SMW工法桩施工工法

SMW工法持续墙施工工法目录0.前言 31.工法特点 32.适用范围 33.工艺原理 34.施工工艺流程及操作要点 44.1施工工艺流程图 44.2施工各步骤详图 54.3施工流程讲解（以H型钢为例） 54.4操作要点 115.材料与设备 125.1材料 125.2设备 126.质量控制 136.1成桩施工期的质量控制 136.2确保桩身强度和均匀性质量要求 136.3开挖前养护期的质量控制 137.4插入型钢质量保证措施 136.5施工特殊情况处理措施 146.6质量验收标准 157.安全措施 168.环保措施 169.效益分析 169.1效益分析 169.2效益对比 160.序言SMW工法持续墙，是SoilMixingWall的缩写，于1976年在日本问世，由日本成辛工业株式会社开发成功，我国最先于1993年通过技术引进，并在上海静安寺环球世界商厦基坑围护中首先得到成功应用，随即在全国各地推广非常迅速，受到广泛的欢迎。由于SMW工法的诸多长处，符合国家建设节省型社会和发展循环经济需要，在1999年被建设部、上海市建委列为重点推广项目。此后在上海得到了大量推广应用，并于制定了有关地方原则。国家行业原则《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T199-）也在3月公布，于10月实行。1.工法特点1、施工基本不扰动邻近土体，一般不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。2、钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，伴随钻掘和搅拌反复进行，可使水泥等强化剂与土体得到充足搅拌，并且墙体全长无接缝，比老式的持续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数K可达10-7cm/s。3、对土层的适应性强，可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、卵石层等土层中应用，尤其合用于以粘土和粉细砂为主的松软地层。4、将止水止土帷幕和构造受力构件结合成一体，围护体占地面积小，可充足运用土地资源。5、可成墙厚度较大（550～1300mm），常用厚度600mm；成墙最大深度目前为65m，视地质条件尚可施工至更深。6、所需工期较其他工法短，在一般地质条件下，每一台班可成墙70～80m2，因此具有可减少工期、提高施工效率等特点。7、环境方面：因无钻孔灌注桩的施工，不产生大量泥浆，减少了对周围环境和施工场地的污染，且不存在挤土作用，对周围建筑物和地下管线的安全极为有利；对施工操作面规定也很低，同步施工噪音小，具有环境保护的概念。8、可以回收H型钢等应力补强材，与老式的灌注桩加搅拌桩的维护构造相比具有经济效益好的优势。一般可节省费用20-50%。2.合用范围广泛应用于深基坑（但一般深度不不小于15米）开挖施工，合用于粘性土、粉土、沙土、砂砾土、A100以上卵石及单轴抗压强度60MPa如下的岩层（尤其合用于软土地基），或周围有地面建筑、管线等不能产生位移的状况下，需进行垂直开挖的基坑围护。3.工艺原理SMW工法是运用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体，同步在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充足搅拌混合后，在各施工单位之间采用重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前再将H型钢或其他型材作为应力补强材插入搅拌桩体内，形成具有一定强度和刚度的、持续完整的、无接缝的地下持续墙体，该墙体可作为地下开挖基坑的挡土和止水构造。由于插入了应力补强材，因此也称劲性水泥土搅拌桩。4.施工工艺流程及操作要点4.1施工工艺流程图水泥浆配置（搅拌站设置及注入泵就位）压浆注入取样强度测定弃土处理型钢回收墙顶设置圈梁墙体硬化插入芯材与固定成墙钻进及搅拌设置导向架与定位型钢搅拌机就位确定施工位置后开挖导向沟根据设计图纸测量定位，设置导向桩保证墙体水平精度现场查勘，清除地下障碍物，平整场地水泥浆配置（搅拌站设置及注入泵就位）压浆注入取样强度测定弃土处理型钢回收墙顶设置圈梁墙体硬化插入芯材与固定成墙钻进及搅拌设置导向架与定位型钢搅拌机就位确定施工位置后开挖导向沟根据设计图纸测量定位，设置导向桩保证墙体水平精度现场查勘，清除地下障碍物，平整场地4.2施工各环节详图4.3施工流程讲解（以H型钢为例）1、开挖导沟、设置定位型钢在沿SMW墙体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：①施工导向，②临时堆放置换出来的残土和泥浆），并设置定位型钢。