浅谈SMW工法桩在基坑支护工程中的应用

1浅谈SMW工法桩在基坑支护工程中的应用【摘要】针对基坑土方开挖支护工程存在施工复杂、增加地下空间的污染、造价高的问题，提出SMW工法桩的施工，达到减少地下空间污染、降低造价，提高效率等一系列问题【关键词】SWM工法桩施工技术减少污染0引言随着人类建设用地面积的日益减少、地下空间利用率高的建筑形式得到广泛应用，在设计上也是多采用了建造地下室的形式提高土地利用率，地下空间的开发利用也使得我们对土方开挖的基坑支护工程带来许多困难，传统的支护结构不但造价高，工期长且因为施工工艺的原因大部分永久性的埋在了地下，对地下空间产生了极大的污染，SMW工法桩的出现解决了这一难题，现结合工程实例，对基坑支护的施工应用进行探讨和总结，努力实现1.工程概况本拟建工程场地原始地貌属海陆交互相地带，后经人工回填为现状地形相对较平缓的开阔场地，该项目有两层地下室，SMW工法桩采用套打三轴水泥搅拌桩作止水帷幕，桩径,650@450,水泥采用P.O42.5复合硅酸盐水泥，设计水灰比为2.0：1。水泥土搅拌桩的水泥掺入量为不小于20%，施工过程中泵送压力应大于0.3MPa。支护桩采用HN488*300*11*18型钢桩。2.施工准备1）场地布置由于650SMW工法施工设备要在地面上施工作业，如施工场地不满足设备行走和施工要求，需铺设10m宽（200mm厚建筑垃圾）或道轨作施工道路。设备进场前，场地必须达到“三通一平”，大型机械行走路线软弱地面必须加垫料夯实、夯平。确保使用设计强度等级的水泥，做好各类材料质量复验工作，杜绝不合格材料进入工地。对所需要的设备、机械、工具进行调试、保养，确保施工的正常运转。土方开挖前，应摸清地下管线等障碍物，并应根据施工方案的要求，将施工区域内的地上、地下障碍物清除和处理完毕。提供施工电源接入点及水源接入点，并保证施工期间供电、供水的正常。在施工区域四周搭设现场固定照明灯架。召开施工人员的安全技术交底会议，强调施工质量的重要性，增强施工人员的质量意识和技术要求。2）施工用水布置采用水管引入各用水区域，各用水处引出支管设专用水龙头。所有水管沿施工场地环形布置，施工时水管沿地面铺设，水管埋入地下500mm。保证现场的施工用水量供应3）施工用电布置现场提供的电源接电，现场的临时用电线路沿施工场地环形布置，地面设总配电箱。各总配电箱、分电箱、开关箱均符合（JGJ46-2005）规定，根据各自的用途分别采用。4）现场沟槽开挖配备带镐头的挖掘机负责破碎、凿除650SMW工法施工沟槽的开设。遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽，确保施工顺利进行。5）施工清障的基本要求所有650SMW工法施工前必须清障，尽可能清至原状土、排除地下障碍物。850SMW工法采用开沟挖槽清障的方法清除地下障碍物，根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构宽度确定，槽宽约1.2m，深度约0.8m~1.2m。场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽，确保施工顺利进行。6）材料准备及材料使用计划选择合格水泥供应商生产的散装水泥，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥分批进场，水泥供应商保证自开工日起每日连续施工的水泥供应量，以保证施工的正常运转。所有使用的物料，应符合设计及有关规范规定。编制各种材料的需用量计划和分批进场计划，并按照分批进场计划及时组织进场，按照施工总平面布置图指定的位置堆放整齐。2所有材料进场后，应立即通知技术部门和监理工程师进行材料取样复验工作，经复试合格并经监理认可后方可使用。材料的出厂合格证和试验报告必须及时送技术部门妥善保管。7）技术准备施工前召开施工技术人员及设计人员的技术交底会，按照设计要求，做好施工准备工作。技术人员、施工人员熟悉设计图纸和有关《规程》，明确施工图纸要求及有关质量检验评定标准，明确工程质量保证措施、施工安全措施及文明施工要求。明确施工方案，熟悉施工顺序，协调各工种各工序之间关系，做到安排合理，精心组织，确保工程质量。8)材料堆放场地的布置和安排为了创建市标准化文明卫生工地，现场所有材料的堆放均按施工总平面布置图的要求进行材料堆放。堆放标准化规范化，确保场容场貌和环境要求，严禁乱堆乱卸料。材料堆放整齐并对所有的堆放材料按照GB/T19001-2000标准要求悬挂标牌，进行标识，保证施工现场环境的标准化、规格化、统一化。3.施工工艺1)施工流程图设置导向、定位型钢测量放线、开挖沟槽型钢水泥土搅拌墙施工完毕设备退场设备退场墙间回填、型钢拔除、空隙注浆压顶粱、围檩及水平支撑制作分层挖土、地下室构筑拆支撑涌土处理三轴搅拌桩就位，校正复核桩机水平和垂直度三轴搅拌机钻进，搅拌水泥浆液与土体，下沉至设计桩底标高三轴搅拌机搅拌水泥土，并提升至设计桩顶标高或重复搅拌型钢起吊、定位校核垂直度插入、固定型钢拌制水泥浆液、开启空压机、送浆、气至钻头下一施工循环型钢涂减磨剂2)施工布置SMW三轴水泥土搅拌桩施工顺序见下图，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，三轴水泥土搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证。3)测量放线施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护中心线角点坐标（或转角点坐标），利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩。根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并提请监理进行放线复核。4）开沟槽根据放样出的围护中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构宽度确定，槽宽约1.2m，深度约0.8m~1.2m。遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽，确保施工顺利进行。35）定位型钢放置在平行沟槽方向放置两根定位型钢，规格为300×300，长约8～12m，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；H型钢定位采用型钢定位卡。沟槽及定位型钢6）孔位放样及桩机就位在开挖的工作沟槽两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置。根据确定的位置严格钻机桩架的移动就位，就位误差不大于2cm。开钻前应用水平尺将平台调平，并调直机架，确保机架垂直度不小于设计要求。