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【摘要】:作为一种较新的施工工艺,SMW工法既能满足止水和抗侧向压力,又在成本核算和间接投入上具有一定的优势,是较为理想的基坑围护结构。本文阐述了SMW工法的涵义与特点,并对深基坑围护施工中SMW工法的质量控制进行了分析。
【关键词】:SMW工法;深基坑围护;施工;
中图分类号:TV551.4文献标识码: A 文章编号:
引言
SMW工法是我国建筑施工技术创新中技术引进与创新的典型。SMW工法也称劲性水泥土搅拌桩法,于1976年在日本问世,主要应用于软土基坑围护中。1993年通过技术引进,SMW工法率先在上海得到应用,经过近20年的发展改良,该工法现已在我国中南部地区得到了普遍的应用,广泛用于地铁基坑工程、市政建设工程、建筑基坑工程及海岸防渗工程等,成为目前国内常规支护结构形式之一。
一、SMW工法涵义与特点
1、SMW工法概述
SMW工法施工的原理为:在施工现场通过多轴深层搅拌机按设计的深度切散土体,同时从钻头的前端将水泥浆的强化剂注入到土体,并反复与原位土体混合搅拌,在水泥土尚未硬化之前接着插入 H型钢作为应力加强的材料,直至水泥土硬结。桩与桩之间在施工平面上重叠搭接,在地下形成一个刚度大、抗渗性好,同时又能承受较大水平土压力的地下壁体。在地下结构施工结束后拔出 H型钢进行回收再利用。总的说来,作为一种新型的施工技术,SMW工法具有挡水性强、成本低、环境污染小、施工周期短、地层适用性强等优点,具有良好的发展潜力。
2、SMW工法的特点
(1)施工时不會扰动邻近土体,不产生地下设施移位、邻近的地面下沉、道路裂损及房屋倾斜等危害。
(2)钻杆具有搅拌翼与螺旋推进翼相间设置的特点,随着搅拌和钻掘反复进行,可使土与水泥系强化剂得到充分搅拌,而且墙体全长没有接缝,从而比传统的连续墙可具有更可靠的止水性。
(3)可在单轴抗压强度60MPa以下的岩层及砂砾土、粉土、砂土、粘性土中100MPa以上卵石应用。
(4) 和其他工法相比,所需工期较短,一般的地质条件下,每一台班成墙可达70~80m.
(5) 常用厚度是600mm,可成墙的厚度为550~1300mm;目前成墙的最大深度为65m,视地质条件还可更深。
二、深基坑围护施工中SMW工法的施工技术
1、施工准备技术
在采取SMW工法施前,应具有必须的水文地质资料、图纸会审纪要、场地工程地质资料及桩基工程施工图。技术部门要核实桩孔高程及位置等的相关数据,做好地下构筑物、邻近区域内的地下管线(电缆、管道)以及施工现场环境等状况的调查,对影响施工的管线采取改、迁或其他的保护措施,避免施工中遭到破坏。必须对施工中所需的材料作性能试验,并根据所用原材料委托有资质的试验室做好混凝土的配合比试验。施工所用的机械与设备,如汽车吊、电焊机、水准仪、全站仪等机械设备必须检验合格且有出厂合格证。
2、SMW工法主要施工工艺
(1)场地平整。在三轴搅拌机进场施工之前,必须先对场地进行平整,将施工区域里的表层硬物予以清除,改迁影响施工的管线或以其他方式进行保护。对机械作业区采用地面素土回填进行夯实,作业区承重荷载则以能走履带式的重型三轴搅拌机为准。
(2)测量放样。测量部门根据业主所提供的高程和坐标基准控制点,按照设计图进行高程引测工作及桩位的中心点放样定位,同时做好临时及永久标志,并在施工过程中对控制点进行定期校核,做好有效的保护。
(3)开挖沟槽。放出基坑围护SMW工法桩的内边控制线,采用挖机进行沟槽开挖,同时清除地下的障碍物,应及时处理开挖沟槽的余土,以保证SMW工法的正常施工。
(4)定向架型钢的放置。在槽沟两侧向地下打入4根深1.5m的10#槽钢,作为固定支点,放置两根型钢于垂直槽沟方向并与支点焊接,长2.5m左右,接着在其上沿着平行槽沟的方向安放两根长约7~12m的型钢,在两组型钢之间采用焊接处理。
(5)三轴搅拌桩的孔位定位。三轴搅拌桩的中心间距是450mm(Ф650mm工法桩)和600mm(Ф850mm工法桩),在导向架平行H型钢的表面根据这个尺寸用红漆划线进行定位。
