型钢水泥土复合搅拌桩施工技术 完整版

型钢水泥土复合搅拌桩施工工法

一、前言

型钢水泥土复合搅拌桩施工技术（即SMW工法施工技术）作为基坑围护和防水帷幕的一种新工艺，在天津、上海和南京等城市已逐步被应用和推广。在中铁第十九工程局承建的上海中环线邯郸路地道工程中，1.3KM的长大基坑，主要采用了该工法施工，取得了较好的经济效益和社会效益，在该工法应用方面积累了较丰富的经验。通过总结上海中环线邯郸路地道工程围护施工，结合相关工程的实践经验，整理形成本工法。

二、工法特点

（一）与传统的深层搅拌桩工法的区别在于深层搅拌桩是采用传统的双轴搅拌钻机，施工时水泥浆液充填在原土间隙中；而新型三轴中空叶片螺旋式搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气，同时钻机对水泥土进行充分搅拌，并置换出大量原状土。由于采用设备不同和成桩机理不同，新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性明显优于传统的双轴钻机，桩体的垂直性、桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能。同时也有利于型钢的插入和回收。

（二）与传统的重力坝基坑围护方法相比，具有占地面积小（重力坝要求：宽度B：深度H=1∶1；SMW施工技术要求B=0.7 ～1.2M H=6～4OM）,开挖深度大,施工进度快,可靠性强等许多优点。

（三）与目前经常采用的地下连续墙和钻孔灌注桩等施工方法相比主要有以下特点:

1.挡水性强。钻杆具有推进与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥浆和土体充分搅拌，桩与桩之间重复套钻连续施工墙体全长无接缝。而地连墙施工缝易漏水；钻孔灌注桩间要增加搅拌桩或旋喷桩防水）。

2.对周围地基影响小。由于是就地与水泥搅拌成桩，对邻近土体扰动小，不致产生临近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害。有利于管线和邻近建筑物保护。

3.环境污染小。噪音低、振动小，无碴土，无大量泥浆外运。

4.多用途。

5.工期短。采用就地将原土加固的方式施工而一次筑成墙体，施工工艺简单，施工效率高，所需工期较其他工法短。SMW三轴搅拌桩机平均单机日生产率达350m3。

6.造价低。型钢可回收重复利用，省钢筋，省混凝土。

三、适用范围

本工法作为围护结构能适应各种地层，可在粘性土、粉土、砂砾土和单轴抗压强度在60MPa以下的岩层中应用。适用于地铁、隧道、地道、房建等基坑围护。尤其在工期紧、造价低、防水要求高、围护强度要求大、施工场地小、地处市区生活区的围护工程，宜优选本工法。

四、工艺原理

型钢水泥土复合搅拌桩（SMW工法）的施工原理是采用新型三轴中空叶片螺旋式搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，充分利用水泥土挡土墙的高止水性和型钢具有的强度和钢度，通过二者的复合作用（水泥土对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度，可起到减少位移的作用；同时水泥土起到套箍作用，防止型钢失稳。），达到围护和止水效果。当期围护功能完成后，拔除型钢可重复利用，该工法是一种非常经济且操作简单的施工方法。φ850 SMW工法桩墙及型钢布置常用形式如下图所示：

"隔一插一"围护桩示意图"隔一插二"围护桩示意图

五、施工工艺

（一）工艺流程

（二）施工方法

1．测量放线

用全站仪放出围护桩轴线的位置，根据导沟（沟槽）的尺寸，在地面撒出白线标识，同时用经纬仪引出围护桩轴线护桩，以便在施工过程中随时恢复围护桩轴线。

2．开挖沟槽（导沟）

采用1M3挖机开挖施工沟槽，沟槽的宽度和深度与SMW工法桩的桩径有关，φ850桩径的沟槽尺寸为：1200mm（宽）×1500mm（深），φ650桩径的沟槽尺寸为：1000mm（宽）×1200mm（深）。通过沟槽开挖，既可探明地下管线和障碍物，

又可盛放置换出的泥浆。

3．设置导向定位型钢

在开挖的工作沟槽两侧铺设导向定位型钢，按设计要求在导向定位型钢上划出

4.搅拌桩施工

（1）桩机定位、钻孔、移机

根据定位型钢确定的孔位严格控制钻机桩架的移动，确保钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔下钻深度的达标，利用钻杆和桩架相对位移原理，在钻管上划出钻孔深度的标尺线，严格控制下钻、提升的速度和深度。桩施工时不宜冲水下沉，钻头钻进速度不大于1 m/min，提升速度不大于2m/min，垂直偏差不得超过1%。在开孔之前用水平尺对机架进行校对，以确保桩体垂直度达到要求；用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直，从而达到对桩体垂直度的控制。

机械设备沿基坑围护轴线移动，采用施工顺序示意图的方法套钻，二种方法均安全可靠。两种方法施工顺序示意图如下所示。

方法《1》为常用的施工方法，优点是施工速度较快。

方法《2》作为特殊情况下的施工方法，可避免桩架侧向力偏移。

依次循环直至围护墙体成型。水泥土搅拌桩为基坑内外隔水围幕，施工时不容许出现施工冷缝，如出现超过12小时的施工冷缝，需采用搭接套钻或在后排补桩。

施工顺序：方法《1》：

单侧挤压式连接方式图

1 3 5

方法《2》：跳槽式双孔全套复搅式连接图

1 2 4

（2）搅拌、注浆

根据设计所标深度，钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升，同时根据钻进和提升二种不同的速度，注入不同掺量的水泥浆液，并采取高压喷气在孔内使水泥土翻搅拌和，在桩底部分必须重复搅拌注浆，保证整桩搅拌充分、均匀，确保搅拌桩的质量。（见钻进、提升、搅拌、注浆示意图）。常用的三轴搅拌桩机，在钻进（提升）、搅拌、注浆过程中，左、右两个轴边钻进（提升）边搅拌边注浆，中间轴边搅拌边喷射高压风，进一步使水泥土充分搅拌，加强整孔水泥土浆液的均匀性。

搅拌时间——下沉、提升关系示意图：

施工时间

深

度2M/min

（2）桩底部2M处重复搅拌1M/min

5.浆液配制及浆量控制

(1) 主要注浆施工技术参数（见表1）

注浆主要技术参数表表1

编号技术参数编号技术参数

1 水泥掺量：20% 4 注浆压力：1.5～2.5Mpa

2 供浆流量：140～160L/min 5 下沉速度：不大于1m/min

3 水灰比： 1.5：1 6 上提速度：不大于2m/min

(2) 注浆过程中，根据搅拌桩的成桩形式，如下图所示，每一次搅拌成桩不同形式注浆量也不同。大幅应用于一段围护桩的起点，注浆量最大，截面积为1.495m2；中幅应用最多，注浆量居中，桩截面积为1.031m2；小幅成桩形式应用于两段围护的连接部位，注浆量最小，截面积为0.464m2。

大幅

小幅

中幅

（3）不同成桩形式制浆水泥量控制(见表 2)