改进型SMW工法桩施工方案.docx
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改进型SMW工法桩施工方案
邱家村泵站SMW工法桩施工方案
孙克军
1.工程概况
（1）工程概述
本工程为邱家村泵站改造工程，拟拆除原有邱家村上闸首及其泵站，原址重建邱家村东泵闸，工程采用一座泵站和一座闸站相结合，泵站安装一台单向潜水贯流泵，规格型号为1400QGL-160，排涝流量4m³/s、换水流量5m³/s；闸孔宽6m，闸门采用下卧式钢闸门结构，闸门启闭机采用卷扬式启闭机（配减速机）；对现有管理用房进行改造。
由于本工程泵、闸室段基坑土方开挖深度达到7.3m，因靠近桂花公园内城墙及景区绿化等，无法放坡开挖，需采用基坑支护处理。
设计院设计以SMW工法桩（双排Φ600@500水泥高压旋喷防渗桩内插450*200*12*18mmH型钢，长10m）作为闸室、泵室段基坑支护，挡墙段基坑支护采用套打20a钢板桩支护（桩长6m，支护长度暂计50m）。
桩位平面布置如下：
图中所示支护一[20a槽钢支护，支护二为双排Φ600@500水泥高压旋喷防渗桩内插450*200*12*18mmH型钢，长10m的SMW工法桩。
（2）SMW工法桩相关技术参数及要求
高压旋喷桩水泥掺入量及施工工艺参数由试桩试验进行确定，无侧限抗压强度和墙体渗透系数满足设计及施工规范的要求。
为了确保施工期城墙安全，布置双排Φ600@500水泥高压旋喷防渗桩内插450*200*12*18mmH型钢，长10m，做基坑支护桩，墙体垂直度符合设计要求，完工后作为永久性建筑物，型钢不回收。
图1.2SMW工法桩支护断面图
2.施工控制难点分析
（1）高压旋喷施工难点
1）桩孔位置及垂直度的控制措施
桩位平面位置采用检定合格的经纬仪或全站仪，由施工专业测量人员进行放样，并报验监理，复验合格后进行桩机定位。
高压旋喷桩垂直度控制采用施工钻进过程控制，桩机前面、侧面各架设一台经纬仪对钻杆垂直度随钻进钻杆随时调整校正，使垂直度控制在设计范围内。
2）桩长控制措施
高压旋喷桩桩长控制采用钻杆与现有地面标高进行控制，钻杆进行编号，每节钻杆的长度，钻至设计桩底高程后，根据桩顶高程计算余下钻杆的长度进行控制。
计算式：
Ly=LZ-（GX-GSD）
LY:
余下钻杆长度LZ：
使用编号钻杆的总长度
GX:
现有地面高程GSD:
设计桩底高程
3）水泥用量控制措施
每根桩的设计水泥用量=设计单根桩体体积×单位体积设计水泥掺入量（试桩时水泥掺入量）。
4）桩身均匀性控制
高压旋喷桩的提升钻杆喷浆速度匀速，并符合施工规范要求；
高压旋喷桩喷射压力的控制以及用浆量的控制在规定范围内。
（2）内插型钢垂直度控制
本工程使用FF450型打桩机进行起吊H型钢，使用两台经纬仪对型钢内插过程中前后左右随时进行垂直度的控制。
3.施工方案的选择
3.1施工方案的对比分析
我们根据现场实际情况，考虑SMW工法桩施工两种施工方案的优劣对比，优选出能解决该工程适用的施工方案。
各方案比较如下：
表3.1施工方案对比分析
序号
施工方案
施工方法概述
工艺环境因素
优势
劣势
结论
方案一
三轴水泥搅拌桩加型钢
先进行三轴水泥搅拌桩施工然后进行型钢内插施工
施工工艺成熟，支护效果好、防渗效果较好。
施工场地需要较大空间，否则施工无法展开。
现场施工进场道路及现场比较狭窄，无法大型机械进退场。
不可行
方案二
高压旋喷桩加型钢
先进行双排两根旋喷桩施工然后进行型钢内插
施工机械设备占地较小，便于狭小施工场地施工
高压旋喷通过喷嘴空气流、水泥浆流压力对土体切割搅拌水泥与土，搅拌均匀性不充分，防渗效果不佳。
可行
通过以上二种方案的对比分析，我们认为方案二为最佳选择，即高压旋喷加内插型钢支护。
3.2施工工艺流程
高压旋喷桩内插型钢施工工艺流程如图3.2所示。
图3.2施工工艺流程图
3.2.1施工准备操作要点
（1）SMW工法桩施工前，必须对原材料符合性检查，并报验批准后实施。
（2）高压旋喷机、配套机械和型钢打桩机进场后，检查验收并报验。
（3）高压旋喷桩施工前进行试桩试验，确定施工参数及水泥掺入量。
（4）对施工现场操作人员以及管理人员进行三级教育培训，考核合格方可进场。
（5）由于SMW工法桩属特殊施工过程，需要编制特殊过程控制作业指导书，并对进场工人进行技术技能培训，符合条件后上岗。
