SMW工法桩施工技术总结

四航局技术总结成果2012-A-B08保密期：年横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道工程项目SMW工法桩施工技术总结中交四航局澳大隧道工程项目部编制中交第四航务工程局有限公司CCCCFourthHarborEngineeringCo.Ltd.2012年11月SMW工法桩施工技术总结编制人员表排名姓名职称项目中的职责编写章节备注1何锦明高工总负责审核、审定2李文昌工程师负责审核、修改审核、二次修改3周济鑫助工负责编写、修改编写、修改审核人：黄国忠日期：2012年11月15日审批人：荣劲松日期：2012年11月15日审核单位：中交四航局第一工程有限公司（盖章）目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章项目概况 11.1项目背景 11.2编制依据 21.3工程概况 3第2章实施情况 92.1施工策划及实施过程效果 92.2施工技术准备及实施情况 92.3施工组织及实施情况 92.4技术创新情况 102.5工程总体评价 10第3章总体施工技术 123.1SMW工法桩施工技术 123.2工程施工部署 123.3总体施工总结 12第4章SMW工法桩施工技术 144.1SMW工法桩总体施工工艺流程及顺序 144.2SMW工法桩施工组织 154.3SMW工法桩施工顺序 164.4SMW工法桩施工工艺 174.5H型钢拔除施工工艺 214.6质量检验标准 234.7质量保证措施 244.8现场作业安全纪律 274.9搅拌桩机作业安全措施 27第5章施工技术创新 285.1施工关键技术 285.2施工技术创新 28第6章检测监测结果分析 316.1概述 316.2检测方法 316.3检测结果分析 336.4监测结果分析 34第7章主要结论 367.1施工技术参数 367.2技术创新与经验 367.3技术问题与建议 37第1章项目概况1.1项目背景横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道是国内第一条软弱地质海上明挖隧道，是一国两制粤澳合作项目。隧道从横琴岛澳门大学新校区通往澳门，西起澳门大学横琴校区规划环岛路，下穿十字门水道，东至澳门路氹莲花海滨大马路，路线全长约1570m，其中隧道段长度1430本工程内容包括基坑支护工程、隧道结构工程、装饰工程及附属工程。隧道建成后，将各种施工遗留物彻底清除，并要按航道部门要求，其他碍航物的清除标高不应高于-9.45m，在施工水域进行硬式扫床（施工范围内），并把有关资料报航道部门备案，符合要求后才能交工。1.1横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道1.1.2型钢水泥土搅拌墙，通常称为SMW工法桩（SoilMixedWall）,是一种在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土隔水结构。即利用三轴搅拌桩钻机在原地层中切削土体，同时钻机前端低压注入水泥浆液，与切碎土体充分搅拌形成隔水性较高的水泥土柱列式挡墙，在水泥土浆液尚未硬化前插入型钢的一种地下工程施工技术。这种结构充分发挥了水泥混合体和型钢的力学特性，具有经济、工期短、隔水性强、对周围环境影响小等特点。型钢水泥土搅拌墙围护结构在地下结构施工完成后，可以将H型钢从水泥土搅拌桩中拔出，达到回收和再次利用的目的。1.1横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道西起于澳门大学横琴校区规划环岛路，下穿十字门水道，东至澳门路环莲花海滨大马路，是为服务于澳门大学横琴新校区而新建的专用过海通道。隧址距离上游的莲花大桥约700m，所处河道宽约500m，水深约0.7～4.5m。地理位置见图1-1：图1-1横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道地理位置示意图1.1建设单位：广东南粤集团建设有限公司设计单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司监理单位：广州市市政工程监理有限公司监督单位：广东南粤集团建设有限公司及澳门大学施工单位：中交四航局、集美工程、广建兴建筑联合体1.2编制依据1、横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道围护结构设计图；2、澳门规范及规章：《地工技术规章》47/96/M《屋宇结构及桥梁结构之安全及荷载规章》56/96/M《挡土结构与土方工程规章》32/97/M《水泥标准》63/96/M《建筑钢结构规章》29/20013、国内规范及规程：《地下工程防水技术规程》（GBJ50108-2008）《广东省建筑基坑支护工程技术规程》（DBJ/T15-20-97）《工程测量规范》（GB50026-93）《型钢水泥土搅拌墙技术规程》(JGJT199-2010)1.3工程概况SMW工法桩工程数量为：φ650mmSMW工法桩27883.7m/1450根，φ850mmSMW工法桩33497.3m/850根。