新型水泥土搅拌桩墙施工工法.docx
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新型水泥土搅拌桩墙施工工法
新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）
施工工法
四川省第一建筑工程公司
二0一五年九月
1.前言
新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）是以多轴型钻掘搅拌机（最常用三轴搅拌机）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，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。
此桩墙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。
2.工法特点
2.1对周边环境影响小，施工不扰动邻近土体，能有效控制周边地面构筑物的沉降。
2.2抗渗性好，桩墙所使用的设备有很强的搅拌能力，使水泥与土得到充分搅拌，而且连续作业的墙体无接缝，从而使它可比传统的连续墙具有更可靠的止水性,不必另设挡水帷幕。
2.3刚度大，支护效果好，无环境污染。
2.4H型钢可回收重复使用，成本较低。
2.5特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层，可以配合多道支撑应用于较深的基坑。
3.适用范围
3.1广泛应用于深基坑开挖施工，尤其适用于软土地基，或周边有地面建筑、管线等不能产生位移的情况下，需进行垂直开挖的基坑围护。
3.2一般作为深度小于15米的基坑围护结构。
3.3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。
4.工艺原理
4.1新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）是利用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，在水泥土混合体未结硬前再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下连续墙体。
4.2成桩工艺如下：
新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）成桩工艺原理图
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程如图：
新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1搅拌机就位
5.2.1.1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。
5.2.1.2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。
5.2.1.3三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。
5.2.2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，但在特殊情况下也可采用单侧挤压式施工，如下图：
5.2.3水泥浆液拌制
5.2.3.1水泥浆液的水灰比宜控制在1.3～2.0，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。
5.2.3.2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。
5.2.4下钻与提升
5.2.4.1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，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。
5.2.4.2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。
5.2.4.3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。
5.2.5H型钢插入
5.2.5.1H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。
5.2.5.2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。
5.2.5.3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。
5.2.5.4型钢插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差。
5.2.5.5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。
5.2.6H型钢拔起
5.2.6.1浇筑压顶冠梁时，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包裹。
5.2.6.2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型钢拔出见下图：
5.2.6.3H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。
6.材料与设备
6.1主要材料名称及性能要求
6.1.1水泥浆液
水泥浆液的水灰比宜控制在1.3～2.0，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。
制备水泥浆液时需注意：
6.1.1.1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。
6.1.1.2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。
6.1.2H型钢
6.1.2.1进场的型钢不得有弯曲、局部破损、断裂等质量缺陷型钢焊接前须平整、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。
6.1.2.1H型钢的减摩，主要通过涂刷减摩剂实现，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。
④H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。
6.2机具设备
6.2.1主要机具设备如下表：
主要机具设备配备表
序号
名称
规格
单位、数量
用途
1
三轴搅拌钻机
MAC-150-3J
1台
钻孔
2
履带式桩架
自重190T
1台
起重、插入H型钢
3
搅浆系统
/
1套
拌制浆液
4
空压机
9M3
1台
水泥土拌制
5
挖掘机
PC-200
2辆
挖导向沟
6
吊车
25T
1台
稳桩
7
型钢起拔设备
WK-35
1台
拔桩
8
水准仪
DS3
1台
高程点引测
9
激光经纬仪
2″
1台
垂直度控制
7.质量控制
（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》和《建筑钢结构焊接技术规程》的有关规定。
