1、型鋼水泥土復合攪拌樁施工工法一、前言型鋼水泥土復合攪拌樁施工技術（即SMW：法施工技術）作為基坑圍護和防水帷幕的一種新工藝，在天津、上海和南京等城市已逐步被應用和推廣。在中鐵第十九工程局承建的上海中環線邯鄲路地道工程中，1.3KM的長大基坑，主要采用了該工法施工，取得了較好的經濟效益和社會效益，在該工法應用方面積累了較豐富的經驗。通過總結上海中環線邯鄲路地道工程圍護施工，結合相關工程的實踐經驗，整理形成本工法。二、工法特點（一）與傳統的深層攪拌樁工法的區別在于深層攪拌樁是采用傳統的雙軸攪拌鉆機，施工時水泥漿液充填在原土間隙中；而新型三軸中空葉片螺旋式攪拌鉆機則在充填水泥漿時加入高壓空氣，同時鉆

2、機對水泥土進行充分攪拌，并置換出大量原狀土。由于采用設備不同和成樁機理不同，新型的三軸鉆機成樁的樁體強度及樁身均勻性明顯優于傳統的雙軸鉆機，樁體的垂直性、樁與樁的平行性和搭接程度都十分良好，保證了優良可靠的防水性能。同時也有利于型鋼的插入和回收。（二）與傳統的重力壩基坑圍護方法相比，具有占地面積小（重力壩要求：寬度B:深度H=1：1;SMW6工技術要求B=0.71.2MH=640M，開挖深度大，施工進度快，可靠性強等許多優點。（三）與目前經常采用的地下連續墻和鉆孔灌注樁等施工方法相比主要有以下特點：1 .擋水性強。鉆桿具有推進與攪拌翼相間設置的特點，隨著鉆掘和攪拌反復進行，可使水泥漿和土體充分

3、攪拌，樁與樁之間重復套鉆連續施工墻體全長無接縫。而地連墻施工縫易漏水；鉆孔灌注樁間要增加攪拌樁或旋噴樁防水）。2 .對周圍地基影響小。由于是就地與水泥攪拌成樁，對鄰近土體擾動小，不致產生臨近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損或地下設施破壞等危害。有利于管線和鄰近建筑物保護。3 .環境污染小。噪音低、振動小，無磴土，無大量泥漿外運。4 .多用途。5 .工期短。采用就地將原土加固的方式施工而一次筑成墻體，施工工藝簡單，施工效率高，所需工期較其他工法短。SMVE軸攪拌樁機平均單機日生產率達350吊。6 .造價低。型鋼可回收重復利用，省鋼筋，省混凝土。三、適用范圍本工法作為圍護結構能適應各種地層，可在粘性土

4、、粉土、砂礫土和單軸抗壓強度在60MPa以下的巖層中應用。適用于地鐵、隧道、地道、房建等基坑圍護。尤其在工期緊、造價低、防水要求高、圍護強度要求大、施工場地小、地處市區生活區的圍護工程，宜優選本工法。四、工藝原理型鋼水泥土復合攪拌樁（SMW匚法）的施工原理是采用新型三軸中空葉片螺旋式攪拌機，以水泥作為固化劑與地基土進行原位強制攪拌，按照一定間距插入H型鋼，待水泥土固化后形成具有一定強度的連續樁墻，充分利用水泥土擋土墻的高止水性和型鋼具有的強度和鋼度，通過二者的復合作用（水泥土對型鋼的包裹作用提高了型鋼的剛度，可起到減少位移的作用；同時水泥土起到套箍作用，防止型鋼失穩。），達到圍護和止水效果。當

5、期圍護功能完成后，拔除型鋼可重復利用，該工法是一種非常經濟且操作簡單的施工方法。小850SMW工法樁墻及型鋼布置常用形式如下圖所示：8850工法樁4-AW1“隔一插一”圍護樁示意圖“隔一插二”圍護樁示意圖五、施工工藝（一）工藝流程（二）施工方法1 .測量放線用全站儀放出圍護樁軸線的位置，根據導溝（溝槽）的尺寸，在地面撒出白線標識，同時用經緯儀引出圍護樁軸線護樁，以便在施工過程中隨時恢復圍護樁軸線。2 .開挖溝槽（導溝）采用1M挖機開挖施工溝槽，溝槽的寬度和深度與SMM法樁的樁徑有關，小850樁徑的溝槽尺寸為：1200mm寬）X1500mm（深），小650樁徑的溝槽尺寸為：1000mm（寬）X1