SMW工法桩工程数量见表1-1：主要工程数量表表1-1：主要工程数量表序号名称单位数量使用部位长度（m）1D850SMW工法桩根850围护结构18.5~24.52D650SMW工法桩根1450围护结构6.5~151.3.1地形地貌横琴岸K0+220~K0+470段目前场地已基本平整和围蔽，具备施工条件；澳门岸K1+400~K1+600段目前场地为莲花海滨大马路及绿化带，只需在施工位置挖除砼路面及其他障碍物就可以施工。1.3.2岩土分层及其特性隧道处覆盖层主要为人工素填土、细砂、第四系海陆交互沉积淤泥、第四系冲积粘土、淤泥质粘土、细中砂、中粗砂、砾砂及第四系残积砂质粘性土。下伏基岩为燕山晚期花岗岩，全风化花岗岩等。自上至下分述如下：1、人工素填土（Qml）(1-1)素填土：场地均有分布，层厚1.00～5.90m，平均2.76m，均位于地表层。杂色、黄褐色、灰褐色，上部由新近回填花岗岩及其风化残积土组成，混有石块，稍经压实，底部由吹填的细砂组成，松散状，标准贯入试验击数N=2～4击之间。(1-2)细砂：灰褐色、灰黄色，层厚1.10～7.60m，平均4.23m，层顶标高-5.55～-0.27m，层位呈透镜状或不连续层状分布，饱和，稍密，局部松散。2、第四系全新统海陆交互相沉积层（Qmc）(2)淤泥：该土层分布广泛，场地钻孔均有揭露，呈层状分布，层厚3.90～17.30m，平均10.63m，层顶埋深0.00～7.60m，层顶标高-5.55～0.31m。深灰色、灰黑色，饱和，流塑，含有少量有机质或腐质物，土质细腻，切面光滑，底部见粉砂及少量贝壳碎片，局部夹薄层粉细砂，为高压缩性土。标准贯入试验94次，实测标贯击数N=1～4击，平均1.2击。静力触探试验锥尖阻力0.15～0.19Mpa，平均0.16Mpa。3、第四系全新统冲积层（Qal）(3-1)粘土：该土层在场地内均有分布，层厚0.90～17.90m，层顶标高-18.77～-6.57m，褐黄色、褐红色夹灰白色，湿，软塑，主要由粘粒组成，含少量粉粒、砂粒。标准贯入试验70次，实测标贯击数N=5～13击，平均7.5击。静力触探试验锥尖阻力0.61～1.26MPa，平均0.94MPa。(3-2)淤泥质粘土：场地内均分布，层厚0.90～14.50m，平均厚度5.38m，层顶埋深8.80～28.00m，层顶标高-26.12～-9.67m，深灰色，饱和，流～软塑，含有机质或腐植质，土质细腻，切面光滑，局部含较多粉砂及少量贝壳碎片，局部夹薄层粉细砂。标准贯入试验53次，实测标贯击数N=2～7击，平均4.1击。(3-3)细中砂：场地内大部分地段有揭露，呈不连续层状或透镜状分布。层0.40～6.00m，平均2.35m，层顶埋深12.90～31.40m，层顶标高-31.09～-11.41m，灰褐色，灰白色，稍密。标准贯入试验实测击数N=10～17击，平均14.8击。(3-4)粘土：场地内均有分布。层厚0.50～15.00m，平均厚度4.26m，层顶埋深12.30～31.10m，层顶标高-33.80～-11.21m，灰色、褐黄色、褐红色夹灰白色，湿，可塑，主要由粘粒组成。标准贯入试验35次，实测标贯击数N=5～10击，平均7.7击。(3-5)淤泥质粘土：场地内均分布，层厚0.80～16.40m，平均厚度6.00m，层顶埋深14.40～37.10m，层顶标高-36.79～-13.45m，深灰色，饱和，流～软塑，含有机质或腐植质，土质细腻，切面光滑，局部含较多粉砂及少量贝壳碎片，局部夹薄层粉细砂。标准贯入试验42次，实测标贯击数N=3～8击，平均4.7击。(3-6)中粗砂：场地内大部分地段有揭露，呈不连续层状或透镜状分布。灰褐色，褐黄色、灰白色，湿，稍密～中密，主要由中、粗砂组成，泥质充填，分选性一般。层厚0.80～15.50m，平均5.16m，层顶埋深23.00～40.00m，层顶标高-40.84～-23.43m。标准贯入试验38次，实测标贯击数N=10～21击，平均14.4击。(3-7)粘土：场地内大部分地段有揭露，呈不连续层状或透镜状分布。层厚1.00～18.50m，平均厚度4.77m，层顶埋深19.50～47.50m，层顶标高-46.10～-17.25m，褐黄色、褐红色夹灰白色，湿，可塑，主要由粘粒组成。标准贯入试验11次，实测标贯击数N=6～18击，平均10.3击。(3-8)淤泥质粘土：场地内均分布，层厚1.00～25.00m，平均厚度8.08m，层顶埋深19.50～41.60m，层顶标高-43.34～-19.53m，深灰色，饱和，流～软塑，含有机质或腐植质，土质细腻，切面光滑，局部含较多粉砂及少量贝壳碎片，局部夹薄层粉细砂。标准贯入试验52次，实测标贯击数N=3～9击，平均5.2击。(3-9)砾砂：场地内大部分地段有揭露，呈不连续层状或透镜状分布。层1.50～28.50m，平均12.98m，层顶埋深30.00～52.00m，层顶标高-50.90～-31.04m，灰褐色，褐黄色、灰白色，标准贯入试验112次，实测标贯击数N=11～32击，平均20.0击。该土层含砾约5～20%，以石英砂为主，次棱角～次圆状，大小一般2～20mm，分选性差。砂粒含量约80%。4、第四系花岗岩风化残积土（Qel）(4)砂质粘性土：该层在场地内大部钻探均有揭露，以砂质粘性土为主，局部为砾质粘性土，厚度变化大，湿，可塑，属花岗岩风化残积土。层厚1.00～30.80m，平均厚度8.86m，层顶埋深38.70～67.50m，层顶标高-68.00～-38.88m。褐黄色、褐红色等，主要由粘粒和石英砂组成。标准贯入试验95次，实测标贯击数N=10～29击，平均19.9击。