工法桩施工培训讲座

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SMW 工法桩施工 SMW 含义： SMW 工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混 ` 合体未结硬前插入 H 型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。亦称劲性水泥土搅拌桩法 , 将承受荷载与防渗挡水结合起来 , 使之成为同时具有 挡土与抗渗 两种功能的支护结构的围护墙。 SMW 工法的特点 SMW   支护结构的支护特点主要为： 1 、施工时基本无噪音 2 、对周围环境影响小 3 、有一定的复合结构强度 4 、特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层 5 、挡水防渗性能好 6 、不必另设挡水帷幕 7 、可以配合多道支撑应用于较深的基坑。 8 、此项围护工法一般都能通过一定施工措施回收 H   型钢等抗弯材料降低施工成本 SMW 的适用范围 1 、一般作为深度小于 15 米的基坑围护结构 2 、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、 Φ100 以上卵石及 单轴抗压强度 60MPa 以下的岩层应用。   施工流程及设备简介 施工流程 桩 架 类 型 设备简介 动力头 螺旋钻杆 钻头 钢板 自动卷扬机 桩架 钻 机 组 成 螺旋钻头 搅拌叶片 螺旋叶片 桩架：桩架实际是一种起重装置，配合钩子，缆绳，马达等其他工具，起到把重物吊起的目的。 一、施工准备 机械进场前对搅拌桩施工区域内地表淤泥、杂物进行清除及场地平整，加固做到地基坚实平整，保证 SMW 围护结构沿线道路平整、畅通，施工场地路基以能行走 50t 大吊车为准。施工前作好管线保护，清理障碍物，然后铺设导木，安装导轨，在导轨上安装底盘（底盘上下为钢板中间夹槽钢焊成），并临时固定，在底盘上搭设塔架。塔架拼装完成后利用塔架进行深层搅拌桩机吊装，同时安装灰浆制备系统包括工作平台、制浆设备及泵送设备、灰浆流动制备站。做好管线连接工作，最后进行机械调试。 （ 1 ）、测量放线： 根据设计图纸要求进行围护结构中线放样（根据设计要求，施工水平以及地层条件等， SMW 桩中心应适当外放），并做好永久及临时标志。放样定位后用尺量复核，并设临时控制桩，填好技术复核单并验收。 （ 2 ）、开挖沟槽 根据基坑围护控制线，采用挖掘机开挖导槽，并清除地下障碍物，导槽尺寸如图 5-1 ，要求中心线两侧宽各 0.6m ，深 0.5 ～ 0.7m ，在施工中随打随挖，保证钻机施工时涌土不外溢，挖出的余土和废浆液应及时处理，以保证现场文明施工要求。 （ 3 ）、 定位型钢放置 垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为 200×200 ，长约 2.5m ，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格 300×300 ，长约 8 ～ 20m ，转角处 H 型钢采取与围护中心线成 450 角插入， H 型钢定位采用型钢定位卡，具体位置及尺寸如图 5-2 。 （ 4 ）桩机就位： 用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度不大于 1% 。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要做到平稳、安全。桩机定位后，对桩位进行复核，偏差不得大于 20mm 。 （ 5 ）桩机垂直度校正： 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，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在 0.5% 以内 。 二、 SMW 成桩施工 1 、 SMW 搅拌机就位 桩机就位，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，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。桩机应平稳、平正，并用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度，垂直度偏差不大于 1/100 。三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于 20㎜ 。操作人员根据确定的位置严格控制钻机桩架的移动，确保钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔深度的达标，利用钻杆和桩架相对定位原理，在钻杆上划出钻孔深度的标尺线，严格控制下钻、提升速度和深度。 2 、成桩施工 三轴搅拌桩的搭接以及成形搅拌桩的垂直度补正是依靠搅拌桩单孔重复套钻来实现的，以确保搅拌桩的隔水帷幕作用。