6、200mm（深）。通過溝槽開挖，既可探明地下管線和障礙物，又可盛放置換出的泥漿。3 .設置導向定位型鋼在開挖的工作溝槽兩側鋪設導向定位型鋼，按設計要求在導向定位型鋼上劃出鉆孔位置和插H型鋼的位置(見溝槽示意圖)。溝槽示意圖4,攪拌樁施工(1)樁機定位、鉆孔、移機根據定位型鋼確定的孔位嚴格控制鉆機樁架的移動，確保鉆孔軸心就位不偏，同時控制鉆孔下鉆深度的達標，利用鉆桿和樁架相對位移原理，在鉆管上劃出鉆孔深度的標尺線，嚴格控制下鉆、提升的速度和深度。樁施工時不宜沖水下沉，鉆頭鉆進速度不大于1m/min,提升速度不大于2m/min,垂直偏差不得超過1%在開孔之前用水平尺對機架進行校對，以確保樁體垂直度

7、達到要求；用兩臺經緯儀對攪拌軸縱橫向同時校正，確保攪拌軸垂直，從而達到對樁體垂直度的控制。機械設備沿基坑圍護軸線移動，采用施工順序示意圖的方法套鉆，二種方法均安全可靠。兩種方法施工順序示意圖如下所示。方法1為常用的施工方法，優點是施工速度較快。方法2作為特殊情況下的施工方法，可避免樁架側向力偏移。依次循環直至圍護墻體成型。水泥土攪拌樁為基坑內外隔水圍幕，施工時不容許出現施工冷縫，如出現超過12小時的施工冷縫，需采用搭接套鉆或在后排補樁。施工順序:方法1：單側擠壓式連接方式圖方法2：跳槽式雙孔全套復攪式連接圖124（2）攪拌、注漿根據設計所標深度，鉆機在鉆孔和提升全過程中，保持螺桿勻速轉動，勻速

8、下鉆，勻速提升，同時根據鉆進和提升二種不同的速度，注入不同摻量的水泥漿液，并采取高壓噴氣在孔內使水泥土翻攪拌和，在樁底部分必須重復攪拌注漿，保證整樁攪拌充分、均勻，確保攪拌樁的質量。（見鉆進、提升、攪拌、注漿示意圖）。常用的三軸攪拌樁機，在鉆進（提升）、攪拌、注漿過程中，左、右兩個軸邊鉆進（提升）邊攪拌邊注漿，中間軸邊攪拌邊噴射高壓風，進一步使水泥土充分攪拌，加強整孔水泥土漿液的均勻性。攪拌時間一一下沉、提升關系示意圖:施工時間(2)樁底部2M處重復攪拌1M/min5.漿液配制及漿量控制(1)主要注漿施工技術參數(見表1)注漿主要技術參數表表1編R技木參數編R技木參數1水泥摻量：20%4注漿壓

9、力：1.5入2.5Mpa2供漿流量：140160L/min5下沉速度：不大于1m/min3水灰比：1.5:162m/min(2)注漿過程中，根據攪拌樁的成樁形式，如下圖所示，每一次攪拌成樁不同形式注漿量也不同。大幅應用于一段圍護樁的起點，注漿量最大，截面積為1.495m2;中幅應用最多，注漿量居中，樁截面積為1.031m2;小幅成樁形式應用2于兩段圍護的連接部位，注漿量最小，截面積為0.464m。中幅小幅(3)不同成樁形式制漿水泥量控制(見表2)項目名稱大幅中幅小幅截回積（m）1.4951.0310.464土體密度（103kg/m3）1.851.851.85每米土體重量（kg）27661907

10、858每米加水泥重量（kg）553381172不同成樁形式水泥量控制表表26.設置型鋼定位架型鋼定位架由槽鋼焊制而成，垂直于溝槽定位型鋼放置，用于保證H型鋼插入的位置準確，提高插入垂直度，定位架的尺寸比H型鋼外輪廓大10mm。見定位型鋼示意圖：定位型鋼示意圖7 .涂減摩劑H型鋼在插入深層攪拌樁前，表面應涂刷減摩劑。減摩劑早期與水泥土有較好的粘結握裹力，提高復合作用；后期降低粘結握裹力，降低起拔阻力，達到起拔力小于型鋼破壞張力，實現型鋼完整起拔。8 .H型鋼的插放和固定在鉆孔的水泥土充分攪拌均勻后，開始初凝硬化之前，采用DH500n帶吊車將定尺的H型鋼吊起，插入指定位置，依靠H型鋼的自重下插到設