5、燕山晚期花岗岩（γ53）(5-1)全风化花岗岩：大部分钻孔有揭露，呈层状分布，部分地段呈透镜状分布，层厚1.00～20.70m，平均厚度5.73m，层顶埋深47.50～73.00m，层顶标高-71.20～-48.06m。呈褐黄色、肉红色、灰白色等，多呈硬土状，岩石结构已破坏，长石风化成土状，浸水易崩解。标准贯入试验65次，实测标贯击数N=30～48击，平均N=36.7击。(5-2)强风化花岗岩：场地强风化带较发育，钻孔均有揭露。分布连续，层厚0.70～14.00m，平均厚度5.20m，层顶埋深55.50～79.40m，层顶标高-77.39～-60.02m。黄褐色，岩芯呈土柱状或半岩半土状，岩石结构大部已风化破坏，岩质软，强度差，手易折断，浸水易软化崩解。标准贯入试验36次，实测标贯击数N=51～70击，平均56.4击。(5-3)中风化花岗岩：灰褐色、褐黄色、灰白色、肉红色，中粗粒花岗结构，块状构造，裂隙较发育，岩芯呈碎块～短柱状，岩质坚硬，层内取岩样9件，单轴抗压强度，天然frc=19.8～78.0MPa，平均43.0MPa，饱和fr=24.0～52.9MPa，平均38.45MPa，属硬质岩石。6、工程典型地质钻孔柱状图工程典型地质是人工素填土、细砂、第四系海陆交互沉积淤泥、第四系冲积粘土、淤泥质粘土、细中砂、中粗砂、砾砂及第四系残积砂质粘性土。下伏基岩为燕山晚期花岗岩，全风化花岗岩等。工程典型地质钻孔柱状图见图1-2。图1-2工程典型地质钻孔柱状图（1）图1-2工程典型地质钻孔柱状图（2）1.3.3设计概要本项目横琴岸K0+220~K0+470和澳门岸K1+400~K1+600段基坑设计采用SMW工法桩围护，其中K0+220~K0+340和K1+460~K1+600段采用φ650@450mmSMW工法桩,间隔内插型钢HN500*300*11*18mm型钢；K0+340~K0+470和K1+400~K1+460段采用φ850@600mmSMW工法桩，间隔内插型钢HN700*300*13*24mm,此外K0+535-K0+600左侧人行出入口采用φ850@600mmSMW工法桩支护，密插HN700*300*13*24mm型钢。1.3.4工程重点难点及相应对策1、工程重点难点根据对施工现场的考察及设计文件与建设单位要求等，本工程的重点、难点有以下几个方面：（1）工程量较大，施工工期紧，工期是本工程的重点所在。（2）工序交叉多，与基础桩、降水井、止水帷幕、基底加固桩等工序存在交叉作业，现场协调难度大。（3）施工冷缝控制和防渗施工是工法桩的重点、难点之一。2、相应对策（1）工期非常紧，制定科学的施工计划，合理组织施工。将计划工期目标分解到班组个人，工期责任到个人，实行奖惩制度。合理组织日常施工，实行24h作业。（2）合理的施工组织，紧密的衔接工序，实现各工序流水作业。（3）充分搅拌反复进行，使水泥浆与土得到充分搅拌；减少施工间隔时间。第2章实施情况2.1施工策划及实施过程效果工程基坑围护SMW工法桩采用三轴搅拌机搅拌成桩，履带吊（或汽车吊）吊插H型钢。根据施工现场情况，横琴岸K0+220往K0+470在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工，澳门岸K1+400往K1+600在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工。为了避免相邻桩施工间隔时间过长造成桩间冷缝影响成桩质量,采用每天两班不间断施工作业，横琴岸共1530根SMW工法桩计划50d全部完成施工；澳门岸共770根计划35d全部完成施工。考虑到施工工期、结构特点、一国两制等特殊性，SMW工法桩施工采用成熟可靠的施工工艺，质量稳定的施工机械，熟练程度高的操作工人，来源保障的主要材料，总体施工效果达到预期的目标。2.2施工技术准备及实施情况1、开工前具备场地工程的地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。技术部门对桩孔位置及高程等相关数据核实完毕。2、对施工所需的材料必需作材料性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。3、开工前，组织策划并编制了SMW工法桩专项施工方案。根据施工任务划分，对各分项工程进行技术交底，内容包括：施工桩位交接、工程特点及难点、技术规范、施工进度计划、施工工艺、安全和质量措施。2.3施工组织及实施情况1、施工临时水电施工用水由建设单位提供的现有接口引至施工现场，经沿施工主便道铺设DN110mmPVC-U供水管按30m预留阀门接驳口引入各生产、生活场地内；施工用电主要通过横琴岛施工专用变压器供电，沿基坑主便道埋地铺设，按50m左右设置一个二级供电箱，施工设备用电采用接驳从二级供电箱电缆埋地过便道设置的三级供电箱供电。施工实践2、施工机械与设备施工所用的机械与设备，如全站仪、水准仪、钢卷尺、三轴搅拌机、水泥浆搅拌机、压浆机、压力表、流量计、电焊机、履带吊（或汽车吊）等机械设备须有出厂合格证及检验合格。在施工过程中压力表、流量计易损坏，现场建议备用避免影响连续施工。3、水泥罐及搅浆系统设置由于SMW工法桩水泥用量较大，每台三轴搅拌机配置两个80t水泥罐和一套自控搅浆系统，水泥罐、自控搅浆系统见图2-1设置在不影响施工的平整场地，做好防风、防雷等措施；水泥罐根据受力计算设置基座。散装水泥需求量大，水泥用量须科学合理计划，提前进场备用。