三轴搅拌桩一般采用跳槽式 双孔全套复搅式 施工，但在特殊情况下（例如搅拌桩成转角施工或施工间断）也可采用 单侧挤压式 施工，如图 3 、水泥浆液拌制 水泥浆液的水灰比宜控制在 1.3 ～ 2.0 （水灰比根据地层调整），桩体水泥参量宜控制在 20% ～ 25% ，水泥可采用复合或普通硅酸盐水泥。 制备水泥浆：深层搅拌机预搅下沉的同时，按水灰比 1.5 拌制水泥浆液，搅拌桩采用普通硅酸盐水泥，每次投料后拌合时间不得少于 3min ，待压浆前将浆液倒入集料斗中。在水泥浆液中加 0.5 ～ 1.0 ％高效减水剂，以减少水泥浆液在注浆过程中的堵塞现象。并掺入 1 ～ 3 ％的膨润土，利用其保水性提高水泥土的变形能力，减少墙体开裂，提高 SMW 墙的抗渗性能很有效果。 水泥浆自动配置系统 4 、下钻与提升 （ 1 ）预搅下沉：待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动深层搅拌桩机搅拌下沉，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制，工作电流不大于额定电流，如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。根据设计要求和有关技术资料规定，严格控制下沉和提升速度，下沉速度不大于 1m/min ，提升速度不大于 2m/min ，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。 （ 2 ）喷浆、搅拌、提升：深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口，再严格按设计确定的提升速度边喷浆边提升深层搅拌机。 （ 3 ）重复搅拌：深层搅拌桩采用“二次喷浆四次搅拌”。深层搅拌机喷浆提升至设计顶面标高后，为使软土和浆液搅拌均匀，再次将深层搅拌机边搅拌喷浆边下沉，至设计深度后，再严格按设计确定的提升速度提升深层搅拌机至地面。“二次喷浆四次搅拌”二次喷浆后保证水泥掺入量满足 20 ～ 25% 的设计要求，同时施工中注意控制下沉及提升速度并注意孔底重复搅拌。 三、型钢加工 1 、 H 型钢制作 由于作为基坑围护支护结构部分的 H 型钢在基坑结构施工完成达到设计强度须全部拔出回收，所以进场的型钢不得有弯曲、局部破损、断裂等质量缺陷的型钢被使用。型钢焊接前须平整、固结型钢加工基座，然后将对接部位的型钢用氧焊破口焊接，焊接过程中需保证焊缝饱满、平整、不得夹渣，高出型钢面的部分须打磨掉。 2 、 H 型钢减摩制作 H 型钢的减摩，主要通过涂刷减摩剂实现，减摩剂用量为 1kg/m2 。减磨隔离剂涂刷时避免在雨雪天进行，涂刷须均匀，厚度不小于 1mm ，且在隔离剂涂刷完 1 小时内不得使用。 ①清除 H 型钢表面的污垢和铁锈。 ②使用电热棒将减摩剂加热至完全熔化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀，方可涂敷于 H 型钢表面，否则减摩剂涂层不均匀容易产生剥落。 ③如遇雨雪天，型钢表面潮湿，应首先用抹布擦去型钢表面积水，在使用氧气加热或喷灯加热，待型钢干燥后方可涂刷减摩剂。 ④ H 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。 3 、 H 型钢插入 H 型钢就位后，通过桩机定位装置控制，靠型钢自重或借助一定的外力（送桩锤）将型钢插入搅拌桩内。型钢插入时须严格控制垂直度，被插入的型钢不得碰撞导槽两边的定位型钢。同时，不得频繁上下抽动，避免隔减磨离剂被磨掉。 ①型钢起吊前在型钢顶端 200mm 处开一中心圆孔，孔径约 100mm ，装好吊具和固定钩，根据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，控制型钢顶标高误差小于 50mm 。 ②吊车起吊型钢时，保证型钢在起吊过程中不变形。 ③在沟槽上设置 H 型钢定位卡，固定插入型钢的平面位置。型钢定位卡必须牢固、水平，而后将 H 型钢底部中心对准桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，使用经纬仪或线锤控制型钢插入垂直度。在孔口设定向装置，型钢插到设计规定深度，然后进行换钩，使 H 型钢脱离吊钩，固定在钩槽两侧铺设的定位型钢上直至孔内的水泥土凝固。 ④型钢插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差。 ⑤若型钢插放达不到设计标高，可以慢慢提升型钢到适当高度，重复下插至设计标高，下插过程中始终使用经纬仪或线锤控制 H 型钢垂直度。 4 、 H 型钢插入深度控制 ① 根据高程控制点，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确定吊筋长度，在型钢两腹板外侧焊好吊筋（焊 Φ12 筋），误差控制在 ±5cm 以内。 ②利用型钢顶端 200mm 处孔径 100mm 的中心圆孔，装好吊具和固定钩，然后用吊机起吊 H 型钢放在型钢定位卡中，在相互垂直的两个方向用线锤校核垂直度，确保插入型钢垂直。 ③在沟槽定位型钢上设 H 型钢定位卡，型钢定位卡必须牢固水平，将 H 型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用经纬仪或线锤控制。 