11、計規定深度，然后進行換勾法，使H型鋼脫離吊鉤，用水平儀校定型鋼標高后，用鋼筋將插入的型鋼通過焊接固定在溝槽兩側鋪設的定位型鋼上，直至孔內的水泥土凝固。9 .置換土處理由于水泥漿液的定量注入攪拌和H型鋼的插入，將有一部分水泥土被置換出溝槽內，采用挖機將溝槽內的水泥土清理出溝槽，保持溝槽沿邊的整潔，確保樁體的硬化成型和下道工序的繼續，被清理的水泥土將在18小時之后開始硬化，隨日后基坑開挖一起運出場地。10 .頂圈梁的澆注攪拌樁施工28天后可進行頂圈梁的澆注，在澆筑頂圈梁時，型鋼要用油毛氈包封，嚴禁混凝土直接與型鋼接觸，造成型鋼回收困難。11 .H型鋼拔除(1) H型鋼拔除采用二臺200噸液壓千斤頂

12、及100t履帶吊配合拔出型鋼。(2)千斤頂底部填40m麻岡板，以減輕圈梁的受力面。千斤頂并聯于H型鋼兩側，保證基面平整及千斤頂穩定；施加頂力至H型鋼松動，油泵施加頂力時需平穩、勻速；千斤頂走完若干行程后，通過油壓表顯示的上拔力數據小于60t時，用100t吊車配合吊出H型鋼。(3)型鋼拔出后，其孔隙及時用1:2水泥砂漿回填。六、勞動組織(見表3)勞力組織表3工種名稱數量備注1管理人員4現場施工管理、測量、資料整理2攪拌樁機司機2樁機操作3空氣壓縮機1機械操作4挖掘機司機1挖溝槽、處置置換土5制漿工4加水泥、加水、拌漿6注漿工2機械操作7履帶吊操作工(50t)2型鋼吊插8千斤頂操作工4拔動型鋼9履

13、帶吊操作工(100t)2拔出型鋼10電焊工4焊接型鋼11電工1施工用電接線及管理12輔助工4配合型鋼定位13合計31七、機具設備（見表4）機具設備表4序號名稱型號單位數量額定功率備注1850三軸攪拌機ZKD85-3臺1150kW2日本產履帶樁機樁架DH608臺1108t3注漿機SYB50/50-II臺215X2kW4空氣壓縮機ESC50-8臺137kW6m35挖掘機31m臺16履帶吊機50t臺17千斤頂200t臺28履帶吊機100t臺19電焊機22kVA交流臺422X4kvn10制漿桶1m3支211存漿桶（池）2m3座112分電箱支413冷卻水泵SYB50/50型臺24KW14經緯儀T2臺11

14、5水準儀SYGKS3-Z臺1八、質量控制1,攪拌樁施工之前應進行成樁工藝及水泥摻入量或水泥漿的配合比試驗，水泥攪拌樁水泥摻入量為20%要求其28天無側限抗壓強度不小于1.2MPa；水泥采用強度等級為32.5普通硅酸鹽水泥。2,攪拌樁水泥土塊試壓強度測定：試塊每天每200M3H作一次，每次制作2組，每組三塊。試塊制作完成，三天后送養護室養護。3,攪拌樁應在施工后一周內進行開挖檢查或采用鉆孔取芯等手段檢查成樁質量，如不符合設計要求應及時調整施工工藝。鉆芯數量不宜少于總樁數的2%且不應少于5根，并應根據設計要求取樣進行單軸抗壓強度試驗。4.土體應充分攪拌，嚴格控制下沉速度，使原狀土充分破碎以有利于同

15、水泥漿液均勻拌和。同時為了加速和減少對周邊地層影響，攪拌時可接入壓縮空氣進行充分攪拌。5,漿液不能發生離析，水泥漿液應嚴格按預定配合比制作，為防止灰漿離析,放漿前必須攪拌30秒再倒入存漿桶。6 .壓漿階段不允許發生斷漿現象，輸漿管道不能堵塞，全樁須注漿均勻，不得發生夾心層。發現管道堵塞，立即停泵進行處理。待處理結束后立即把攪拌鉆具上提或下沉1.0m后方能注漿，等1020秒后恢復正常攪拌，以防斷樁。7 .嚴格控制樁與樁搭接施工操作，及時檢查，特別是轉角處應認真把關，確保樁與樁搭接距離為20CM確保套打的成功套孔，搭接時間不得大于12小時，若超過12小時，則應采取補樁或超額注漿攪拌的辦法予以補救。