图2-180t水泥罐2.4技术创新情况借鉴长三角地区SMW工法桩的施工经验，我们进行专项讨论研究，采用了两项技术创新，具体的实施在第5章中详细介绍。1、新型纳米级金属粉末减摩剂材料；2、吊车配合大功率千斤顶拔除型钢技术。2.5工程总体评价型钢水泥土搅拌墙与基坑围护设计中常采用的钻孔灌注桩排桩相比，具有以下特点：①对周围环境影响小②防渗性能好③环保节能④适用土层范围广⑤工期短，投资省。因此该工法与常规的围护形式相比不仅工期短，施工过程无污染，场地整洁、噪音小，而且可节约社会资源，避免围护桩体在地下结构施工完毕后永久遗留于地下，成为地下障碍物。在提倡建设绿色环保节约型社会，实现可持续发展的今天，推广应用该工法更具有可行性和现实意义。在澳大隧道施工的SMW工法桩具有地质差以及质量、环保要求高的特点。因此在施工过程中，管理、施工人员精心策划，精细管理，按进度计划要求，安全、优质、高效地完成了SMW工法桩的施工，并探索了一些技术创新，总结了SMW工法桩的关键技术，积累了一些值得推广的施工经验。第3章总体施工技术3.1SMW工法桩施工技术SMW工法是SoilMixingWall的简称，是指水泥土深层搅拌桩墙体中，按一定型式插入H型钢，成为一种劲性复合围护结构，国外亦称之为TSP工法。SMW工法搅拌桩：采用重型桩机设备配置三轴机动力装置和自动控制制浆后台。三轴动力装置其中中心轴(反转)轴内充入压缩空气，使搅拌体内液由下往上翻动，二侧轴(正转)轴内充入水泥浆液，加上一全孔搭接套打。SMW工法设备工艺特性保证了搅拌体整体连续形成止水帷幕功能，插入型钢作为档土功能。这种结构抗渗性好，刚度大，构造简单，施工简便，工期短，无环境污染。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0.5％，以保证型钢插打起拔顺利，保证墙体的防渗性能。由于作为临时支护，型钢可回收重复使用，成本较低。3.2工程施工部署根据施工现场情况，项目部大致施工部署为：1、横琴岸K0+220往K0+470在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工。横琴段因前期便道施工、工序交叉作业等原因，有时无法实现基坑两侧同时施工，工法桩的施工按实际情况调整，采用与原方案稍有差异的施工组织。2、澳门岸K1+400往K1+600在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工。澳门段因施工场地受限、工序交叉作业、地下管线多影响等原因，大多时候无法实现基坑两侧同时施工，工法桩的施工按实际情况调整，采用与原方案有差异的施工组织。3.3总体施工总结横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道围护工程部分支护采用该工法，施工过程高质高效，具有良好的经济效益和社会效益。实践证明，在施工中只要严格按质量要求控制，SMW工法桩是一种适合建筑基础工程中支护型式，广泛应用于地下支护工程，在深基坑工程中有很大的发展空间。本文根据工程现场实践和学习，总结出三轴水泥土搅拌桩、插入工字钢施工过程中应重点控制的技术、质量问题及施工过程中质量监控的要点，形成一套较完整的技术，对我公司将来承建其它的类似工程提供借鉴和指导意义。第4章SMW工法桩施工技术4.1SMW工法桩总体施工工艺流程及顺序SMW工法桩总体施工工艺流程见图4-1。开挖导沟开挖导沟设定位导向和型钢悬挂梁设定位导向和型钢悬挂梁SMW搅拌搅拌机架设SMW搅拌搅拌机架设SMW搅拌搅拌机定位SMW搅拌搅拌机定位型钢制作型钢制作SMW搅拌搅拌机搅拌SMW搅拌搅拌机搅拌H型钢涂隔离剂H型钢涂隔离剂插入H型钢插入H型钢施工记录施工记录施工完毕施工完毕H型钢回收H型钢回收图4-1SMW工法桩总体施工工艺流程图SMW工法桩施工顺序示意图见图4-2。图4-2SMW工法桩施工顺序示意图4.2SMW工法桩施工组织1、场地平整三轴搅拌机进场施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域内的表层硬物，对影响施工的管线进行改迁或其他方式保护。机械作业区地面素土回填夯实，作业区承重荷载以能行走履带式重型三轴搅拌机为准。2、根据施工策划及现场情况，横琴岸K0+220往K0+470在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工，澳门岸K1+400往K1+600在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工。施工队伍投入人员配备，见下表4-1。表4-1：施工人员配备工种数量（人）三轴搅拌机操作工8电焊工12水泥浆搅拌工24吊车司机8挖掘机司机8管理人员4施工队伍投入机械设备见表4-2。表4-2施工机械设备配备序号机械名称数量规格型号备注1履带自行式三轴搅拌机42汽车吊（履带吊）43电动空压机412m4水泥罐880T5自动搅浆机46挖掘机4PC2007电焊机8BX3-5008氧割43、桩机试拼三轴搅拌机进场施工后，必须先进行场地外试拼装，对三轴搅拌桩机的机械性能、桩架稳定性、钻杆垂直度进行验证检测，确保机械设备在施工过程中良好状态，利于保证施工质量及施工进度，避免因为机械故障导致施工中断。