假如做导墙：施工措施和地连墙导墙施工措施同样；假如采用型钢：垂直沟槽方向放置两根H型定位型钢，规格为200×200mm，长约2.5m，再在平行沟槽方向放置两根H型定位型钢，规格为300×300mm，长约8～12m。并在导墙或型钢上面做好桩心位置。2、桩机就位1）桩机平面位置控制用卷扬机和人力移动搅拌机抵达作业位置，使钻杆中心对准桩位中心。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前仔细观测现场状况，保证移位平稳、安全。桩位偏差不得不小于30mm。2）垂直度控制在桩架上焊接二分之一径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，运用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤线恰好通过铁圈中心。每次施工前合适调整钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在3‰以内。3）桩长控制标识施工前在钻杆上做好标识，控制搅拌桩桩长不不不小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标识，做好新标识。3、搅拌施工次序SMW工法施工按连接方式分间隔式双孔全套复搅式连接和单侧挤压式连接方式两种（如下图），其中阴影部分为反复套钻，以保证墙体的持续性和接头的施工质量，水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正依托反复套钻来保证，以到达止水的作用。1）间隔式双孔全套复搅式连接，一般状况下均采用图1施工次序方式进行施工。SMW工法桩间隔式双孔全套复搅式施工次序示意图2）单侧挤压式连接方式：对于围护桩转角处或有施工间断状况下采用图2施工次序进行施工。SMW工法桩单侧挤压式施工次序示意图4、预搅下沉待搅拌桩机钻杆下沉到SMW桩的设计桩顶标高时，开动灰浆泵，待纯水泥浆抵达搅拌头后，按1m/min的速度下沉搅拌头，边注浆（注浆泵出口压力控制在0.4-0.6Mpa）、边搅拌、边下沉，使水泥浆和原地基土充足拌和，通过观测钻杆上桩长标识，待到达桩底设计标高。下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不不小于70A。5、制备水泥浆待钻掘搅拌机下沉时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，拌制水泥浆液的水、水泥和外加剂用量以及泵送浆液的时间由专人记录。6、喷浆搅拌提高钻掘搅拌机下沉到设计深度后，稍上提10cm，再启动灰浆泵，边喷浆、边旋转搅拌钻头，泵送必须持续。同步严格按照设计确定的提高速度提高钻掘搅拌机，喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。钻杆在下沉和提高时均需注入水泥浆液。7、反复搅拌下沉和提高至孔口为使土体和水泥浆充足搅拌均匀，要反复上下搅拌，但要留一部分浆液在第二次上提复搅时灌入，最终完毕一根均匀性很好的水泥土搅拌桩。SMW桩重要施工技术参数见下表。序号项目技术指标1水泥掺量不不不小于22%2下沉速度0.8～1.0m/min3提高速度2.0m/min4搅拌转速30～50rod/min5浆液流量40L/minSMW桩重要技术参数表8、将深层搅拌机移位，反复（1～6）环节，进行下一根桩的施工。9、减模剂的调制、涂抹及保护H型钢的减摩，是H型钢插入、顶拔顺利进行的关键工序。减摩剂要严格按试验配合比及操作措施并结合环境温度制备，将减摩剂均匀涂抹到型钢表面2遍以上，厚度控制在3mm左右，型钢表面不能有油污、老锈或块状锈斑。涂完减摩剂的型钢在吊运过程中应防止变形过大和碰撞受损。若插入桩体前发现上述状况，应及时补涂。在施工过程中尤其注意如下几点：1）清除H型钢表面的的污垢和铁锈。