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smw工法桩施工方案8700
黄浦江上游水源地连通管工程C4标
SMW工法桩施工方案
编写：
审核：
审定：
上海城建市政工程（集团）有限公司
黄浦江上游水源地连通管工程C4标项目经理部
二○一五年三月
1工程概况
1.1SMW工法搅拌桩概况
本工程SMW工法搅拌桩主要用于13#和15#顶管井周围泖岛公路的保护措施，尽量减小施工过程中对泖岛公路的影响。
三轴SMW水泥搅拌桩直径850mm，间距600mm，搭接长度≥250mm，水泥掺量20%，内插H700×300×13×24型钢间距1200mm，深度至搅拌桩桩底上方50cm。
各顶管井周围桩顶标高为地面标高，桩底标高为沉井刃脚下2.0m，水泥掺量为20%。
详见下附图1-1和1-2及附表1-1。
图1-115#工作井SMW工法搅拌桩平面布置图
图1-215#工作井SMW工法搅拌桩剖面关系图
表1-1SMW工法搅拌桩环境保护范围
井号
位置
桩顶标高
（m）
桩底标高
（m）
备注
13#
沉井外侧3.3m
3.00
-16.00
泖岛公路及信息管线保护
15#
沉井外侧3.3m
3.00
-16.00
泖岛公路及信息管线保护
1.2地质概况
经勘察查明，在本次勘察深度范围（最深65.0m）内的地基土为第四纪全新世Q34～上更新世Q22的沉积层，主要由填土、粉性土、淤泥质土、黏性土、砂性土组成。
根据地基土沉积年代、成因类型及物理力学性质差异，将场地沿线65.0m深度范围内土层划分为10个主要层次，其中①、②、③、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨层分别根据各自的土层特性分为若干亚层。
各土层性质及分布情况见表2.2-1《地层特性表》所示。
各层组组成、特征描述见下表：
表1-2地层特性表
层序
土层名称
静探Ps值（MPa）
重度γkN/m3
直剪固快试验强度
（峰值均值）
承载力
设计值fd（kPa）
井壁摩阻力
渗透系数建议值）
C（kPa）
Φ（º）
（KPa）
K（cm/s）
②1
粉质黏土
0.61
18.3
19
19.0
75
16
2.0E-6
②3
粘质粉土
1.37
18.6
6
31.0
90
18
1.0E-4
③1
淤泥质粉质黏土
0.44
17.8
14
18.5
55
12
2.0E-6
③3
黏土
0.54
17.5
13
13.0
60
15
4.0E-7
⑥1-1
粉质黏土
2.30
19.6
37
19.5
130
25
2.0E-6
⑥2
砂质粉土
4.06
18.7
5
32.5
135
20
3.0E-4
⑥3
粉质粘土
夹粉性土
1.33
18.2
23
20.0
90
18
3.0E-6
⑥4-1
粉质黏土
2.95
19.6
40
20.5
140
25
2.0E-6
1.3水文条件
上海地区与工程建设密切相关的地下水主要为第四纪地层中的潜水、微承压水和承压水。
潜水赋存于浅部地层中，潜水水位埋深一般为0.3m～1.5m，水位受降雨、潮汛、地表水及地面蒸发的影响有所变化，年平均水位埋深一般为0.5m～0.7m；当大面积填土时，潜水位会随地面标高的升高而上升。
微承压水赋存于全新统地层中下部的粉性土或砂土中，呈不连续分布，局部与承压水连通，其水位低于潜水位，呈周期性变化，水位埋深约3m～11m.