序号
检查项目
允许偏差（mm）
检查数量
检查方法
1
截面高度
±5.0
每根
用钢尺量
2
截面宽度
±3.0
每根
用钢尺量
3
腹板厚度
-1.0
每根
用游标卡尺量
4
翼缘板厚度
-1.0
每根
用游标卡尺量
5
型钢长度
±50
每根
用钢尺量
6
型钢挠度
L/500
每根
用钢尺量
注：
表中L为型钢长度
（2）H型钢插入允许偏差应符合表：
序号
检查项目
允许偏差或允值
检查数量
检查方法
1
型钢顶标高
±50mm
每根
水准仪测量
2
型钢平面位置
50mm（平行于基坑边线）
每根
用钢尺量
3
10mm（垂直于基坑边线）
每根
用钢尺量
4
形心转角
3度
每根
量角器测量
（3）水泥土搅拌桩成桩质量检验标准应符合表：
序号
检查项目
允许偏差或允值
检查数量
检查方法
1
桩底标高
±50mm
每根
测钻钎长度
2
桩位偏差
50mm
每根
用钢尺量
3
桩径
±10mm
每根
用钢尺量钻头
4
施工间歇
＜24h
每根
查施工记录
7.1施工技术措施
7.1.1严格控制钻管下钻、提升的速度。
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。
7.1.2严格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；
7.2施工过程质量控制
7.2.1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。
7.2.2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。
7.2.3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。
7.2.4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。
7.2.5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
7.2.6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。
7.3桩身控制
7.3.1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。
7.3.2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。
7.3.3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。
7.3.4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。
7.3.5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1m后继续注浆和恢复搅拌，以防断桩发生。
7.4H型钢质量保证措施
7.4.1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。
7.4.2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。
7.4.3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。
7.4.4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。
8.安全措施
8.1实施前，对投入的施工机电设备和施工设备进行全面的安全检查，不符合安全规定的地方立即整改完善，并在施工现场设置必要的安全标志和警告牌。
由专人负责保养，交接班时，接班人员必须检查机械的各方面性能并明确当班工作内容。
8.2严格按照施工组织设计和安全生产措施的要求进行施工，操作人员必须严格遵守安全生产操作规程，特殊工种必须持证上岗，各级安全员要深入施工现场，督促操作人员和指挥人员遵守操作规程，制止无证操作，吊运操作时必须由专人负责指挥，型钢进场必须逐根吊放。
8.3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；
8.4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；
8.5做好地下管线等障碍物调查工作，避免造成破坏事故；
8.6施工过程中做好基坑监测工作，对基坑支护结构的位移高程、地下水位、墙体渗漏情况等时刻进行观测，并制定详细的应急措施，发现情况立即处理；
8.7禁止临边机械作业和堆载。
9.环保措施
9.1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；
9.2现场水泥堆放使用要有序，避免扬灰造成环境污染，采用袋装水泥时需搭设水泥棚。
9.3加强土方施工管理：
开沟槽挖出的土体定点堆放。
由于桩体原土经充分切削为松散土，同时压入水泥浆后经充分搅拌将置换出大量水泥浆土，流入预先挖好的沟槽中；先将水泥浆掏挖出来，堆放在预先挖好的贮槽中，进行充分沉淀固结，达到一定干度后与沟槽土一起定期及时分批外运处理；防止污染施工现场，严禁乱置弃土。
9.4由于此工法噪音很小，对噪声的控制有很大帮助。
9.5控制施工现场污水、废气等对环境的污染和危害。
9.6发电机要采取控制噪声措施，防止对周围群众生活造成影响。
10.效益分析
工程实践证明，SMW工法桩基坑围护施工简便，工期短，抗渗支护效果好，成本低，具体分析如下：
序号
项目
分析结果
1
质量方面
工艺简单，施工质量容易控制。
三轴搅拌机搅拌能力很强，水泥土能得到充分搅拌，保证了墙体强度和抗渗性。
2
工期方面
由于在原位置进行混合搅拌，可一次完成壁体的施工，不需要钢筋笼制作等工序，节省人工和场地，故施工工期较短。
3
技术方面
能有效起到止水、支护作用，技术成熟。
4
成本方面
型钢可回收利用，大大降低成本。
5
社会效益
低噪音、低振动，比以往的地下连续墙剩余泥土发生量少，不需要护臂泥浆，对环境污染小。
通过以上分析可以看出，该施工工法不仅安全经济，保证质量，还可以提高施工进度，减少环境污染，创造较好的社会效益。
11.应用实例
11.1应用实例一
中建·锦城项目位于成都市高新区盛和二路，该工程地下2层，地上28层，总高度约88米，基坑深10米，采用新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）施工，由于本工程位于闹市居民区，SMW工法桩的噪声小的特点得到了业主的肯定，有效的控制了噪声对周围群众的生活影响。
11.2应用实例二
恒大城四期项目位于成都市温江区，该工程地下2层，地上33层，总高度99米，基坑深10米，采用新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）施工，有效节约了施工工期，由于H型钢科回收，为业主大大节约了成本。
11.3应用实例三
恒大金碧天下五期项目位于彭山县牧马山，地下2层，地上32层，该工程也采用了新型水泥土搅拌桩墙（SMW桩）施工，有效地起到了基坑围护、止水支护的作用。
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