2）用电热棒将减摩剂加热至完全熔化，搅拌均匀，方可涂敷于H型钢表面，否则减摩剂涂层不均匀轻易产生剥落。3）如遇雨雪天，型钢表面潮湿，应事先用抹布擦去型钢表面积水，待型钢干燥后方可涂刷减摩剂。4）型钢表面涂刷完减摩剂后若出现剥落现象应及时重新涂刷。10、插入型钢在插入型钢前，安装由型钢组合而成的导向轨，其边扣用橡胶皮包帖，以保证型钢能较垂直地插入桩体并减少表面减摩剂的受损。每搅拌1～2根桩，便及时将型钢插入，停止搅拌至插桩时间控制在30min内，不能超过1h。现场还要准备锤压机具，以备型钢依托自重难以插入到位时使用。型钢水泥土搅拌墙中型钢的间距和平面布置形式应根据计算和设计图纸确定，常用的型钢布置型式有“密插、插二跳一和插一跳一”三种，如下图所示：假如不采用筒靴下插定位型钢，安装型钢定位卡（如下图）槽沟定位型钢型钢定位卡型钢的起吊和下插1）型钢起吊前在型钢顶端150mm处开一中心圆孔，孔径约100mm，装好吊具和固定钩，根据引设的高程控制点及现场定位型钢标高选择合理的吊筋长度及焊接点。2）型钢用两台吊车合吊，以保证型钢在起吊过程中不变形。吊车起吊吨位根据计算确定（以25T和16T为例），吊点位置和数目按正负弯矩相等的原则计算确定，在型钢离地面一定高度后，再由25T吊垂直起吊，16T的汽车吊水平送吊，成竖直方向后，用25T吊车一次进行起吊垂直就位，型钢定位卡牢固、水平，将H型钢底部中心对准桩位中心沿定位卡靠自重垂直插入水泥搅拌桩内。在孔口设定向装置，当型钢插到设计标高时，用φ8吊筋将型钢固定。当H型钢不能靠自重完全下插到位时，采用SMW钻管头部，静压或采用振动锤进行振压。H型钢留置长度为高出顶圈梁500mm，以便型钢回收时拔出。11、清洗向集料斗中注入适量的清水，启动灰浆泵，清洗所有管路中残存的水泥浆，直至基本洁净。并将粘附在搅拌头上的软土清除洁净。12、型钢回收在SMW工法桩施工施工中，型钢的造价一般约占总造价的40％～50％。要保证型钢顺利拔出回收，其施工要点如下：1）在围护构造完毕使用功能后，由总包方或监理方书面告知进场拔除。并根据基坑周围的基础形式及其标高，对型钢拔出的区块和次序进行合理划分。详细作法是：先拔较远处型钢，后拔紧靠基础的型钢；先短边后长边的次序对称拔出型钢。2）用振动拔桩机夹住型钢顶端进行振动，待其与搅拌桩体脱开后，边振动边向上提拔，直至型钢拔出。3）另在现场准备液压顶升机具，重要用于场地狭小区域或环境复杂部位。4）型钢起拔时加力要垂直，不容许侧向撞击或倾斜拉拔。型钢露出地面部分，不能有串连现象，否则必须用氧气、乙炔把连接部分割除，并用磨光机磨平。4.4操作要点1、正式施工前通过试桩确定施工参数，包括浆液抵达喷浆口的时间、提高速度等。2、施工前必须清除现场地面、地下一切障碍物，开机前必须调试、检查桩机运转及输浆管畅通状况。为保证搅拌桩垂直度，注意起吊设备的平整度和导向架的垂直度，用线锤检查。3、严格按设计规定配置浆液，浆液不能发生离析。为防止灰浆离析，拌浆时间≥2min，注浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。4、搅拌机预搅下沉不得冲水，碰到硬土层，下沉太慢时，方可适量冲水，但要保证搅拌时间，增长搅拌次数，提高搅拌转数，减少钻进速度。5、严格控制下沉速度，使原状土被充足搅拌充足破碎，有助于同水泥浆均匀拌和。水泥浆必须不间断供应，压浆阶段不容许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，以保证不出现夹心层现象。水泥搅拌桩的渗透系数应不不小于10-7cm/s。6、发生管道堵塞，立即停泵处理，待处理结束后把搅拌钻具下沉1.0m后方能注浆，等10～20秒恢复向上提高搅拌，以防断桩。当相邻桩的施工因故停止超过8h时，重新进行套打扰拌。如因相融时间过长，致使第二个桩无法搭接时，则在设计承认下采用局部补桩或注浆措施。7、桩体28天的无侧限抗压强度应不小于1.2MPa，施工时为了改善水泥土搅拌桩的性能和提高初期强度，可掺加少许的早强剂。8、H型钢的接头设在基坑底标高如下，翼板和腹板的焊接应互相错开，并满足等强度焊接规定。型钢表面平整度控制在1‰以内，并除锈,在干燥条件下涂抹减摩剂,搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。9、控制注浆量和提高速度（下沉不不小于1m/min，上提2m/min）。