(6)三轴搅拌机就位。搅拌机应平正、平稳,对钻杆导向架的垂直定位,采用两台经纬仪进行双向观测以保证搅拌机的垂直度,其立杆导向架的垂直度偏差控制在0.5%H(H为桩长)以内。
(7)注浆控制及搅拌速度。在提升搅拌和预拌下沉的过程中,三轴水泥搅拌桩都应注入水泥浆液,并严格控制提升和下沉的速度。提升搅拌的速度不大于2m/min,预拌下沉的速度则不能大于1m/min,适当在桩底部分持续搅拌注浆,做好每次的成桩记录。
(8)H型钢吊插入桩及减摩剂涂刷。搅拌桩搅拌完毕后吊插H型钢;考虑H型钢吊插时阻力减小和后期的回收,型钢应先涂刷减摩剂再插入水泥土搅拌桩;起吊前在距H型钢顶端0.10m处开一个孔径约8cm的中心圆孔,装好固定钩和吊具,然后采用50t吊机进行H型钢起吊,必须保证垂直。
(9)H型钢的回收。待地下的主体结构完成且达到设计强度后,凿出和清除型钢上部冠粱的混凝土,采用90KW振动锤起拔回收H型钢。
三、深基坑围护施工中SMW工法的质量控制
1、桩位放线定点
按设计尺寸对桩位进行放线定点,钻机要准确定位,以保证钻头不偏离设计桩位,使成桩后的桩位偏差在±3cm以内。
2、钻机钻孔检查
钻机就位检查时,必须保证其下部基箱的稳定、垂直度和水平度误差的倾角不大于0.50、机架横平竖直且机身不晃动。若桩机置置于软弱地基上或桩机的机座没有垫实,搅拌过程中因桩机振动就会导致桩架的逐渐倾斜、下沉。
3、浆拌和检查
根据设计规定进行水灰比的合适选用,应在水泥浆的拌制过程中有可靠的计量装置。
4、检查搅拌喷浆
检查搅拌喷浆的过程中,应配备压力计及流量计等检测装置,搅拌头提升、下降过程中应有速度控制措施和装置,严格控制提升速度和注浆量,保证搅拌体的质量均匀。在成桩的过程中应对水泥土进行见证取样,取样的数量为每机架每台班一组,每组6块,并制成标准试块。
5、相邻桩施工中的控制
相邻两桩施工的时间间隔小于12h,否则必须要有可靠的补救措施。SMW工法的施工顺序一般可采用以下的两种方法:单侧挤压式连接,在有施工间断情况下或围护墙转角处一般采用此方法;跳槽式双孔全套复搅拌连接,一般情况下均采用该方式进行施工。这样重复套钻,保证了墙体的接头和连续性的质量。施工设备的垂直度补正以及搅拌桩的搭接是依靠重复套钻来保证,从而达到止水的作用。
6、H型钢的打拔
(1)插入H型钢的施工管理。尽可能在搅拌桩施工完成后30 min内插入H型钢,若水灰比或水泥掺入量较大,H型钢的插入时间可相应增加。必须设置H型钢悬挂梁或其他可以将H型钢固定到位的悬挂装置,以免H型钢插入到位后再下沉。复合排桩完成后,凿除桩顶部水泥土,露出的H型钢表面需用隔离材料包扎或粘贴,然后制作压顶圈梁。
(2)H型钢回收。采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升,使其松动,然后采用振动锤利用振动方式或采用卷扬机强力起拔,将H型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。
结束语
采用SMW工法施工,能取得工期和费用的双重节约,且污染小,符合我国建设节约社会、发展循环经济和环境保护的要求。随着SMW工法成桩设备、工艺的不断完善和提高,应用工程逐渐增多,适用的基坑深度也不断加深,还可能出现更多问题,我们应与时俱进、开拓创新,在确保安全的前提下,将先进的科学技术转化为生产力,为国家建设服务。
参考文献:
【1】丁俊文.SMW工法基坑支护技术的应用研究[J].山西建筑,2009,28(10):118~119.
【2】陈晓飞,李庆刚,唐伟华,等.SMW工法用于深基坑中的研究与实践[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,27(02):31~33.
【3】郭俊伟,张营.基坑围护SMW工法应用技术[J].山西建筑,2007,31(05):57~58.