承压水赋存于上更新统地层中的粉性土或砂土中，其水位低于潜水位，呈周期性变化，水位埋深约3m～12m，不同区域其水位有较大变化。
地下水的温度，在地表下4m深度范围内受气温变化影响明显，4m以下水温受气温变化影响小，一般为16℃～20℃。
2施工部署
2.1施工区段划分
本工程共有13#及15#工作井需要对泖岛公路进行工法桩隔离保护，故划分为2个施工区。
2.2施工步骤
根据现场条件结合本工程特点，沉井施工前，先施工SMW工法围护桩，待沉井施工结束且沉降稳定之后，拔除型钢，并及时进行洞口加固施工。
2.3施工场地布置
施工场地布置按照文明施工的要求及工程进度的总体安排，并根据场地的实际条件，合理安排水泥桶仓、浆液搅拌站、弃土堆场、型钢制作场（含材料堆放场）、工具房等。
2.4主要施工机械设备
表2-1主要施工机械设备配置表
序号
机具名称
型号规格
单位
数量
用途
1
多轴钻孔机
ZKD85-3型
台
1
SMW围护桩
2
履带起重机
DH500
台
1
吊运H型钢
3
反铲挖掘机
Sh120
台
1
弃土翻挖及弃土装车
4
空压机
VC-9.0/7
台
1
SMW围护桩
5
自动搅拌系统
台套
1
拌制浆液
6
压浆泵
200L/min
台
3
SMW围护桩及洞口加固
7
电焊机
硅整流
台
4
焊接
8
氧气、乙炔设备
套
2
气割
9
潜水泵
0.6KV
台
2
排水
10
浆液比重计
台
1
浆液检测
11
全站仪
LeicaTC2002
台
1
测量放样
12
水准仪
S3
台
1
测量放样
2.5劳动力组织计划
主要施工人员安排见表2-2。
表2-2劳动力计划表
施工项目
工种
数量
SMW工法围护桩
SMW工法工长
1人
SMW工法操作工
2人
起重指挥
2人
机械操作工
2人
电工
1人
电焊工
4人
吊车司机
2人
浆液配制工
3人
挖机司机
1人
辅助工
3人
合计：
21人
2.6管理网络图
项目经理：
田晶
工程师：
马建峰
项目副经理：
王志刚
物资部
王
冶
安全科
沈吉曙
质量科
雷培嘉
技术科
马建峰
施工科
江顺浩
商务部
王志刚
图1-3SMW工法桩施工管理网络图
3施工方案
3.1SMW工法施工流程图
本工程SMW工法搅拌桩施工流程图见图3-1。
图3-1SMW工法搅拌桩流程图
3.2SMW工法搅拌桩施工方法
1、测量放样
以业主提供的水准点及测量控制网进行引测，按图放出围护结构轴线和高程引测，设立临时控制桩，并做好有效保护。
2、障碍物清理
因该工法要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物进行清理，以保证施工顺利进行。
3、SMW工法搅拌桩施工步骤
本工程SMW工法搅拌桩施工步骤见图3-2。
图3-2SMW工法搅拌桩施工步骤图
（1）开挖沟槽
为清除妨碍成桩施工的杂填土和安置导向型钢架，须用挖机开挖出1.2m宽的沟槽，深度应达到杂填土底部。
（2）定位型钢放置
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。
（3）三轴搅拌桩孔位定位
将三轴搅拌桩头中心位置在定位H型钢表面划线定位，以此定位搅拌桩机，定位偏差小于1cm。
（4）SMW工法施工
1）施工参数
定位后开动桩机使钻头下沉，同时注入水泥浆，到达设计桩底标高后作重复搅拌注浆（钻头上下各一次），随后钻头提升，仍保持同步注入水泥浆液。
主要施工技术参数见表3-1。
表3-1SMW工法搅拌桩参数表
编号
技术参数
数值
备注
1
水泥掺量
20%
2
供浆流量
140～160L/min
3
水灰比
1.5
水泥42.5
4
注浆压力
1.5～2.5Mpa
5
下沉速度
0.5～0.8m/min
6
上提速度
0.5～1.5m/min
7
泥浆比重
1.37
泥浆比重计
2）施工顺序
三轴水泥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，保证墙体的连续性和接头的施工质量，以达到止水的作用。
本次连接方式采用间隔式双孔全套复搅式连接。
图3-3SMW工法桩施工顺序示意图
3）桩机就位
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，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应小于5cm。
搅拌下沉
启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。
注浆、搅拌、提升
