SMW工法在深基坑围护中的应用

资源类型:pdf 资源大小:462.00KB 文档分类:工业技术 上传者:

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【作者】 夏良  张文勤 

【出版日期】2005-04-30

【刊名】广东建材

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1 S M W 工法概述 SMW 即 Soil Mixing Wall。SMW 工法连续墙于 1976年在 日本 问世,据统 计,至 1993 年 7 月 ,该 法在 日本各地施工已达 1216 万 m2,约合 800 万 m3,约占全日本用各种工法施工地下连续墙的 50%左右。 SMW 工 法 是 日本 一 家 中 型 企业 ——成 辛 工 业 株 式会社所拥有和开发的一项专利。该工法是以多轴型钻掘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。在各施工单元之间则采取重叠搭接施工,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。 SMW 工法最 常用的是三 轴型钻掘 搅拌机,其中钻杆有用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分,此外还研制了其他 一些机型 ,用 于城 市高架 桥下 等施 工,空间 受限制的场合,或海底筑墙,或软弱地基加固。 SMW 工法 施 工顺 序 如下 :① 导 沟开 挖 :确 定 是 否有障碍物及做泥水沟。②置放导轨。③设定施工标志。④SMW 钻拌:钻掘及搅拌,重复 搅拌,提升时搅拌 。⑤置放应力补强材(H 型钢)。⑥固定应力补强材。⑦施工完成SMW。 SMW 工法的 主要特点: ①施工不 扰动邻近 土体,不会产 生邻近地 面下 沉、房屋倾 斜、道路 裂损 及地 下设施移位等危害。②钻杆具有螺旋推进翼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 泥系 强化剂与土 得到充分 搅拌 ,而 且墙体 全长 无接 缝,从而 可比传统的 连续 墙具有 更可 靠的 止水性 ,其 渗透 系数 K 可达10~7cm/s。③ 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可成墙厚度 550~1300mm,常用厚度 600mm;成墙最大深度目前为 65m,视地质条件 尚可施工 至更深。⑤ 所需工期较其 他工法为 短,在一 般地质 条件 下,每一 台班 可成墙70~80m2。⑥废土外运量远比其他工法少。2 工程实例 2.1 工程概况 SMW 工法作为临时 支护, 这种结 构抗渗性好 ,刚度 大,构造简单,施工简便,工期短,无环境污染。而且型钢 可回收重复使用,成本较低。在浙江杭州市七格污水处 理厂(日处理污水 40 万吨 / 日)工程施工中,尝试用此 法作顶管工程的工作井(接收井),效果良好。 该工 程 采用 SMW 工 法作 为 围 护 结 构的 工 作 井 有 1 座 、接 收 井 4 座 , 接 收 井 平 面 尺 寸 为 3m×4.5m、井 深 7.34m,工作井为 8m×3.5m(见施工平面示意图)。 1200 8000 1200 1200 3500 支撑 1200 平面示意图 基坑 采用垂 直井 壁方 向双 联 700mm 水 泥土 搅 拌桩 墙,间隔 1000mm 插入 H 型钢作为支护结构。为加强井壁 的整体作用,搅拌桩顶设 500mm×750mm 圈梁一道。采用 逆 作法 开 挖至 设计 标 高(挖 深多 为 6~7m,局 部 井挖 深 达 9m),浇注底板,历时 40d。土层主要力学性质为:高压 缩性 土,力学 性质 差,压缩系 数 1.06,摩阻 比 仅为 2.5, 含水量高达 46.3%。土层地质及主要物理力学性质指标 如表 1 所示。 2.2 支护结构 参数 2.2.1 墙体入土深度的确定 当基坑底以下为透水性较大的砂性土层时,水泥搅 拌桩必须深入到不透水层,防止管涌发生。i<ic,式中 ic=Gs-11+e,ic 为极限动水坡度,Gs 为土颗粒质量比,e 为土的 孔隙比。i=hw/L,i 为动水坡 度,其中 hw 为墙体 内外水头差,L 为产生水头 损失的最 短流线长 度。本工 程实例土质为粘性土,故无需验算管涌。 