16、8 .H型鋼要確保垂直度和平整度，不允許出現扭曲現象，插入時要保證垂直度，垂直度偏差不宜大于0.3%。插入HH鋼若有接頭，接頭應位于開挖面以下，且相鄰兩根H型鋼接頭應錯開1m以上。9 .對需拔出回收的H型鋼插入前須涂減摩劑，型鋼拔出后應及時用水泥砂漿灌注密實，水泥砂漿比率1:2。10 .質量檢驗標準H型鋼驗收標準（見表5）H型鋼驗收標準一覽表表5實測項目允許偏差mm長度±20mm截面高度±4mm截面寬度±3mm腹板中心線±2mm型鋼對接焊縫符合設計要求型鋼擾度10mmH型鋼安裝驗收標準（見表6）H型鋼安裝驗收標準一覽表表6實測項目允許偏差型鋼定位軸線&#

17、177;20mm頂標高±40mm型心轉角±2°垂直度3%攪拌樁樁體驗收標準（見表7）攪拌樁樁體驗收標準一覽表表7實測項目允許偏差樁位偏差平行基坑方向士30mm垂直基坑方向士30mm垂直度5%o成樁深度+100mm-0mm九、安全措施1 .建立和健全安全生產機構，制定安全生產制度，認真貫徹安全生產以防為主的方針。樹立“安全第一，預防為主”，在工地醒目處刷貼安全生產標語。工地設專職安全員，負責機械班組的安全生產，對現場安全工作進行檢查督促，對違反安全操作規程和發現不安全因素及時糾正。2 .全體施工人員必須堅持貫徹執行現場安全生產六大紀律，遵守國家和企業頒布的安全生產各

18、項規定。3 .建立安全生產責任制，項目經理對現場安全工作負總責，健全安全管理網絡，工地設一名專職安全員外，每個班組設一名兼職安全員。由安全員，施工隊長，班組長組成全方位的安全領導，對整個施工過程安全生產負責。4 .嚴格執行施工現場安全防火規定，重要部位要設置消防器器材，加強消防檢查，動用明火需經審批；電、氣焊必須執行“十不燒”規定，嚴禁使用電爐和燈具取暖，電焊機必須“三證”齊全。5 .氧氣、乙快分別安置于活動的鐵籠子里，并掛牌寫明責任人。6 .進工地施工人員必須佩帶胸卡，進入現場必須戴好安全帽，扣好安全帶；在搭拆樁架或空中作業時必須系好安全帶，扣好安全釣魚鉤。7 .訂立崗位安全責任制及獎罰制度

19、，層層落實，做到一管、二定、三檢量、四不放制度。8 .吊車應遵守“十不吊”規則：（1）指揮不明不吊；（2）斜吊不吊；（3）六級大風以上不吊；（4）埋在地下的物體、重量估計不準不吊；（5）吊車安全裝置不靈不吊；（6）超重不吊；（7）光線陰暗，無照明不吊；（8）離高壓線太近不吊；（9）無證不吊；（10）酒后不吊。9 .配電箱、機電設備應有接地裝置，電線應架空，危險區域應設立安全標志暴露在外的電線設備不得亂動。用電線路應嚴格選擇規格，各級配電裝置的布置、固定、結構形式、盤面布置、系統接線等都要按規范進行，不得亂拖電線。非電工人員不得更移線路器材，臨時用電中間不得有接頭。10 .鋼絲純應經常檢查保養，

20、如發現有斷肢軋傷情況應及時調換，但機械在運行時不得進行保養。11 .機械操作應持證上崗，嚴禁酒后操作，嚴禁拆散除安全裝置和示警裝置，不準設備帶病運行和超負荷使用。12 .鉆機操作時，注意鉆機平穩，以防止鉆架突然傾倒而發生事故。13 .夜間施工要有足夠的照明，不僅要保證明亮的工作照度，而且要保證照明用電的安全。異常情況處理：1 .當H型鋼不能靠自重完全下插到位時，采取SMW6管頭部靜壓或采用挖土機進行送壓至樁頂標高，壓時必須確保H型鋼的垂直。當上述方案失敗時，即可果斷地割除露出地面部分的型鋼，在外檔加一幅水泥土攪拌樁，加插H692X300、500X200型鋼作強度補償。2 .在長時間停工后恢復施工時應在外側，加作一至二幅單排水泥土攪拌樁，以防止內檔因時間過長造成新老攪拌樁接觸面的縫隙滲水。3 .出現輕微滲漏水時，采用基坑內側注漿堵漏方法進行處理。主要設備：手動注漿泵或電動齒輪泵、希里德鉆機、電焊機；主要材料：雙快速凝水泥、聚氨酯堵漏劑、預埋注漿咀、封孔用鋼板。4 .發生嚴重滲漏水的