开动灰浆泵，待纯水泥浆到达搅拌头后，按计算要求的速度提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和原地基土充分拌和，直提升到离地面50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。
重复搅拌下沉
再次将搅拌机边搅拌边下沉至桩底设计标高。
重复搅拌提升
边搅拌边提升（不注浆）至自然地面，关闭搅拌机位。
4）搅拌及注浆速度
①三轴水泥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，下沉速度不大于0.8m/min，提升速度不大于1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆，并做好原始记录。
②制备水泥浆液:
在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前应进行浆液的搅制，水泥浆液的水灰比控制在1.5。
5）H型钢插放
三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢，采用插一跳一形式。
型钢应预涂减摩剂，以便回收。
图3-4SMW工法桩内插型钢平面布置图
①起吊前在距H型钢顶端0.2m处开一个中心孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用50t吊机起吊H型钢，必须保持垂直。
②在槽沟定位型钢上设H型钢定位卡固定，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并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，用线锤或经纬仪控制垂直度，垂直度应小于3‰。
③当H型钢插放到设计标高时，用吊筋将H型钢固定。
溢出的水泥土必须进行处理，控制到一定标高，以便进行下道工序施工。
④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。
6）报表记录
施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确。
7）每天要求做一组试块，试样宜取自最后一次搅拌头提升出来的附于钻头上的土，试块制作好后进行编号、记录、养护，到龄期后送实验室做抗压强度试验。
8）SMW工法施工技术要点
①严格控制设计要求配制浆液。
②土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆液均匀拌和。
同时为了加速和减少对周边地层影响，搅拌时可接入压缩空气进行充分搅拌。
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水泥土搅拌桩施工时，不得冲水下沉，钻头提升速度不得大于1.5m/min，其垂直度偏差不得超过0.5%，相邻两桩施工间隔不得超过24h。
⑤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。
发现管道堵塞，立即停泵进行处理。
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秒后恢复正常搅拌，以防断桩。
⑥对溢出的泥土及时采用内驳车运到施工现场集土坑内，临时集中堆放，待达到一定强度后方能在组织土方外运。
⑦H型钢要确保垂直度和平整度，不允许出现扭曲现象，插入时要保证垂直度。
插入H型钢若有接头，接头应位于开挖面以下，且相邻两根H型钢接头应错开1m以上。
⑧对需拔出回收的H型钢插入前须涂减摩剂，型钢拔出后应及时用水泥砂浆灌注密实。
（5）H型钢回收
在围护结构完成使用功能后，设备进场对H型钢进行拔除回收，回收后经过整形保养，可重复使用。
主要拔除设备有两台200t液压千斤顶、一台液压油泵、一台15t吊车以及专用顶升夹具装置等。
液压千斤顶冲程1.5m，对H型钢进行反复顶升，至到用吊车将H型钢拔除。
并用水灰比为0.5的水泥砂浆自流充填H型钢拔出后的空隙。
拔型钢机械示意图详见图3-3。
图3-5拔型钢机械示意图
3.3SMW工法施工质量保证措施
1、由专职测量人员负责测量放线及桩位的定位；
2、桩机必须端正、稳固、水平，用经纬仪或线锤保持其垂直度；
3、浆液配制必须按规定的配合比进行配制；
4、为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好下沉提升速度。
下沉不大于0.8m/min，提升不大于1.5m/min。
若出现堵管、断浆等现象，应立即停泵，查找原因进行处理，待故障排除后须将钻井具提升或下沉1m方能喷浆，以防止断桩；