由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。7）定位线挖沟槽前划定650三轴机动力头中心线到机前定位线的距离，并在线上做好每一幅三轴机施工加固的定位标记（可用短钢筋打入土中定位）。沟槽定位槽钢围护内边线48）喷浆、搅拌成桩水泥采用P.O42.5复合硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比2.0：1，水泥掺入比不小于20%。施工的关键在于如何保证桩身的强度和均匀性。在施工中应加强对水泥用量和水灰比的控制，确保泵送压力不小于0.3MPa。根据钻头下沉和提升二种不同的速度，注入土体搅拌均匀的水泥浆液，确保水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，水泥与被加固土体充分拌和，以确保搅拌桩的加固质量。水泥浆液制备系统每一个时间段，人工抽查灰浆比重。半自动拌浆系统配制好的水泥浆液输送至储浆罐为三轴搅拌设备连续供浆。在施工中根据地层条件，严格控制搅拌钻机下沉速度和提升速度，确保搅拌时间，根据设计图纸的搅拌桩深度，钻机在钻孔下沉和提升过程中，钻头下沉速度为1m/min，提升速度为1.0～1.5m/min，每根桩均应匀速下钻、匀速提升。经常进行现场实测压浆泵的流量、泥浆比重、浆液配合比与设计水泥掺量一致，确保桩体的成桩质量。三轴水泥土搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。9）H型钢选材与焊接在H型钢顶端双面焊接加强板，且在距H型钢顶端0.2m处开一个圆形孔，孔径约10cm。若所需H型钢长度不够，需进行拼焊，焊缝应均为坡口满焊，焊好后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平。型钢宜采用整材，当需要分段焊接时，应采用坡口焊接。对接焊缝的坡口形式和要求应遵照《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）的有关规定，焊缝质量等级不低于二级。单根型钢焊接接头不宜超过1个，焊接接头位置应避免在型钢受力较大处（如支撑位置或开挖面附近），相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜小于1m.10）涂刷减摩剂根据设计要求，本支护结构的H型钢在结构强度达到设计要求后必须全部拔出回收。H型钢在使用前必须涂刷减摩剂，以利拔出；要求型钢表面均匀涂刷减摩剂，厚度不小于1mm.11）清除H型钢表面的污垢及铁锈。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。如H型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，必须在以后涂刷施工前抹去表面灰尘。H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。基坑开挖后，设置支撑钢牛腿时，必须清除H型钢外露部分的涂层，方能电焊。地下结构完成后撤除支撑，必须清除钢牛腿和牛腿周围的混凝土，并磨平型钢表面，然后重新均匀涂刷上减摩剂，否则型钢将无法拔出。12）型钢的插入与固定利于H型钢回收再利用，在H型钢插入前预先热涂减摩剂，用电热丝将固体状减摩剂加热熔化后均匀涂抹在H型钢表面。待水泥土搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。装好吊具和固定钩，采用50吨履带吊机起吊H型钢，型钢必须保持垂直状态。H型钢插入时间必须控制在搅拌桩施工完毕半小时内，插入前必须检查其直线度、接头焊缝质量并确保满足设计要求。用槽钢穿过吊筋搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。定位卡必须牢固、水平，然后将H型钢底部中心对正桩位中心沿定位卡慢慢、垂直插入水泥土搅拌桩体内，用线锤控制垂直度。当H型钢插入到设计标高时，用8吊筋将H型钢固定。溢出的水泥土进行处理，控制到一定标高，以便进行下道工序施工。待水泥土搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与槽沟定位型钢撤除。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，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。5H型钢3、H型钢固定吊钩Φ8钢筋H型钢槽钢水泥土搅拌桩定位型钢1、H型钢吊放4、H型钢成型水泥土搅拌桩定位型钢定位卡H型钢2、H型钢定位吊钩图3：H型钢成桩步骤13）施工记录施工过程中，由工长负责填写施工记录，施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、断面面积、下沉（提升）搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比。施工过程中质检员、技术负责人、监理工程师监督施工，施工记录报项目监理审批。14）拔除H型钢在围护结构完成使用功能后，由总包方或监理方书面通知进场拔除。型钢拔除应事先采取减阻措施，并注浆填实桩孔，空隙采用水泥浆或中粗砂充填密实。此外还应保证围护外侧满足履带吊＞6m回转半径的施工作业面。型钢两面用钢板贴焊加强，顶升夹具将H型钢夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至吊车配合将H型钢拔除。H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。桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头Φ100圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成Φ100；如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待两面贴焊钢板后才能进行拔除施工。4质量保证措施1）对周围局部区域管线的保护措施：施工前对管线：煤气、电缆、上、下水管线，特别是大口径压力管线的埋设深度、路径与围护的距离调查清楚，并设立监测点，施工全过程实时监控。施工期间，管线位移出现报警时，应立即采用控制搅拌桩的施工速度，调整工艺参数等有效措施。2）成桩施工期的质量控制：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，确保岗位工作质量。材料供应部门在材料送至现场时,应同时提交材料质保单,水泥要做安定性试验，测试报告应在正式施工前完成，确保使用设计强度