4.3SMW工法桩施工顺序三轴搅拌桩施工顺序采用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施工，施工时采用先施工第一幅和第三幅，然后再施工第二幅，第二幅施工时利用第一副和第三幅两根边桩进行套打搅拌连成止水搅拌桩墙，后续施工以此类推。相邻幅段施工示意见图4-3：图4-3相邻幅段施工顺序图超深的Φ850三轴搅拌桩套一孔施工以保证Φ850三轴搅拌桩加固土体的连续性隔水，三轴搅拌桩示意图如图4-4:图4-4三轴超深搅拌桩施工顺序图4.4SMW工法桩施工工艺1、测量放样根据业主提供的坐标和高程基准控制点，测量部门按照设计图进行桩位中心点放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志，在施工过程中定期对控制点进行校核，并做好有效保护。基坑内边线为结构外轮廓外放15c2、开挖沟槽放出基坑围护SMW工法桩内边控制线，采用挖机开挖沟槽，施工沟槽的中心线为三轴搅拌水泥土墙的施工中心线，沟槽的宽度不小于1m见图4-5图4-5开挖沟槽3、定向架型钢放置在槽沟两侧打入地下4根10#槽钢深1.5m，作为固定支点，垂直槽沟方向放置两根型钢与支点焊接，长约2.5m，再在其上平行槽沟方向放置两根型钢，长约7～12m，两组型钢之间焊接住。作为H型钢的定位及临时固定装置。4、三轴搅拌桩孔位定位三轴搅拌桩中心间距为600mm（Ф850mm工法桩）和450mm（Ф650mm工法桩），搅拌桩机上的2根吊锥线距钻杆中心线为60cm～120cm，导沟开挖好后，在沟漕中心线向外60c5、三轴搅拌机就位由当班班长统一指挥，搅拌机就位见图4-6，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，搅拌机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。搅拌机应平稳、平正，并用两台经纬仪双向对钻杆导向架垂直定位观测以确保搅拌机的垂直度，搅拌机立杆导向架垂直度偏差不大于0.5%H(H为桩长)。三轴水泥搅拌机定位和钻进过程应全程用两台经纬仪进行钻杆垂直度观测，使其垂直度偏差值不大于0.5%H(H为桩长)，发现偏差过大应立即提杆重钻。图4-6三轴搅拌桩机就位6、预拌下沉预埋完钻杆后用第一节带螺旋钻杆在设计桩位处预拌下沉，在下沉和提升过程中均要注入水泥浆液，同时控制下沉和提升速度，喷浆下沉的速度为1.0m／min，提升的速度为2.0m／min，在桩底部分重复搅拌注浆，停留1min左右，做好原始记录，匹配好浆量与泵量。搅拌下沉时严格控制好机械的工作电流，确保土体充分搅拌，不得随意注水搅拌。钻机搅拌下沉见图4图4-7三轴搅拌机搅拌下沉7、搅拌速度及注浆控制三轴水泥搅拌桩拌浆后台系统见图4-8，在预拌下沉和提升搅拌过程中均要注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。预拌下沉水泥浆液的水灰比为2.0：1，提升搅拌水泥浆液的水灰比为1.8：1，每立方搅拌土的水泥用量为22%，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力以浆液输送能力来控制，浆液的泵送量应与搅拌机头搅拌提升或下沉的速度相匹配，以保证搅拌桩体水泥的均匀性。防止施工出现冷缝，搭接施工的相邻桩的施工间歇时间不得超过24h。图4-8三轴搅拌机搅拌后台系统8、反转提升三轴搅拌桩机搅拌反转提升见图4-9，按照2m/min的提升速度，低档转速，喷浆、喷气，在提升过程中，根据钻杆加接次数的不同，相应也有一个逐段拆接钻杆的过程，所以超深搅拌桩的提升过程并不是连续的，必须不断的把拆卸下来的钻杆，放回到预埋孔中，连接钻杆以后，方能继续搅拌提升。当搅拌钻头提升到离地面50cm图4-9三轴搅拌桩机搅拌提升9、H型钢涂刷减摩剂及吊插入桩搅拌桩搅拌完毕后进行H型钢的吊插；Ф850mmSMW工法桩和Ф650mmSMW工法桩使用型钢规格分别为HN700*300*13*24和HN500*300*11*18，考虑H型钢后期回收和吊插时减小阻力，型钢先涂刷减摩剂后再插入水泥土搅拌桩；起吊前在距H型钢顶端0.10m处开一个中心圆孔，孔径约8cm，装好吊具和固定钩，然后用50t吊机起吊H型钢，必须确保垂直。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，遇H型钢自重下沉困难时采用振动锤见图4-10或其他机械辅助下沉见图4-11，机械辅助下沉时应注意垂直度控制。H型钢应在搅拌桩施工后30min内吊插完毕,防止水泥搅拌土初凝造成H型钢插入困难，H型钢插入到位后用钢筋和槽钢将H型钢顶部固定，以防止H型钢自重下沉。H型钢顶高出冠梁顶50cm。图4-10振动锤图4-11型钢插入施工4.5H型钢拔除施工工艺1、机械设备对投入的施工机械设备全面进行检修、保养，确保机械性能良好，满足设计施工要求及正常运转。根据施工工作量，投入1辆25t汽车吊和1套千斤顶拔桩设备。表3-3主要设备配备表序号设备名称规格数量（台）功率KW使用部位1汽车吊车25t1拔型钢2千斤顶QD450T2拔型钢3高压油泵155拔型钢4电焊机BX-315F122型钢焊接补强2、平整场地（1）拔H型钢前，必须先进行冠梁上的清土工作，以保证千斤顶垂直平稳放置。