10、H型钢插入的时间，搅拌桩完毕后30min内插入H型钢，若水灰比或水泥掺入量较大时，H型钢的插入时间可对应增长。5.材料与设备5.1材料42.5MPa级一般硅酸盐水泥，减摩剂，H型钢，水（应符合国标的饮用水及未污染的河水均可使用）。5.2设备搅拌桩施工应根据项目地质条件与成桩深度选用不一样形式或不一样功率的三轴搅拌机，在粘性土中宜选用以叶片式为主的搅拌形式；在砂性土中宜选用螺旋叶片式为主的搅拌形式;在砂砾土中宜选用螺旋叶片搅拌形式。与其配套的桩架性能参数必须与三轴搅拌机的成桩深度和提高力规定相匹配。搅拌机工作电流、立架垂直度、卷扬机功能、搅拌轴的定位导向装置、注浆泵的工作压力应符合有关规定。序号机具名称型号数量功率KW作用人员配置1挖掘机WY-100台开挖基槽1人/班2三轴搅拌桩机PAS-120VAR台270水泥土搅拌3人/班3履带式吊机50t/100台吊放型钢3人/班4压浆泵UBJ-2台18注浆人/班5空压机W-6/7台凿出桩头人/班6振动锤台插入型钢3人/班7灰浆搅拌机200L台4拌浆2人/班8千斤顶100t台起拔型钢2人/班备注：施工机具的型号及数量根据项目的需要可灵活选择。投入项目SMW工法桩施工机具表6.质量控制6.1成桩施工期的质量控制1、认真做好各施工班组作业人员分层次技术交底，以及上岗前的培训工作，持证上岗，保证岗位工作质量。2、材料供应部门在材料送至现场时,应同步提交材料质保单,水泥要做安定性试验，测试汇报应在正式施工前完毕，保证使用设计强度等级的水泥，进场水泥及时送检，合格后方可使用。3、对多规格桩长和型钢长度在施工过程，每班项目技术负责要下达当日作业指导书，明确作业规定。施工时质量员即时检查，作好隐蔽记录，班后由班长、质量员查对，防止出现差错。4、保证施工机械设备性能良好状态，施工时及时例保，对压浆泵进行每分钟压浆量检测，并准备应急备用压浆泵一套，从而保证喷浆的均匀性和持续性。5、成桩期间，每天每台机械规定做一组规格为7.07×7.07×7.07cm的试块，试块宜取自最终一次搅拌钻头提高出来的附于钻头上的水泥土，试块制作好后进行编号、记录、养护，及时送试验室。6、在施工过程中，若因处理障碍物、机械设备坏修、断电等意外状况发生而导致施工时间过长时，需在相邻两幅桩外侧进行补桩。6.2保证桩身强度和均匀性质量规定1、水泥流量、注浆压力采用人工控制，严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采用总量控制，并用比重仪随时检查水泥浆的比重。土体应充足搅拌，严格控制钻孔下沉、提高速度，使原状土充足破碎，有助于水泥浆与土均匀拌和。2、浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。3、压浆阶段输浆管道不能堵塞，不容许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。4、发生管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提高搅拌，以防断桩发生。6.3开挖前养护期的质量控制1、按400T散装水泥、200T袋装水泥为一种检查批，及时将水泥送试验室进行28天水泥检测。2、搅拌桩试块及时送室验室做28天无侧限抗压强度测试，测得的28天无侧限抗压强度不应不不小于设计强度。7.4插入型钢质量保证措施1、型钢到场需得到监理确认，待监理检查型钢的平整度、焊接质量，认为质量符合施工规定后，进行下插型钢施工。2、型钢进场要逐根吊放，型钢底部垫枕木以减少型钢的变形，下插型钢前要检查型钢的平整度，保证型钢顺利下插。3、型钢插入前必须将型钢的定位设备精确固定，并校核其水平。4、型钢吊起后用经纬仪调整型钢的垂直度，到达垂直度规定后下插型钢，运用水准仪控制型钢的顶标高，保证型钢的插入深度和留置长度。5、型钢起吊安装前必须重新检查表面的减摩剂涂层与否完整。6.5施工特殊状况处理措施1、施工冷缝处理1）由常规套钻1个孔改为套钻2个孔来增长搭接的强度和抗渗度。2）严格控制上提和下沉的速度，做到轻压慢速以提高搭接的质量。3）如上述措施无法满足规定，采用在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm，保证围护桩的止水效果。2、渗漏水处理在整个基坑开挖阶段，需组织工地现场小组常驻工地并备好对应设备及材料，亲密注视基坑开挖状况，一旦发现墙体有漏点，及时进行封堵。