样计算出水泥浆的比重为： （1+2）水和水泥的重量/(1/1

13、水的比重+(2/3.1水泥的比重)=1.823 （图纸设计：三轴水泥搅拌桩水灰比为1.52.0，泥浆比重计算后为1.371.29； 两轴水泥搅拌桩水灰比为0.50.6，泥浆比重计算后为1.821.73； 可以看出：水灰比，泥浆比） 3、水灰比：、水灰比：即为水用量与水泥用量的比例我们使用NB-1水泥浆比重仪测量水泥浆的比重，然后反算这种水泥浆的水灰比。假如现场测量的水泥浆的比重为 x，设定水灰比为n，公式如下（推算过程略）： n=（3.1-x）/（3.1*(X-1) 184.2.4质量保证措施（1）桩机钻杆垂直度控制（1/250以内）。（2）为保证型钢顺利插入合理选择水灰比（1.80）（3）控

14、制注浆量和提升速度 194.2.5质量通病的防治（1）搅拌桩渗水处理先插入引流管在渗水点插入20引流管，在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵，待水泥砂浆到达强度后，对引流管进行注浆，再将引流管打结。1、配制化学浆液和水泥浆液2、将配制拌合好的化学浆和水泥浆送入贮浆桶内备用。3、注浆时启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从H口混合注入孔底被加固的土体部位。4、水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时。（2）注浆管道堵塞处理发现管道堵塞，应立即停泵处理，等处理完毕后立即把搅拌钻具上提和下沉1米后，等1020秒恢复向上提升搅拌方能继续注浆，以防断桩发生。 20（3）冷缝处理措施三轴搅拌桩施

15、工要求连续作业，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时，避免施工冷缝的产生。施工过程中一旦出现意外情况导致施工冷缝的产生时，须在冷缝处的搅拌桩外侧补打35幅三轴搅拌桩，两排三轴搅拌桩间采用压密注浆密实。以确保基坑开挖时不出现大量渗水现象。在冷接头处套打复搅的速度很慢，这个速度取决于冷接头前后间隔的时间长短及钻孔机的机械性能，间隔时间越长，水泥土强度越大，复搅时速度越慢。为确保搭接质量补幅与桩的搭接为30cm，补幅及冷接头处套打复搅的桩的水泥用量宜增加20%。如果间隔时间太长，搅拌桩水泥土达到较高强度无法补搅搅拌桩时，可采取在冷缝搅拌桩外侧补打旋喷桩来达到止水效果。 21（4）型钢拔除后的

16、孔洞处理主体结构施作完毕且恢复地面后，开始拔除H型钢，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H型钢。H型钢拔出后及时对桩体内部空隙压注水泥浆填充，压注水泥浆翻出空隙后暂停，待液面下沉后继续压注，待水泥浆翻出空隙后液面稳定后停止注浆，以控制变形量。 22双轴双轴搅拌桩搅拌桩施工施工方案方案水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高基础强度。软土基础经处理后，加固效果显著，可很快投入使用。适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。水泥搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水

17、泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度。但搅拌均匀性欠佳，很难全程复搅。【目前一般用湿法。】目前，水泥搅拌桩按主要使用的施做方法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。 23搅拌桩施工工艺流程图 244.2.1设计参数设计参数A.水泥土搅拌桩按上海市标准基坑工程设计规程与地基处理技术规范要求施工。采用 2700 双轴搅拌桩，相互搭接200mm，前后桩应连续施工，两排桩的中心距离应不得大于500mm。B.采用新鲜的水泥，标号不低于42.5，水泥掺量为13%（土的容重1800kg/m3）,水泥浆水灰比为0.5，当土质较差，泥浆始终不能上翻的桩

18、体水泥掺量增加至16%并由监理见证施工。C.搅拌桩位定位误差 20mm，桩体偏差 50mm，桩身垂直度 1/150D.采用二次喷浆三次搅拌的工艺，养护期为28天。E.搅拌桩的提升速度应 0.5m/min，搅拌桩每转一圈的提升量为1.01.5cm，且速度均匀；下沉速度应 1m/min（一般控制在0.8m/min）为准确控制钻进、提升速度和深度，在机架上作出深度标志，便于现场观测记录。F.压浆速度应与搅拌提升速度同步，注浆压力应保持在0.40.6Mpa ，确保额定浆量在桩身长度范围内均匀分布。 25G.搅拌桩连续施工，不得中断，桩组之间搭接时间应小于16小时，如果超过16小时时，宜留设桩组凹凸接口

19、施工缝，接桩时将新搭接桩的水泥掺量增至15%，并减慢提升速度，另在搅拌接缝处采用补桩措施。H.水泥浆制备后应在2小时内用完，防止水泥浆发生离析，应不停拌浆待压浆前缓慢倒入集料斗中。 264.2.2施工工艺施工工艺测量放线开挖沟槽 桩机就位 第一次搅拌下沉 制备浆液 第一次喷浆搅拌提升 第二次搅拌下沉 第二次喷浆搅拌提升第三次重复搅拌下沉第三次重复搅拌提升继续下一根桩的施工A.测量放线：根据结构的控制点，定出结构轮廓的外边线，按照规范流程操作的距离、施工人员的操作面，定出围护的内壁线B.开挖沟槽：挖沟要将地下障碍物清除，使搅拌桩施工顺利进行，沟槽要求侧壁平整，深度符合搅拌桩的涌土要求。C.桩机就