5、对溢出的泥土应及时处理，以保证SMW工法的硬化及下道工序的施工。
3.4SMW工法质量检验标准
1、H型钢验收标准见表3-2。
表3-2H型钢验收标准
实测项目
允许偏差mm
长度
±10mm
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
型钢扰度
10mm
2、H型钢安装验收标准见表3-3。
表3-3H型钢安装验收标准
序号
实测项目
允许偏差
检查方法
1
型钢定位轴线
±20mm
钢尺测量
2
型钢底标高
-30mm
水准仪测量
3
型心转角
3°
量角器测量
4
垂直度
≤1/200
经纬仪或铅垂
3、搅拌桩桩体验收标准见表3-4。
表3-4搅拌桩桩体验收标准
序号
实测项目
允许偏差
检查方法
1
桩底标高（mm）
50
测钻杆长度
2
桩位偏差（mm）
50
钢尺测量
3
桩径（mm）
±10
钢尺测量
4
桩体垂直度
≤1/200
经纬仪或铅垂
（1）桩顶标高和桩深应满足设计要求；
（2）水泥浆灌入量要有严格保证，无异常过少现象；
（3）H型钢的间距（平行基坑方向）偏差：
L±5cm（L为型钢间距）；
（4）H型钢的保护层（面对基坑方向）偏差：
s±5cm（s为设计保护层厚度）。
4、成桩过程中对水泥土取样，制成标准试块，取样数量为每台班1根桩，每根桩不少于2个取样点，每个取样点制作3件试块。
5、搅拌桩桩体在达到龄期28天后，进行钻孔取芯测试其强度，其抗压强度不应小于1.0MPa，检查桩的数量不少于已完成桩数的2%。
4质量、安全、文明施工及环境保护控制措施
4.1施工质量控制措施
4.1.1原材料质量管理保证措施
1、赋予质量业主工程师一票否决权：
凡是进入工地的原材料，必须经过质量业主工程师的检验，凡是质量业主工程师认为不合格的原材料，一概拒收退货，不准用于工程；
2、在采购订货前就控制好原材料质量：
在原材料采购订货前，先看样品和产品说明书，必要时对样品作化验或试验，不合格的原材料不订货，防止伪劣产品进入工地；
3、原材料进库检验：
对准备进库的原材料要查明是否有厂家的产品合格证，无合格证的不进库；同时要分次抽验原材料，不合格的坚决退货，杜绝伪劣产品混进仓库；
4、原材料进库保管：
对已进库的原材料要分门别类按日期编号，按要求存放保管，把易锈、怕淋、怕晒的材料放置在干净、干燥的库房中；
5、对于地方材料，采购前应经过试验，不合格的材料不能订货；
6、在已采购的材料、设备生产期间，请专门的机构检验产品质量。
若有需要，施工单位应提交与合同有关的设备服务供应商提供的两份质保书。
4.1.2施工机械、设备质量管理保证措施
1、机械、设备管理
（1）在满足施工技术要求情况下，使机械设备的燃料、动力消耗最少，生产率最高；
（2）采用合理的技术管理和完善的技术保养，使机械设备经常处于正常状态，工作中经久耐用，不出故障。
2、维护与保养
（1）在机械设备进场安装使用之前，首先按产品规范进行验收，发现问题应及时交涉解决，并作详细验收记录，办理好必要的移交手续；
（2）定期对机械设备有计划地进行清理、润滑、调整、紧固、排除故障、更换磨损失效的零件，使机械设备保持良好的状态；
（3）冬季气温低，为保证机械设备的正常运转，机械的驾驶室做好保暖工作，润滑剂采用不浓化类型。
采用液压操纵的机械设备，低温时用变压器油代替机油和透平油，不能用甘油。
3、定期调整
机械设备零部件长期使用后，会造成间隙增大，螺丝松脱，以至丧失精度。
因此定期进行调整，恢复零件间的配合，恢复零件几何轴线的正常位置。
4、正确运输
采用平板拖车或汽车运输，在工地范围内亦可靠机械本身动力自行行走。
5、修理
按计划、规定对设备进行大修、中修和小修，并把保养修理情况记录下来。
4.1.3工法围护质量管理保证措施
为避免对附近及沿途构筑物、建筑物、管线等影响，在基坑周边采用的SMW工法围护，减小沉井对周边环境的影响。
加固措施的质量关系到工程整体的质量，是其它地下工程其它质量的保证。
SMW工法围护质量管理保证及创优措施如下：
（1）SMW工法桩所用材料、H型钢均经过项目部按照物资管理规定，检查后方可使用；
（2）预搅：
土应完全预搅切碎，以利于同水泥浆均匀搅拌；
（3）水泥浆不得离折：
水泥浆要严格按设计的配合比配置。
建议水泥浆应在搅拌机中不断搅动，待压浆前才缓缓倒入集料斗中。
因故搁置超过2小时以上的拌制浆液，应作为废浆处理，严禁再用；
（4）确保加固强度和均匀性：
压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能发生堵塞。
严格按设计确定的数据，控制喷浆和搅拌提升速度，误差不得大于±10cm/min。