（2）工作面上物件清理干净，以满足25t吊车起拔型钢为准，以型钢内侧8m范围为吊车活动区域，并有拔出H型钢后的堆放场地和运输H3、安装千斤顶及起拔架将两个千斤顶（型号为QD-450T）平稳地安放在冠梁顶上，若冠梁拆除的放在铁垫块上，要拔除的型钢的两边用吊车将H型钢起拔架吊起见图4-12，冲头部分圆孔对准插入H型钢上部的圆孔并将销子插入，销子两端用开口销固定以防销子滑落，然后插入起拔架与H型钢翼羽之间的锤型钢板夹住H型钢。图4-12安装千斤顶及起拔架4、H型钢拔除（1）因周围施工立体空间小，与支撑拆除主体结构施工交叉作业，影响进度，需清除作业场地20m范围内施工设备及物资，冠梁外8m范围内须设（2）H型钢拔除施工工序=1\*GB3①平整场地—=2\*GB3②安装千斤顶—=3\*GB3③吊车就位—=4\*GB3④型钢拔除—=5\*GB3⑤孔隙填充拔除H型钢时，开启高压油泵，两个千斤顶同时向上顶住起拔架的横梁部分进行起拔，待千斤顶行程到位时，敲松锤型钢板，起拔架随千斤顶缓缓放下至原位。待第二次起拔时，吊车须用钢丝绳穿入H型钢上部的圆孔吊住H型钢，重复以上工序将H型钢拔出。回收H型钢后，用6%的水泥浆填充H型拔除后的空隙。整个回收过程需包括使用专用夹具及千斤顶以钢筋混凝土冠梁为反梁基座，起拔回收H型钢见图4-13。图4-13型钢拔除施工5、拔出的型钢有序堆放，待一定量时装运，现场须留出足够的通道和停车场地。6、孔隙填充为避免拔出H型钢后其孔隙对周围建筑及场地地下土层结构的影响，拔出H型钢后及时填充，减少对邻近建筑物及地下管线的影响。4.6质量检验标准1、H型钢制作验收标准表4-4H型钢制作验收标准表实测项目允许偏差mm长度±20mm截面高度±4mm截面宽度±3mm腹板中心线±2mm型钢对接焊缝符合设计要求型钢挠度10mm2、H型钢安装验收标准表4-5H型钢制作验收标准表实测项目允许偏差型钢定位轴线±20mm顶标高±4mm型心转角±2°垂直度0.5%H(H为桩长)3、搅拌桩桩体验收标准表4-6搅拌桩桩体验收标准表实测项目允许偏差桩位偏差平行基坑方向±30mm垂直基坑方向±30mm垂直度0.5%H(H为桩长)成桩深度+100mm，-0mm4、桩顶标高和桩深应满足设计要求。5、水泥浆灌入量要有严格保证，无异常过少现象。6、H型钢的间距（平行基坑方向）偏差：L±5cm(L为型钢间距)。7、H型钢的保护层（面对基坑方向）偏差：s±5cm(s为型钢面对基坑方向的设计保护层厚度)。8、成桩过程中对水泥土取样，制成标准试块,同条件下养护。9、搅拌桩桩体在达到龄期28d后，进行钻孔取芯测试其强度，其无侧限抗压强度不得小于1.0MPa，检查桩的数量不少于已完成总桩数的1%。4.7质量保证措施4.7.1现场质量管理措施1、严把型钢、水泥、砂等原材料质量关，并严格按配合比拌制水泥砂浆施工。原材料选择及要求应符合以下要求：水泥：选用P.O42.5普通硅酸盐水泥。细骨料：采用坚硬耐久的中粗砂，细度模数控制在＞2.5的范围，含水率控制在5％～7％；施工用水：直接采用当地接驳的自来水，并经水质化验合格后方可使用。水泥浆按照经审批的配合比在施工现场搅拌机拌制，直接用高压注浆机注浆；注浆搅拌时水泥浆流量应与设计参数值吻合，流量表应由专业检定机构检定。2、严格操作规程：我们根据生产需要，专门制订出SMW工法桩施工操作规程以及检验制度、机具测试维修制度、新工艺和新技术的推广制度等，使每一位施工人员都熟悉并掌握操作规程和技术要求。要求工人严格按操作规程施工，加强对其责任心的教育。3、加强对操作人员的培训。尤其是注浆工、搅拌人员、H型钢吊插人员，一定要选择责任心强、技术熟练的工人担任，以保证SMW工法桩的质量。4、合理选择施工设备、机具和施工方案。施工前选好设备、机具，良好的机具是保证质量的基础。在选择施工方案时，要深入调查，进行测试研究，采用工程类比法，优化选择适合本工程的支护方式和施工方法。4.7.21、加强质量教育，提高全员质量意识，严格按照国家及地方建委有关文件要求组织施工。开工前由总工程师向全体参加施工人员进行详细的技术交底，使施工人员熟悉本工程设计、质量标准和施工工艺要求。2、各班设专职技术人员，检查施工质量，严把每道工序质量关。3、施工中严格遵循本方案的成桩工艺及施工程序。4、强化工序管理、严格工序控制。4.7.3质量制度保证措施1、建立教育、培训、持证上岗制度组织参加本工程施工的全体工作人员学习施工规范、规则、规定和验标，要求所有参建员工理解工程特点，熟悉施工的程序和质量要求，了解并掌握易产生质量隐患的重要工序及重要环节，定期安排技术培训，并进行技术考核。特殊工种的人员进行上岗前培训，执行持证上岗率100%的制度。就施工过程中遇到的新问题、新材料、新工艺及时组织参战人员学习，保证工程质量。2、坚持质量标准，进行质量策划坚持各项质量标准，严格执行施工规范和验收规范，认真落实贯彻质量方针和目标，确保本工程项目质量目标的实现。加强所辖人员的质量意识，把质量控制放在工作的首位。制定合理的施工生产计划，确保施工处于受控状态。4.7.4施工过程保证措施1、加强水泥等原材料质量控制，原材料按照技术质量要求由专人采购与管理，采购人员和施工人员之间对各种原材料认真做好交接记录。原材料进场后，对原材料的品种、规格、数量以及质量证明书等进行验收核查，并按有关标准的规定取样和复验。2、测量控制测量工作必须坚持三级复核制，通过复核机制协同完成施工全过程的测量任务，各种测量的原始记录，必须在现场同步作出，原始资料不允许涂改，不合格时，应当重测。3、加强搅拌机、水泥浆拌和设备的维修保养，为施工提供足够的机械支持；压力表和流量表应定期检测。