3.2.2测量放线操作要点
（1）测量方法
本工程测量放样，平面位置采用徕卡全站仪或经纬仪进行测控；高程采用DSZ2进行测量控制。
（2）施工测量依据
1）《苏州市城市中心区清水工程—活水扩面控导工程邱家村泵站改造工程》工程设计图；
2）《水利水电工程施工测量规范》SL52-2015。
（3）配备测量仪器如下：
本工程采用的测量器具主要如下：
全站仪
LAICA
型号
1000
2秒级
经纬仪
J2
型号
T2
1秒级
水准仪
DSZ2
型号
B1
精密
棱镜
SOKKA
型号
APS12
钢卷尺
50m&30m
（4）测量控制措施
1）加设加密桩
首先，导线控制点和高程控制点进行加密，便于施工过程中，对结构物中心线、轴线以及高程测量。
2）水准控制测量
施工测量工程师施工前对勘察设计院提供的水准高程进行复核，并对复核结果进行报批。
3）高程控制测量
根据已知高程点，对工法支护桩的桩顶高程测量控制、通过钻杆长度控制孔底高程。
3.2.3导槽开挖控制
根据测量放样的支护桩的平面位置，采用挖掘机和人工配合开挖高压旋喷桩导槽，导槽的深度和宽度根据旋喷桩直径以及水泥浆置换土量的多少来确定。
3.2.4桩位精准放样
根据提供的基准点，进行放样定位。
3.2.5高压旋喷桩施工
本工程工法桩桩旋喷桩桩长11m，型钢长10m；旋喷桩采用双管法进行，双排φ600mm@500mm，横向内插型钢；高压旋喷桩工程数量260根，型钢130根，支护长度65m。
（1）施工工艺流程
（2）准备工作
1）桩位测放
桩位采用全站仪进行测放，桩位采用小木方打入土内，并在木桩顶用红漆标点或用铁钉标志。
2）平整场地
根据桩位测放情况，由于施工区位于桂花公园绿化区域场地起伏不平，需进行整平，便于钻机架设、行走。
3）对旋喷桩钻机、水泥浆搅拌机、输浆泵设备进行联合调试，确保整套设备运转正常。
4）根据现场实际情况布置泥浆沟或泥浆坑，采用人工进行清理。
5）材料定购、复试
施工前，对水泥供应商进行筛选，选择质量过得硬、信誉好的供应商，进场水泥进行复试，合格后使用。
（3）施工方法
1）钻机就位
移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。
就位后，首先进行低压（1MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
钻机下行走采用大方木垫底，方木布置在在钻机钢管行走两侧，保证钻机平衡稳定，钻机就位后，钻头对准桩位，钻杆进行垂直度调整，符合要求后，用锲块在行走钢管两侧固定，防止施工过程移动。
由于施工过程中，为防止地基不均匀沉降，及时调整钻机平台、钻杆的垂直度符合设计及施工规范要求。
钻机就位调整
2）浆液制备
本工程浆液材料使用水泥和水，水泥采用P.O42.5级普硅，水采用河水，水质符合《混凝土拌和用水标准》的规定，桩身水泥掺量符合设计要求（20%），将浆液配制用量牌挂在明显位置，在搅拌桶设置放水刻度线，后按配比放入对应量的水泥。
桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。
首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，浆液搅拌均匀后，质检员检查浆液的比重，防止放水泥人员少放水泥。
检查符合要求后，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。
现场管理人员在每根桩施工完成后，检查该桩的水泥用量是否符合水泥掺量要求，不符合要求作返工处理。
3）钻孔、插管
采用旋喷注浆管进行钻孔作业，钻孔和插管二道工序可合而为一。
当第一阶段贯入土中时，可借助喷射管本身的喷射或振动贯入。
其过程为：
启动
钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。
4）喷浆施工
喷嘴直径根据设计要求进行制作加工，保证喷嘴喷浆压力符合设计要求，能够切割土层，钻杆旋转速度以及提升速度均能够满足设计图纸及施工规范要求。
喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（30～40MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。