5 、 H 型钢成型 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。 H 型钢回收 1 、 H 型钢隔离措施 浇筑压顶圈梁（冠梁）时， H 型钢挖出 并清理干净露出部分 H 型钢表面的水泥土后，在扎圈梁（冠梁）钢筋前，埋设在圈梁中的 H 型钢部分腹板和翼板二侧必须先用泡沫塑料（厚度大于 3mm ）包裹。 2 、 H 型钢起拔 在施工前应进行型钢抗拔验算与拉拔试验，以确保型钢的顺利回收。 待圈梁（冠梁）达到设计强度且地下主体结构施工完成后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁（冠梁）为反梁，起拔回收 H 型钢；起拔过程中始终用吊车吊提住顶出的 H 型钢，千斤顶逐段顶升将型钢拔出桩体。 H 型钢拔出见图。 吊车配合 油压千斤顶 3 、 H 型钢回收后注浆 注浆选用 φ10mm 钢管顺水泥土壁插入桩底，钢管采用焊接。注浆材料采用细砂掺加 0.5 ～ 1.0 ％高效减水剂及 3 ～ 7 ％膨润土，水灰比控制在 0.7 ，通过高效减水剂及膨润土调整水泥砂浆的流动性。注浆时采用压力不小于 1.0MPa 的注浆泵。 施工中常见的问题及对策 1 、施工中常见的问题 （ 1 ）施工场地松软桩机行走不稳，或导槽开挖较深而沟壁不稳导致搅拌桩机倾斜，影响搅拌桩垂直度； （ 2 ）有较多的地下障碍物无法施工； （ 3 ）在土性为中密以上的沙层中施工，若搅拌桩长度超过 18m 的极易发生埋钻事故，而且钢桩凭自重不能插到设计深度； （ 4 ）型钢加工的垂直度较难控制，容易变形。 1 、常见问题的处理方法及措施 （ 1 ）认真做好 “ 三通一平 ” 和围护桩的定位测量工作，确保钻机的行走路线和地表的坚实度； （ 2 ）导槽沿线的地下障碍物必须清理干净，有必要时进行换填，当障碍物清理范围和换填范围较大时，应出具专项施工方案，同时调整 SMW 桩的施工参数，以确保桩体的施工质量和施工安全； （ 3 ）在厚度较大且中密的粉细砂层中施工之前，应根据当地经验适当调整钻机和注浆泵型号做到动力足够、注浆压力高、动力头分级启动，必要时调整空压机型号、钻杆螺旋片形式及钻头型号，在不影响桩体强度的前提下，适当掺入占水泥用量 2%-5% 的优质膨润土，快钻慢拔，基本上能避免埋钻事故发生。 （ 4 ）单根型钢无法满足时需要现场拼装，因此现场需要浇注（加工）固定的台座，配备专职焊工和吊机，控型钢接头焊接质量，确保型钢成型质量； 2 、停机、停电机械故障处理方法及措施 由于施工现场特殊因素造成停电、设备故障，排除故障时间过长造成断桩，空桩，及插入型钢困难等局面，采取以下措施： 发生意外停机事件，将钻杆提高 100cm ，重新搅拌，防止出现断桩或夹层现象，若两桩咬合超过 24 小时，则第二根桩采用增加 20% 浆量，或采用加桩。 当 H 型钢不能完全靠自重完全下插到位时，采用挖掘机进行送压或采用振动锤振动下沉使型钢插到设计标高。当上述方案失败时，割除露出地面部分的型钢，在外侧加一幅水泥土搅拌桩，加插型钢作强度补偿。在长时间停工后恢复施工时，应在外侧加作一幅单排水泥土搅拌桩，以防止内档因时间过长造成新老搅拌桩接触面的缝隙漏水。 3 、施工冷缝处理方法及措施 施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，为保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约 2Ocm 左右。如图右 4 、渗漏水处理方法及措施 开挖阶段，一旦发现围护结构有漏点，及时进行封堵。具体采用以下两种方法补漏： （ 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： 1) 配制化学浆液。 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) 注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。 建议施工参数： 注浆压力： 0.3—O.8Mpa ；注浆流量： 25—35 L ／ min ；注浆量： O.375 m3 ／延米 ； 浆液配比： A 液：水：水泥：膨润土：外掺剂＝ O.7 ： 1 ： O.03 ： O.03 （水泥选用普通硅酸盐水泥标号为 425 ＃） B 液：水玻璃选用波宽度为 35 — 40 。 bl A 液： B 液＝ 1 ： 1 ；初凝时间 45 秒；凝固强度 3 — 4 Mpa ／ 2h 5 、遇孤石的处理措施 在桩机成桩过程中如遇孤石则采用加水冲击，提高水泥掺量的方法，若孤石较大无法冲脱，则采用扩大桩径或加桩补强的施工方法。 6 、垂直度控制及纠斜措施 准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，在其后面补作加桩。 7 、断桩、开叉等的补救措施 在基坑开挖中发现 SMW 工法有断桩、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，钢板与工法型钢满焊。 8 、 smw 桩的测试与补救措施 施工中采用工字钢，对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑，其表面平整度控制 1 ‰ 以内。