【4】刘政治. SMW工法在基坑围护结构中的应用探讨【J】. 探矿工程:岩土钻掘工程.2008,(10)
【关键词】:SMW工法;深基坑围护;施工;
中图分类号:TV551.4文献标识码: A 文章编号:
引言
SMW工法是我国建筑施工技术创新中技术引进与创新的典型。SMW工法也称劲性水泥土搅拌桩法,于1976年在日本问世,主要应用于软土基坑围护中。1993年通过技术引进,SMW工法率先在上海得到应用,经过近20年的发展改良,该工法现已在我国中南部地区得到了普遍的应用,广泛用于地铁基坑工程、市政建设工程、建筑基坑工程及海岸防渗工程等,成为目前国内常规支护结构形式之一。
一、SMW工法涵义与特点
1、SMW工法概述
SMW工法施工的原理为:在施工现场通过多轴深层搅拌机按设计的深度切散土体,同时从钻头的前端将水泥浆的强化剂注入到土体,并反复与原位土体混合搅拌,在水泥土尚未硬化之前接着插入 H型钢作为应力加强的材料,直至水泥土硬结。桩与桩之间在施工平面上重叠搭接,在地下形成一个刚度大、抗渗性好,同时又能承受较大水平土压力的地下壁体。在地下结构施工结束后拔出 H型钢进行回收再利用。总的说来,作为一种新型的施工技术,SMW工法具有挡水性强、成本低、环境污染小、施工周期短、地层适用性强等优点,具有良好的发展潜力。
2、SMW工法的特点
(1)施工时不會扰动邻近土体,不产生地下设施移位、邻近的地面下沉、道路裂损及房屋倾斜等危害。
(2)钻杆具有搅拌翼与螺旋推进翼相间设置的特点,随着搅拌和钻掘反复进行,可使土与水泥系强化剂得到充分搅拌,而且墙体全长没有接缝,从而比传统的连续墙可具有更可靠的止水性。
(3)可在单轴抗压强度60MPa以下的岩层及砂砾土、粉土、砂土、粘性土中100MPa以上卵石应用。
(4) 和其他工法相比,所需工期较短,一般的地质条件下,每一台班成墙可达70~80m.
(5) 常用厚度是600mm,可成墙的厚度为550~1300mm;目前成墙的最大深度为65m,视地质条件还可更深。
二、深基坑围护施工中SMW工法的施工技术
1、施工准备技术
在采取SMW工法施前,应具有必须的水文地质资料、图纸会审纪要、场地工程地质资料及桩基工程施工图。技术部门要核实桩孔高程及位置等的相关数据,做好地下构筑物、邻近区域内的地下管线(电缆、管道)以及施工现场环境等状况的调查,对影响施工的管线采取改、迁或其他的保护措施,避免施工中遭到破坏。必须对施工中所需的材料作性能试验,并根据所用原材料委托有资质的试验室做好混凝土的配合比试验。施工所用的机械与设备,如汽车吊、电焊机、水准仪、全站仪等机械设备必须检验合格且有出厂合格证。
2、SMW工法主要施工工艺
(1)场地平整。在三轴搅拌机进场施工之前,必须先对场地进行平整,将施工区域里的表层硬物予以清除,改迁影响施工的管线或以其他方式进行保护。对机械作业区采用地面素土回填进行夯实,作业区承重荷载则以能走履带式的重型三轴搅拌机为准。
(2)测量放样。测量部门根据业主所提供的高程和坐标基准控制点,按照设计图进行高程引测工作及桩位的中心点放样定位,同时做好临时及永久标志,并在施工过程中对控制点进行定期校核,做好有效的保护。
(3)开挖沟槽。放出基坑围护SMW工法桩的内边控制线,采用挖机进行沟槽开挖,同时清除地下的障碍物,应及时处理开挖沟槽的余土,以保证SMW工法的正常施工。
(4)定向架型钢的放置。在槽沟两侧向地下打入4根深1.5m的10#槽钢,作为固定支点,放置两根型钢于垂直槽沟方向并与支点焊接,长2.5m左右,接着在其上沿着平行槽沟的方向安放两根长约7~12m的型钢,在两组型钢之间采用焊接处理。
(5)三轴搅拌桩的孔位定位。三轴搅拌桩的中心间距是450mm(Ф650mm工法桩)和600mm(Ф850mm工法桩),在导向架平行H型钢的表面根据这个尺寸用红漆划线进行定位。