4、搅拌土施工控制(1)、施工前，标定灰浆泵输浆量，灰浆经输浆管到达喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，及做成桩试验，确定最佳配比。(25)、施工用的水泥浆外掺剂经过试验室试验检验才使用。制备好的浆液不能离析，泵送必须连续，拌制泵送的罐数，水泥浆的用量以及泵送浆液的时间设专人记录。5(3)、水泥浆必须充分拌和均匀，每次投料后拌和时间不得少于3min，分次拌和必须连续进行，确保供浆不中断。因故停机，使成桩工艺中断，为防断桩，搅拌机重新启动后，将搅拌叶下沉0.5m后再继续搅拌成桩）搅拌机垂直于地面，注意调整导向架垂直度满足要求，桩的垂直偏差不超过0.5%H(H为桩长)，桩位偏差不得大于10mm，桩径偏差不得小于设计桩径。(4)、搅拌喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并设专人记录搅拌机每m下沉或提升的时间，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5S。4.8现场作业安全纪律1、所有人员进入施工现场必须佩戴安全帽，严禁穿拖鞋和酒后操作，非施工人员不得进入施工现场。2、严格执行各项安全操作规程。3、所有拆、接线路必须由专业持证电工进行，严禁擅自乱拉乱接电线。4、与外电高压线保持必要的安全距离，现场设置醒目的安全警示牌，必要时做好防护措施。5、夜间施工时要保证充足的照明。4.9搅拌桩机作业安全措施1、搅拌桩机操作人员必须是经过培训考核合格后持证上岗的熟练工人。2、施工前应对作业范围的场地进行整平，台车就位后，要将底架垫平、压实，立架时要有专人指挥，调节好搅拌机架的垂直度，达到施工技术及安全作业要求。3、作业前重点检查项目应符合下列要求：（1）各部件安装紧固，转动部位和传动带有防护罩，钢丝绳完好，离合器、制动功能良好；（2）润滑油符合规定，各管路接头密封良好，无漏油现象；（3）电气设备配备齐全，电路布置完好；（4）搅拌机作业范围内无障碍物。4、操作人员登上台车立杆作保养维修时，要遵守高处作业安全规定，系、扣好安全带后方可进行操作，不得穿硬底易滑的鞋登高作业。5、六级以上大风，雷雨、大雾天气，应停止搅拌机作业。遇有台风来临前，必须提前放下搅拌机架避风。6、搅拌作业区域必须保证地面的平整，搅拌机移位时的坡度不得大于5度，以防止移位时发生倾覆事故。7、操作人员工作中必须严格遵守安全操作规程，严禁违章、违规操作，严禁违章指挥，严禁酒后上机操作。8、作业期间，非施工人员不得进入施工现场。第5章施工技术创新5.1施工关键技术在横琴岛澳门大学新校区海底专用隧道施工的SMW工法桩桩长6.5m～33m，DH658-135型三轴搅拌机桩架为33m，下面简单介绍一下SMW工法桩的①为使搅拌钻头容易切入砂土粘土层，在搅拌钻头最下面一层的叶片上加焊了三角形齿板；②为使砂性土具有可塑性与流动性，防止出现第－次深搅机下沉搅拌后的水泥土中的砂沉积埋钻现象，在第一次喷浆的浆液中减少水泥掺量（所减少的水泥量加在第二次喷浆的浆液中），以防桩架立柱、卷扬钢丝绳超载造成设备安全事故；③拌制水泥浆液时应严格按设当加大水灰比并加放一定比例的膨润土；④每次下沉钻进时，须待钻头喷浆口出浆后放可钻进工作。2）埋钻原因分析及处理措施三轴深搅机提升至约深7m处，提升卷扬钢丝绳拉断，使三轴深搅机以自由落体下沉至深处造成埋钻事故。原因：操作工注意力不集中，当三轴机中1根钻杆工作转矩增大时，没降低提升速度，使电机超载停止工作，这时，机操工仍在按原来的速度提升深搅机，就造成提升阻力增大，总提升力超过卷扬机额定拉力与钢丝绳的破断拉力，使钢丝绳拉断，深搅机下落，桩架立柱后背动滑轮也落下摔坏了钢丝绳滑轮。对应措施：首先，间断性向三根钻杆中注水，再通过提前采购的备用新钢丝绳，更换钢丝绳与损坏的滑轮，作好重新开机准备后，分别正、反转直接起动（点动）三根钻杆，使它们正常转动，然后，慢慢提升三轴深搅机，使其工作电流都小于额定值，直至三轴深搅机从地下深处提上来。5.2施工技术创新1、新型纳米级金属粉末减摩剂材料SMW工法型钢用减摩剂选用优质石油化工原料，加入纳米级金属粉末材料经特殊的化学工艺加工成SMW工法型钢专用减摩剂，可使型钢顺利拔出重复利用。（1）技术指标表：型号BHFR-1BHFR-2BHFR-3适用季节春秋季夏季冬季使用温度(℃)10~2525~400~15外观灰黑色油膏状灰黑色油膏状灰黑色油膏状水溶性不溶不溶不溶容重(g/cm3)0.9~1.00.9~1.00.9~1.0滴点(℃)≥40≥50≥30稠度等级3~42~34~5固化时间(min)3-65~102~5与水泥土胶粘强度(MPa)0.01~0.030.01~0.030.01~0.03与H型钢胶粘强度(MPa)0.08~0.10.08~0.10.08~0.1腐蚀性否否否备注：可根据用户具体要求调整相应指标（2）使用方法：使用专用电热棒插入减摩剂内均匀加热（熔化须使用无明火的电热法），融化后均匀充分搅拌使其厚薄均匀，然后再涂刷于H型钢表面，其厚度控制在1.0mm以上（3）优点该系列新型减摩剂熔化温度可控，涂刷均匀，使用量少，固化后稳定性好，不易剥离，脱落。等维护结构的挡土功能完成后，型钢顺利拔出重复利用。这样既提高了挡土的可靠性,又可大幅度降低工法的造价。