表 1  土层地质及主要物理力学性质层序 层厚 /m 土层名称 r/(kN.m-3) 凝聚力 /kPa 摩擦 / 度 质量比 孔隙比1-10~0.8 杂填土1-20.8~1.3 素填土(灰褐色 - 灰黑色,富有机质)2-11.3~3.5 粉质粘土(黄褐色 - 灰褐色,软塑) 19.2 14.2 132.72 0.822-33.5~4.2 粉土 19.1 25.3 2.71 0.854-14.2~7.2 淤泥质粘土(灰色,流塑,含腐植质和植物碎屑) 17.8 10.8 6.6 2.73 1.175-16.5~7.2 粉质粘土(褐色 - 灰褐色,软 - 可塑,含有较多铁质) 18.9 34.5 15.5 2.72 0.9185-27.2~8.8 粘土(青灰色黄褐色,可塑 - 软塑) 19.5 14.1 22.5 2.74 0.825-38.8~9.8粉质粘土夹粉土 19.1 2.71 0.882.2.2 型钢插入深度的确定 同常规 搅拌 桩比 较,要 特别 注重 桩的 间距 和垂 直 H 钢 插入 搅拌 桩 深度 由 基 坑 抗隆 起 稳 定 及 挡墙 内 度。施工中垂直度应 小于 1%,以保证 型钢插打 起拔顺力变形来确定,同时以型钢拔出为主要条件。 利,保证墙体的防渗性能。 ⑴ 抗隆 起 安 全 系 数 Ks=(rDcNq+CNc)/[r(H2+DC)q] 注浆配比除满足抗渗和强度要求外,尚应满足型钢≥1.1~1.2。式中,H2—基坑开挖深度(m);C—坑底土体 插入顺利等要求。本工程注浆配比:水泥掺量、膨润土、内 聚 力 (kN/m2);q—地 面 超 载 (kN/m2);Dc—入 土 深 度 缓凝剂、水灰比分别为 13%、0.22%、0.8%、0.5。经桩内垂(m);Nq、NC—地基承载力系数。 直取样水泥土强度可达 1.25MPa。 Nq=tg2(45°+Ф/2)eπtgфNc=(Nq-1)/tgф。经验 2.4.2 保证桩体垂直度措施算 Dc 取 2m,型钢长度取 12m。 ⑴在铺设道轨枕木处要整平整实,使道轨枕木在同 ⑵为使型钢完整 拔起,应控制上拔 力小于 70%型钢 一水平线上;抗拔力。 ⑵在开孔之前用水平尺对机械架进行校对,以确保2.3 工艺流程 及主要施工机具 桩体的垂直度达到要求;2.3.1 工艺流程 ⑶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; 准备、开挖导沟 桩基就位 制搅拌桩 H型钢插入 ⑷施工过程中随机对机座四周标高进行复测,确保 H型钢制作除锈、涂刷减摩剂 H型钢到位 机械处于水平状态施工,同时用经纬仪经常对搅拌轴进2.3.2 施工主要设备 行垂直度复测,通过对机械的控制达到对桩体垂直度控 表 2  施工主要设备 制。序号 型号名称 用途 数量 2.4.3 保证加固体强度均匀措施 1SJBⅠ/Ⅱ型深层搅拌机 深层搅拌用 ≥1 台数⑴压浆 阶段 时不 允许发 生断 浆和 输浆 管道 堵塞 现 2 DZ-30振动锤 H型钢插入 象。若发生断桩,则在向下钻进 50cm 后再喷浆提升; 3 YJ-3R拌浆机 4SYB-50/50-Ⅱ注浆泵 制浆输浆注浆 由工程量配台数 ⑵采用“二喷二搅”施工工艺。第一次喷浆量控制 5 HB6-3压浆泵 在 60%,第二次喷浆量控制在 40%,且二次喷浆提升速度 6 H型钢运输车 运输 H 型钢 ≥1 辆控制在 0.5m/min。严禁桩顶漏喷现象发生,确保桩顶水 测量移位垂直 7 经纬仪 1台 泥土的强度; H 型钢 8 水准仪 1台 ⑶搅拌 头下 沉到 设计标 高后 ,开 启灰 浆泵 ,将已 拌 9 拔桩架 起拔 H 型钢 1台 制 好的 水泥 浆 压入 地 基土 中 ,并 边喷 浆 边搅 拌 约 1~ 2min;2.4 关键技术 的处理 ⑷控制重复搅拌提升速度在 0.8~1.0m/min 以内, H 型 钢水 泥土 搅 拌桩 支 护 结 构的 施 工 关 键 在于 搅 以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌;拌桩制作,以及 H 型钢的制作和打拔。 ⑸相邻桩的 施工间隔时 间不能超 过 24h,否 则喷浆2.4.1 搅拌桩制作 时要适当多喷一些水泥浆,以保证桩间搭接强度; ⑹预 搅时 ,软 土应完 全搅 拌切 碎,以利于 与水 泥浆 型钢 回收时 采用 2 台 液压千 斤顶 组成 的起 拔 器夹的均匀搅拌。 持型钢 顶升,使其 松动,然后 采用 振动 锤利用 振动 方式2.4.4 型钢的制作与插入起拔 或采用卷扬机强力起拔,将 H 型钢拔出。拔型钢时采用 施工中采用工字钢,对接采用内菱形接桩法。为保 边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。证型钢表面平整光 滑,其表 面平整度 控制在 1‰以内, 3 结束语并应在菱形四角留 φ10 小孔。

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