控制重复搅拌时的下沉和提升速度，要保证加固范围内的每深度得到充分搅拌；
（5）保证桩的垂直度、搭接长度及桩径。
桩的垂直度（包括H型钢）不超过1%，布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不大于±10mm；
（6）应保证加固体的连续性，每一施工段应连续施工，相邻桩体施工间隔不得超过24小时；
（7）型钢按照工程图纸上所示的位置和尺寸垂直地插入。
H型钢平面度平行基坑方向±2cm，垂直基坑方向20mm，型钢形心转角≤3°；
（8）型钢表面涂有减摩隔离剂，避免型钢与水泥土的直接接触，减小起拔阻力；
（9）型钢表面涂刷隔离剂必须严格按照操作规程进行，严禁少涂、涂料开裂剥落等现象出现，现场施工员检查后方可插入；
（10）型钢起拔时要垂直用力，不允许出现倾斜起拔或侧向撞击型钢。
4.2施工安全控制措施
4.2.1用电安全
1、一切电器设备、架空线的安拆工作，必须由持证在职的电工跟班操作；
2、电工操作应按操作规程施工，上岗时必须携带必备的劳防用品；
3、配电柜及露天的配电箱必须安装漏电保护器并有防雨防水装置；
4、动力和照明必须严格分开，严禁电线随地乱拖现象，该架空必须架空，需埋地穿管的必须按规定办理；
5、经检查发现，操作前电器设备如电线、按扭开关、插座插头、漏电保护器等装置有损坏和失灵的必须严禁使用，待修整后确认安全方可投入使用；
6、普及职工安全用电和触电急救知识，清除隐患，杜绝事故；
7、严格用电管理制度。
4.2.2施工安全
1、施工人员进行现场必须正确戴好安全帽，严禁赤膊，穿拖鞋及带钉、易滑的鞋进入施工现场；
2、施工现场和其它危险的部位设立明显安全标志和分隔设施，夜间施工要有足够的明亮度，交叉路口、施工有危险地带两端设立纠察监护，防止闲人入内。
4.2.3设备操作安全
1、各种机械设备操作必须持证上岗，根据机械操作规定执行，严禁无证操作；
2、凡电动机械均按“三级管理二级保护”规定执行；
3、各种大型机械设备和中心型机具的保险装置、防护装置、限位装置齐全有效可靠，机械完好率必须达到85%以上，维修、保养、例保制度记录、防护标准等均由本单位机电部、工地主管人统一按国家部颁的规定和市建委、市劳动局的各种机械操作规程规定的实施，技术部门组织安全技术交底，安全部门定期进行检查监督。
4.3文明施工及环境保护控制措施
4.3.1文明施工保证措施
1、文明施工作为本工程的主要内容之一，以“方便人民生活，有利生产发展，维护市容整洁和环境卫生”为宗旨进行施工生产。
2、进入施工现场人员必须佩带安全帽，扣好安全扣，服装统一，佩带胸卡；
3、认真做好施工便道及施工场地的养护管理工作，设立专人专业维护；
4、施工场地采取全封闭隔离措施，工地主要出入口设置交通指示标志和警示灯，保证行人和车辆安全；
5、建立专职保洁队，专门进行进出车辆、道路及大门的保洁工作，并建立健全整套文明施工内业资料管理系统，做到字迹清楚，记录准确，层次分明；
6、施工现场设置明沟集水池为主的临时排水设施，施工污水经明沟引流，集水池沉淀滤清后，间接流入下水道。
集水池定期进行清理；
7、在道路上运送材料、渣土等设专人跟班，及时清除干净；
8、保持生活区和施工区的卫生整洁，不得随便破坏公共绿化带；
9、材料应按施工平面图布置规定分类、分规格堆放整齐，并落实责任人进行管理；
10、严格控制噪声、扬尘、泥浆（尤其必须通过砌筑浅挡墙或其他办法限制泥浆外流等），做好环境卫生文明施工；
11、施工现场材料堆放整齐，悬挂标示牌；
12、高空作业人员必须配备合格的安全带，必须保险钩扣在固定牢固的位置；
13、用电严格按照施工组织设计JGJ46-2005和有关电气安装技术操作规程；
14、电气设备必须完好无缺，严格执行一机、一闸、一漏、一箱原则；
15、施工现场动火严格按照相关规定申报审批；
16、进入施工作业场所，禁止抽烟。
17、机械吊车人员操作时必须配备专职的指挥人员等。
18、坚持文施检查制度，每月召开文明施工例会，总结交流经验；
19、发现事故苗子及时解决，发生事故及时向上级上报，并按事故“四不放过”的原则进行论处。
4.3.2周边建筑物和地下管线保护措施
1、对工程范围内的地下管线应采取措施进行保护，尤其是对沿线通讯、电力管线以及距离基坑较近的泖岛公路必须进行重点保护。
各类地下管线差异沉降的控制标准根据管线主管部门要求确定，若无特殊要求，可按照相对转角1/100进行控制。
2、施工场地应采取措施避免出现塌方现象，清障后回填应采用粘性土或水泥土回填夯实，以确保周边管线和建筑物的安全。
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