20、位：钻机到达指定桩位，对中、整平，利用线锤检查钻机垂直度；D.第一次搅拌下沉：启动电机,放松起重机钢丝绳，使钻机沿导向架边搅拌、切土下沉。下沉速度可由电机的电流监测表控制； 27E.制备水泥浆：钻机下沉到一定的深度时，即开始按照设计确定的配合比拌制水泥浆，水灰比为0.5；待喷浆前将水泥浆倒入集料斗里；F.第一次喷浆搅拌提升：钻机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆通过浆管压入地基土中，边喷浆边旋转钻头，同时严格按照设计确定的提升速度提升钻机；G.第二次搅拌下沉和第二次喷浆搅拌提升：待钻机提升到设计顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。H.第三次搅拌下沉及提升 28I.搅拌搅拌桩桩顶根据设计图

21、纸要求插钢管及钢筋桩桩顶根据设计图纸要求插钢管及钢筋插钢管位于坝体的内侧及外侧采用48*3.0焊管，间距1000mm插入钢管长度过大，人工作业若打入困难的情况下，可在搅拌完的水泥土桩位置可利于钻机动力钻杆下沉带入。直径14mm钢筋长度1.5m，采用人工直接达入。J.移位：将钻机移位,重复上述步骤，进行下一根桩的施工；K.清洗：当一施工段成桩完成后，应立即进行清洗浆管。清洗时向集料斗中注入适量的清水，开启灰浆泵,清洗全部管路中的水泥浆，直至基本干净，并将粘在钻头的软土清除。 294.2.3施工要点施工要点A.当钻机入土切削和提升搅拌的负荷太大，电动机的工作电流超过额定电流时，应降低提升或下沉速度

22、或适当补给清水。万一发生卡转或停转现象时，应立即切断钻机电源将钻机强行提出地面重启，不得在土中启动；B.电网电压低于350V时，应暂停施工以保护电机，当逢到地下障碍，电压偏低，电流偏大时，采用注入一部分浆液，减少钻进的阻力；C.布置灰浆泵制备系统使灰浆水平泵送距离不宜太大，确保注浆的压力；D.泵送灰浆前，管路应保持湿润，以利输浆；E.水泥浆内不得有硬块，以免吸入破坏缸体，应在集料斗上部加细筛过滤；F.泵口压应力应保持在0.40.6MPa；G.搅拌桩施工时，注意观察电流表；注意观察钻进情况（有抱钻、钻头提出地面不冒浆等现象）提高水泥掺量，灰浆泵和灰浆管路应定期拆开清洗。H.在清除地下障碍后，用土

23、方回填的部位，为了确保搅拌桩的施工质量，水泥掺量增加至15%，地面翻浆，必要时进行四搅三喷的施工工艺； 304.2.4质量控制措施质量控制措施A.抄平放线：放出水泥土墙位置的灰线，确定桩位。在铺设好滚管后，应测出桩机底盘的标高，以确定搅拌桩机的提升和下沉的开始位置，控制桩底桩顶的标高；B.样槽开挖：根据桩的涌土量，开挖涌土沟，深度一般为1.21.5米，宽度为坝体宽度两边各加0.1米；C.清除障碍：施工前应清除施工范围内的一切障碍，以防止施工受阻或桩体倾斜，当清除的障碍物范围较大或较深时，应做好覆土压实，确保施工安全，为了确保地下管线的安全，在开挖沟槽较深的区域，采用分段开挖；D.水灰比为0.5

24、，水泥掺入比13%，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥；施工过程中每班采用泥浆比重计对水泥浆进行2次抽查称重，水灰比0.5水泥浆需达到1.82t/m3。水灰比0.6水泥浆比重1.75t/m3.单机每日施工效率不得大于100m3。 31E.机架的垂直度控制在1/200左右，直径700mm，桩身的搭接不得小于200mm；F.水泥浆制备：水泥应采用新鲜、干燥、无结块的合格水泥，拌制时应控制搅拌时间，水灰比及外掺剂的掺量；G.工艺试桩：施工前应做好试桩，熟悉施工区的土质情况，确定施工参数；喷浆提升速度不宜大于0.5m/min；H.严格控制喷浆速度和提升速度的关系,为确保水泥浆沿桩身均匀分布,并保证在提升

25、开始时注浆,在提升至桩顶时,该桩的全部浆液喷注完毕,本工程采用二次喷浆三次搅拌的施工工艺。施工中发生意外中断注浆或提升过快时,应立即暂停施工,重新钻至停浆面以下0.5m的位置注浆提升,保证桩身的完整,防止断桩；I.邻桩施工：相邻的桩基施工间隔时间不应超过12小时,当特殊原因造成停歇时间超过12小时,宜留设桩组凹凸施工缝,让后打的桩增大水泥掺量, 水泥浆掺量增至15%,并减慢搅拌头搅拌提升速度,在接缝处采取补桩或用压密注浆,必要时采取三喷四搅的施工工艺； 32J.注浆连续,转速、钻速、提升速度均匀。对有抱钻地块，在钻进时要注入一定的清水。严格按照设计配合比及水灰比进行施工不得随意缩小或增大；K.为准确控制钻进速度,在钻机