详细采用如下两种措施补漏。1）引流管在基坑渗水点插引流管，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，再将引流管打结。2）双液注浆a.配制化学浆液。b.将配制拌合好的化学浆和水泥浆分别送入贮浆桶内备用。c.注浆时启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同步接上Y型接头从出口混合注入孔底被加固的土体部位。d.注浆过程中应尽量控制流量和压力，防止浆液流失。施工前应做双液注浆初凝时间地表试验。3、遇孤石的处理措施一般状况下，三轴搅拌机对粒径10cm如下的卵石地层亦合用。在成桩过程中如遇较大孤石，则采用加水冲击，提高水泥掺量的措施，若孤石较大无法冲脱，则采用加桩补强的措施。4、垂直度控制及纠斜措施精确定位桩的平面位置，桩机就位严格按桩的平面位置就位；对于有偏斜的桩位，采用加桩的措施，在其背面补作加强桩。5、意外停机时的应急措施发生意处停机事件，将钻杆下沉1.0m，重新喷浆搅拌，防止出现断桩或夹层现象，若两桩咬合超过24h，则第二根桩采用增长20%浆量，或采用加桩。6、断桩、开叉等的补救措施在基坑开挖中发现SMW桩有断桩、开叉处，则采用在开挖内侧注浆，外侧旋喷桩止水，并用t=12mm钢板在断桩、开叉处封闭，钢板与SMW工法桩内的型钢满焊。7、SMW桩与钻孔围护桩接头的接缝处理钻孔桩施工时由于砼外溢，导致接面处不规则，易产生大规模涌水、涌砂现象。在钻孔桩与SMW桩接头处采用如下技术措施：a.在接头处的桩增长水泥浆量和搅拌次数，提高水泥掺量并使之与土体充足搅拌，施工中严禁冲水下沉。b.在接头处外侧作φ650旋喷桩止水帷墙，起止水和补充加固土体作用。c.在内侧采用t=12mm的钢板将SMW工法中靠近钻孔桩的第一根型钢与钻孔桩主筋焊接，焊接规定为满焊，钢板背后空隙用迅速水泥封堵。8、其他状况的处理1）有异常时，如施工遇无法到达设计深度时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采用补救措施。2）在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与设计单位、业主、监理共同协商，确定处理措施。3）施工过程中，如碰到停电或特殊状况导致停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点如下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不持续墙体；如因故停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。4）发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提高搅拌，以防断桩发生。6.6质量验收原则1、水泥土搅拌桩成桩容许偏差表序号检查项目容许偏差检查频率检查措施或容许值范围点数1桩底标高（mm）50每根1测钻杆长度2桩位偏差（mm）50每根1用钢尺量3桩径（mm）±10每根1用钢尺量4桩体垂直度≤1/200每根全过程经纬仪测量2、型钢插入容许偏差表序号检查项目容许偏差检查频率检查措施或容许值范围点数1型钢垂直度≤1/200每根全过程经纬仪测量2型钢长度（mm）±10每根1用钢尺量3型钢底标高（mm）-30每根1用水准仪量4型钢平面位置（mm）50（平行于基坑方向）每根1用钢尺量10（垂直于基坑方向）每根1用钢尺量5型心转角A（*）3每根1量角器测量7.安全措施1、由于施工时需要发电以及采用泥浆泵等设备，严格按照用电规程重点控制安全生产用电；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固性，注意起吊安全；3、做好地下管线等障碍物调查工作，防止导致破坏事故；4、施工过程中做好基坑监测工作，对基坑支护构造的位移高程、地下水位、墙体渗漏状况等时刻进行观测，并制定详细的应急措施，发现实状况况立即处理；5、严禁临边机械作业和堆载。8.环境保护措施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；2、现场水泥堆放使用要有序，防止扬灰导致环境污染，采用袋装水泥时需搭设水泥棚。9.效益分