型钢表面应进行除锈，并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。且搅拌桩顶制作围檩前，事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离，以利拔桩；型钢焊接应先进焊接的拉拔试验，焊接必须满足规划要求。 9 、 smw 工法与地墙接头的防渗措施 由于 SMW 桩接头处搅拌不密实、接头处土体强度不能达到设计要求，存在严重质量隐患，易产生大规模涌水、涌砂现象；在地下墙围护与 SMW 桩围护接头采取以下技术措施： （ 1 ）在与地下墙接头处的桩增加水泥浆量，提高水泥掺量，施工中严禁冲水下沉，做到四提四搅。 （ 2 ）开挖前在地下墙与 SMW 桩接头处外侧作 φ700 旋喷桩止水帷墙，起止水和补充加固土体作用；开挖过程中，一边开挖一边从上到下在内侧采用 t=12mm 的钢板将 SMW 工法中靠近地下墙的第一根型钢与地下墙主筋焊接，焊接要求为满焊，钢板背后空隙用快速水泥封堵。 质量控制标准与控制要点 1 、控制标准 （ 1 ）焊接 H 型钢焊缝质量应符合设计要求和现行行业标准 《 焊接 H 型钢 》YB 3301 和 《 建筑钢结构焊接技术规程 》JGJ81 的有关规定。如图： （ 2 ） H 型钢插入允许偏差应符合表 （ 3 ）水泥土搅拌桩成桩质量检验标准应符合表 2 、控制要点 （ 1 ）施工技术措施 （ 1 ）严格控制钻管下钻、提升的速度（下沉速度为 1m/min ，提升为 2m/min ）。压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层；发生管道堵塞，立即停泵处理，待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉 1.0m 后方能注浆，等 10 ～ 20 秒恢复向上提升搅拌，以防断桩。 （ 2 ）严格控制按设计要求配置浆液，控制水灰比和搅拌时间，注浆时控制注浆压力和注意注浆速度。浆液不能发生离析，为防止灰浆离析，注浆前必须搅拌 30 秒再倒入存浆桶； （ 2 ）施工过程质量控制 孔位放样误差小于 2cm ，钻孔深度误差小于 ±10cm ，桩身垂直度按设计要求 <5 ‰ ，施工前按照设计搅拌桩边线外放 l00 ～ 200mm 进行定位放样，以确保围护结构内尺寸。 严格控制浆液配比，做到挂牌施工，并配有专职人员负责管理浆液配置。严格控制钻进提升及下沉速度，下沉速度不大于 lm ／ min ，提升速度不大于 2m ／ min 。 施工前对搅拌桩机进行维护保养，尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。设备由专人负责操作，上岗前必须检查设备的性能，确保设备运转正常。 开钻前用桩架垂直度指示仪调整桩架垂直度，并用经纬仪进行校核。 场地布置综合考虑各方面因素，避免设备多次搬迁、移位。 以减少搅拌和型钢插入的间隔时间，尽量保证施工的连续性。 严禁使用过期水泥、受潮水泥，对每批水泥进行复试合格后方可使用。 （ 3 ）确保桩身强度和均匀性要求 （ 1 ）施工中应严格控制每搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，并用比重仪随时检查水泥浆的比重。 （ 2 ）土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和。 （ 3 ）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。 （ 4 ）压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，后台供浆应连续进行，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。 （ 5 ）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 0.5m 后继续注浆和恢复搅拌，以防断桩发生。 （ 4 ）插入型钢质量质量保证措施 （ 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要求后，进行下插 H 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 H 型钢前要检查型钢的平整度，确保型钢顺利下插。 （ 3 ）型钢插入前必须将型钢的定位设备准确固定，并校核其水平。 （ 4 ）用水准仪检查地面标高、用吊筋控制 H 型钢的顶标高，保证 H 型钢的插入深度。 （ 5 ）实验检测 桩体达到龄期后按规范要求取芯检测其抗压强度应符合设计强度。 水泥土搅拌桩要求 28 天无侧限抗压强度 qu≥1.0MPa ，渗透系数不大于 10 cm/s 。 垂直抽芯：检验均匀性（ 3 天取芯）； 检测强度（ 28 天、 60 天、 90 天）取芯率应大于 90 ％； 抽芯位置：咬合部位（不少于 3 孔）； 水平抽芯：检查均匀性（一般在隧道或洞门处不同地方钻 6 ～ 9 个孔，观察和测量渗水情况，不做强度实验）； 倾斜抽芯：检查桩间搭接情况； 谢谢！再见