(6)三轴搅拌机就位。搅拌机应平正、平稳,对钻杆导向架的垂直定位,采用两台经纬仪进行双向观测以保证搅拌机的垂直度,其立杆导向架的垂直度偏差控制在0.5%H(H为桩长)以内。
(7)注浆控制及搅拌速度。在提升搅拌和预拌下沉的过程中,三轴水泥搅拌桩都应注入水泥浆液,并严格控制提升和下沉的速度。提升搅拌的速度不大于2m/min,预拌下沉的速度则不能大于1m/min,适当在桩底部分持续搅拌注浆,做好每次的成桩记录。
(8)H型钢吊插入桩及减摩剂涂刷。搅拌桩搅拌完毕后吊插H型钢;考虑H型钢吊插时阻力减小和后期的回收,型钢应先涂刷减摩剂再插入水泥土搅拌桩;起吊前在距H型钢顶端0.10m处开一个孔径约8cm的中心圆孔,装好固定钩和吊具,然后采用50t吊机进行H型钢起吊,必须保证垂直。
(9)H型钢的回收。待地下的主体结构完成且达到设计强度后,凿出和清除型钢上部冠粱的混凝土,采用90KW振动锤起拔回收H型钢。
三、深基坑围护施工中SMW工法的质量控制
1、桩位放线定点
按设计尺寸对桩位进行放线定点,钻机要准确定位,以保证钻头不偏离设计桩位,使成桩后的桩位偏差在±3cm以内。
2、钻机钻孔检查
钻机就位检查时,必须保证其下部基箱的稳定、垂直度和水平度误差的倾角不大于0.50、机架横平竖直且机身不晃动。若桩机置置于软弱地基上或桩机的机座没有垫实,搅拌过程中因桩机振动就会导致桩架的逐渐倾斜、下沉。
3、浆拌和检查
根据设计规定进行水灰比的合适选用,应在水泥浆的拌制过程中有可靠的计量装置。
4、检查搅拌喷浆
检查搅拌喷浆的过程中,应配备压力计及流量计等检测装置,搅拌头提升、下降过程中应有速度控制措施和装置,严格控制提升速度和注浆量,保证搅拌体的质量均匀。在成桩的过程中应对水泥土进行见证取样,取样的数量为每机架每台班一组,每组6块,并制成标准试块。
5、相邻桩施工中的控制
相邻两桩施工的时间间隔小于12h,否则必须要有可靠的补救措施。SMW工法的施工顺序一般可采用以下的两种方法:单侧挤压式连接,在有施工间断情况下或围护墙转角处一般采用此方法;跳槽式双孔全套复搅拌连接,一般情况下均采用该方式进行施工。这样重复套钻,保证了墙体的接头和连续性的质量。施工设备的垂直度补正以及搅拌桩的搭接是依靠重复套钻来保证,从而达到止水的作用。
6、H型钢的打拔
(1)插入H型钢的施工管理。尽可能在搅拌桩施工完成后30 min内插入H型钢,若水灰比或水泥掺入量较大,H型钢的插入时间可相应增加。必须设置H型钢悬挂梁或其他可以将H型钢固定到位的悬挂装置,以免H型钢插入到位后再下沉。复合排桩完成后,凿除桩顶部水泥土,露出的H型钢表面需用隔离材料包扎或粘贴,然后制作压顶圈梁。
(2)H型钢回收。采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升,使其松动,然后采用振动锤利用振动方式或采用卷扬机强力起拔,将H型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。
结束语
采用SMW工法施工,能取得工期和费用的双重节约,且污染小,符合我国建设节约社会、发展循环经济和环境保护的要求。随着SMW工法成桩设备、工艺的不断完善和提高,应用工程逐渐增多,适用的基坑深度也不断加深,还可能出现更多问题,我们应与时俱进、开拓创新,在确保安全的前提下,将先进的科学技术转化为生产力,为国家建设服务。
参考文献:
【1】丁俊文.SMW工法基坑支护技术的应用研究[J].山西建筑,2009,28(10):118~119.
【2】陈晓飞,李庆刚,唐伟华,等.SMW工法用于深基坑中的研究与实践[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,27(02):31~33.
【3】郭俊伟,张营.基坑围护SMW工法应用技术[J].山西建筑,2007,31(05):57~58.
【4】刘政治. SMW工法在基坑围护结构中的应用探讨【J】. 探矿工程:岩土钻掘工程.2008,(10)