2、吊车配合大功率千斤顶拔除型钢技术（1）吊车配合大功率千斤顶拔除型钢技术施工顺序为：=1\*GB3①平整场地—=2\*GB3②安装千斤顶—=3\*GB3③吊车就位—=4\*GB3④型钢拔除—=5\*GB3⑤孔隙填充（2）安装千斤顶将两个千斤顶（型号为QD-450T）平稳地安放在围护结构冠梁上，要拔除的型钢的两边用吊车将H型钢起拔架吊起，冲头部分圆孔对准插入H型钢上部的圆孔并将销子插入，销子两端用开口销固定以防销子滑落，然后插入起拔架与H型钢翼羽之间的锤型钢板夹住H型钢。（3）H型钢拔除开启高压油泵，两个千斤顶同时向上顶住起拔架的横梁部分进行起拔，经技术创新改良后的大功率QD-450T千斤顶单次行程可达80cm，待千斤顶行程到位时，敲松锤型钢板，起拔架随千斤顶缓缓放下至原位。待第二次起拔时，吊车须用钢丝绳穿入H型钢上部的圆孔吊住H型钢，重复以上工序将H型钢拔出。（4）注意事项=1\*GB3①拔除H型钢时，采用专用夹具及千斤顶以围护结构冠梁为反梁起拔回收H型钢。=2\*GB3②型钢拔除施工前，为了保证型钢的顺利起拔，应之前施工中将焊接在H型钢上的牛腿割除并使用磨光机打磨光滑。=3\*GB3③回收H型钢后，用6%的水泥浆及黄沙填充H型拔除后的空隙。第6章检测监测结果分析6.1概述桩基施工完成，必须通过检测，来判定桩基的施工质量。SMW工法桩工程数量为：φ650mmSMW工法桩1450根，φ850mmSMW工法桩850根。按业主监理批复的检测计划要求2%的检测频率，抽芯检测数量为46根，SMW工法桩检测自编号见表6-1。表6-1SMW工法桩检测自编号序号桩号序号桩号序号桩号序号桩号1SMWZ-01813SMWY-05425SMWC-08137SMWZ-5962SMWZ-04814SMWY-07826SMWC-09938SMWZ-5813SMWZ-06215SMWY-09427SMWC-11539SMWZ-4784SMWZ-08516SMWY-12028SMWC-12640SMWY-2685SMWZ-11217SMWY-14829SMWC-16041SMWZ-4506SMWZ-12618SMWY-17430SMWZ-49942SMWZ-3007SMWZ-14219SMWY-19731SMWZ-53543SMWZ-3208SMWZ-21120SMWY-22332SMWZ-51944SMWZ-2559SMWZ-22821SMWB-01633SMWY-36045SMWY-28510SMWZ-25022SMWC-01534SMWY-34046SMWZ-41111SMWY-02023SMWC-03735SMWY-40012SMWY-03224SMWC-05736SMWY-380由于本工程地质属于软弱土层，在基坑施工过程中加强对基坑SMW工法桩及周边环境进行监测，实现信息化安全施工。监测内容有：①桩顶沉降及水平位移②桩身位移（测斜）③支撑轴力监测④立柱沉降监测⑤坑内外地下水位监测⑥周边地下管线沉降及水平监测。6.2检测方法桩基检测主要是通过钻机抽芯，钻机见图6-1，用仪器检测出基桩桩身混凝土的均质性和完整性，判定桩身的缺陷及推定位置，桩身完整性判定分析见图6-2。本工程按业主监理批复的检测计划要求，采用抽芯法对SMW工法桩成桩质量进行检测及判定，设计要求试件抗压强度为1.0MPa，工法桩检测情况见表6-2。图6-1《京探牌》钻机图6-2桩身完整性判定分析表6-2SMW工法桩检测一览表检测方法检测目的检测频率检测数量钻芯法检测三轴搅拌桩桩长、桩身强度，鉴别桩端岩土性状，验证或判定桩身完整性类别，以及内在质量。抽芯检测频率2%65根6.3检测结果分析图6-3桩芯抗压强度检测汇总图6-4桩芯抗压强度检测结论SMW工法桩桩基经第三方检测，所检桩芯抗压强度及渗透系数符合设计要求。6.4监测结果分析在SMW工法桩施工范围的隧道基坑开挖和主体结构施工过程监测，以澳门段JCDM42监测断面为例进行桩体单日深层水平位移（测斜）监测结果分析，见表6-3。表6-3桩体单日深层水平位移（测斜）监测结果分析表区段澳门段里程K1+410监测断面JCDM-42工况底板浇筑完毕测点编号CXZ42埋深(m)上次变量本次变量累计变量（mm）0.0-0.23-1.620.5-0.34-1.801.0-0.24-1.211.5-0.36-0.072.0-0.381.402.5-0.522.413.0-0.454.853.5-0.616.444.0-0.497.074.5-0.668.245.0-0.658.815.5-0.618.966.0-0.827.896.5-0.836.987.0-0.666.747.5-0.596.878.0-0.437.078.5-0.406.379.0-0.356.519.5-0.296.4810.0-0.365.3110.5-0.492.7311.0-0.443.8111.5-0.334.1112.0-0.213.0112.5-0.220.8113.0-0.200.7413.5-0.111.9214.00.062.56备注1.编号中“Z”“Y”分别代表左右线，数字代表断面号；2.测斜累计变化量的报警值±100mm3.测斜向坑外为“-”向坑内为“+”。在隧道施工过程监测显示，SMW工法桩累计变形量最大+8.96mm，未达到累计报警值。第7章主要结论7.1施工技术参数施工前要求对施工设备进行选型，选型的主要依据是桩深、桩截面形状和尺寸等，通常要确定的内容包括：桩机型号、桩架高度、水泥浆液配合比、下沉提升速度等。1、本工程采用日本三和株式会社生产的型号为DH658-135三轴搅拌桩机的桩架高度为33