自下而上边旋喷边提升，直至达到预期的加固高度后停止。
施工主要参数:
浆液喷射压力大于30Mpa、注浆流量80-120L/min、提升速度0.12-0.25m/min、旋转速度20r/min,具体参数将根据试桩结果而定。
喷浆施工过程中，根据实际情况，对试桩设定的各项施工参数进行微调，对于断桩、停电、机械故障等特殊情况，现场施工员应实时填写施工报表。
5）桩头部分处理
当旋喷管提升接近桩顶时，从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。
6）清洗
一根桩喷浆完成后，需对管路进行清洗，清洗至高压旋喷桩机喷头喷出清水为准。
向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。
并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
（4）质量控制与检测
1）桩位准确；轴向偏移不大于50mm，横向偏移不大于50mm；孔垂直度偏差控制在0.5%桩长内，孔径以喷管能就位为准，要保证孔口地面高度不使地表水进入孔内，成孔平面位置的偏差<5cm，桩轴线垂直度度偏差<1%，成桩与建筑物间隙不大于5cm。
2）施工前应检查原材料的质量和机械的工作性能、各种计量设备（主要是水泥浆液流量计）的完好程度，旋喷使用的水泥采用42.5的普通硅酸盐水泥,一般水泥浆水灰比为1:
1~1.5:
1,稠度大,流动缓慢,喷嘴易堵塞,增加排除故障时间,影响施工进度；稠度过小,对强度有影响,为消除离析现象,加入水泥用量的3%的粘土及0.9%的碱,浆液应在旋喷前1小时内配制,需滤去硬块、砂石等腰三角形杂物,以免堵塞管路和喷嘴，确保灌孔水泥浆的水灰比不小于1：
1；
3）施工采用钻机将喷浆孔钻至设计深度，不得以射水法成孔，不得超度扩孔，注浆管分节提出来升的搭接长度不小于200mm。
4）施工主要参数控制:
浆液喷射压力大于30Mpa、注浆流量80-120L/min、提升速度0.12-0.25m/min、旋转速度20r/min。
喷浆过程中，密切注意冒浆量，如冒浆量出现异常，将查明原因，并采取相应措施。
5）起吊应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，成桩控制注浆机具的提升速度和次数，使得成桩连续均匀，以控制注浆量，保证桩体均匀，同时泵送浆液必须连续。
为避免形成旋喷桩上粗下细的形状，可采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施。
6）工作完成，采用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道，以免残渣堵塞管道；对于加固土体顶部出现的收缩凹穴及时采用水灰比0.6-1的水泥浆补灌,并防止泥土杂物进入。
7）防止孔间串浆，跳打间距控制在1.5m以上，待24小时后再施工相邻孔位。
8）做好施工现场记录。
3.2.6H型钢的制备及插入：
（1）、由于本工程SMW工法桩H型钢插入后无需回收，支护桩作为永久性工程的一部分，因此H型钢无需涂抹减摩剂。
型钢施工设备采用FF450型打桩机。
（2）、工程使用的H型钢长10m，重量约1.3t，可直接利用打桩机抓手抓住起吊。
但为了安全起见，在型钢一端距端部30cm处开一圆孔，直径5cm，型钢起吊时，工人用钢丝绳加卸甲拴住，防止滑脱。
（3）、由于SMW工法桩桩顶不设置冠梁，因此H型钢插入到位后，无需清除桩头水泥浆土，挖掘机不用翻沟槽浆土，特殊情况需要时，对碰撞的型钢进行矫正。
（4）、SMW工法内插型钢质量标准
序号
项目
允许偏差或允许值
检验方法
1
型钢长度
±10mm
用钢尺量
2
型钢垂直度
＜0.5%
经纬仪检查
3
型钢插入标高
±30mm
水准仪检查
4
型钢插入平面位置
±10mm
用钢尺量
（5）插入型钢
高压旋喷桩每左右位置喷射完成2根桩后，用经纬仪控制，待安装型钢定位卡，现场FF450型打桩机及时起吊，对准位置，H型钢靠自重缓慢下沉，10-15min后，无法到位的桩体进行振动锤击至设计桩底高程，沉入过程控制桩体垂直度符合设计要求。
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