SMW工法桩施工技术

王彦生

2010年10月于杭州

目录

一、概

述........................................................................2 二、机

械

设

备................................................................2 三、施

工

准

备................................................................3 四、型

钢

加

工.................................................................4 五、水

泥

浆

液.................................................................5 六、施

工

工

艺.................................................................8 七、质

量

检

验................................................................10 八、压

顶

圈

梁.................................................................11 九、型

钢

拔

除................................................

..................12

一、概 述

SMW工法桩又称型钢水泥土搅拌桩墙，主要用于基坑开挖的围护结构。SMW工法桩是在连续套打的三轴水泥搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土截水结构。是以水泥为固化剂，通过三轴搅拌将固化剂和地基强制搅拌，使地基土硬化成为具有连续性、抗渗性和一定强度的桩体。

搅拌桩又称深层搅拌桩，有单轴搅拌、双轴搅拌和三轴搅拌。用水泥或石灰干粉单轴喷射搅拌的叫“粉喷桩”，简称干法；用水泥浆或石灰浆喷射搅拌的都是用于软弱地基加固，简称“湿法”。

三轴深层搅拌除用于软弱地基加固外，还可以用于盾构隧道洞门加固和SMW工法桩。土质适用于粘性土、淤泥、淤泥质粉土、粉土、砂土等地基。深度不宜大于20米。 二、机 械 设 备

1、全液压步履式三轴搅拌桩机一台，机头有螺旋式和螺旋叶片式两种，SMW工法桩用的是螺旋叶片片式。由上海探矿机械厂和上海工程机械有限公司生产，型号和参数如下表：

型号JB160型 搅拌轴 3轴 搅拌叶片外径为 850mm 轴中心距 600mm 提升高度大于30m 加固深度 27m 叶片外缘长1950mm 搅拌轴转速 16r/min 截面积1.031m2 加固面积 1.5m2 三轴搅拌桩机转速分高速和低速，高速35-40r/min，低速16r/min；步履桩机行走为前后左右四个可升降移位的液压轨道箱，前后长9m，左右各长6.6m，可前后左右移动。

三轴搅拌桩机需要符合以下要求：

1、 a、搅拌驱动电动机具有工作电流显示功能； b、具有桩架垂直度调整功能；

c、主卷扬机具有无极调速功能；

d、采用电动驱动的主卷扬机应有电机工作电流显示；采用液压驱动的主卷扬机应有油压显示；

e、桩架立柱下部搅拌轴应有空位导向装置；

f、搅拌深度超过20m时，应在搅拌轴中部位置的立柱导向架上安装移动式导向装置；

g、定期检查搅拌头的磨损量，其值不能大于10mm。 2、 散装水泥半自动拌浆系统一台，规格型号为BZ-20L。水泥拌浆桶D：1.9m，高：1m；储浆桶D：2m，高：1m。散装水泥储存在水泥罐内，水泥和水自动上料，自动计量。散装水泥罐一个。

3、 注浆泵2台，工作流量应可调节，应保证其实际流量与搅拌桩机的喷浆下钻或喷浆提升速度匹配。并应配置计量装置。 4、 履带吊车一台 5、挖掘机一台

6、小型空压机一台 7、电焊气割设备各一台

8、泥浆泵一台 9、临时用电设施一套。 三、设 备 准 备

1、制定好施工专项方案及应急预案，桩位布置图。 2、正式施工前，应进行试桩，通过试桩确定水泥土的配合比，水泥用量，下钻及提升速度等各项施工参数。 3、场地达到三通一平，清除地下障碍物，探测地下管线，如有管线必须改迁后才能施工。遇低洼地时应抽水清淤，回填素土并分层夯实，场地路基的承载力应满足桩机和吊车平稳行走、移动的要求。地面承载力应达到0.8MP。 4、测量放线，，放线外放要考虑以下因素： a、基坑变形引起的按开挖深度的1/150考虑； b、要考虑50mm的桩间防水找平层； c、放线允许误差10mm

5、机械设备进场报验，各种压力表、计量装置要经计量检测电位检测标定。

6、根据基坑围护内边控制线开挖导向沟，并在沟槽边设置搅拌桩定位型钢，标出搅拌桩位置和型钢插入位置。型钢定位导向架和防止下沉的悬挂构件，应根据内插型钢的规格尺寸制作。 的接头竖向位置宜互相错开，错开距离不宜小于1m。严禁开挖面附近的相邻型钢接头在同一标高。

4、型钢涂刷减磨剂：

7、搅拌桩机试运行正常后方可就位；拌浆设施和输送管线等组成的供浆系统，临时供电系统应先行调试运转正常。供浆系统离桩基距离不宜大于50米。

8、应挖好废浆池集土坑，备好废浆处理设备。 四、型 钢 加 工

1、H型钢截面700×300×13×24mm，型钢材料宜采用Q235B或Q345B级钢，其规格型号及有关要求，应符合国家标准。

2、型钢外观应顺直不扭曲，宜采用整材分段焊接，采用坡口等强焊接，接缝质量应符合二级国家行业标准。为减少起拔阻力，焊缝应光滑平整。

3、单根型钢中焊接头不宜超过2个，焊接接头位置应避免在受力较大处，型钢接头距基坑地面不下宜小于2m，相邻型钢

a、将焊好的型钢，清除表面的污垢和铁锈； b、如遇雨雪天型钢表面潮湿，应先用抹布擦去表面积水，在用氧气或喷灯加热，待型钢干燥后方可涂刷减磨剂；

c、冬季用电热棒将减磨剂加热至完全融化； d、用搅棒搅时，感觉厚薄均匀，涂敷于型钢表面； e、涂抹不均匀容易产生剥落，或碰撞剥落，需要重新涂抹减磨剂。

5、在型钢顶端150mm处，中心开一个圆形吊装孔，孔径100mm。

6、H型钢允许偏差如下表： 检查项目 允许偏差 检查数量 检查方法 截面高度 ±5.0mm 每根 钢尺测量 截面宽度 +3.0mm 每根 钢尺测量 腹板厚度 -1.0mm 每根 游标卡尺 冀缘板厚度 -1.0mm 每根 游标卡尺 型钢长度 +5mm 每根 钢尺测量 型钢挠度 L/500 每根 钢尺测量 五、水 泥 浆 液

（一）、水泥必须具备出厂质量证明书；进场报验，散装水泥每500T为一批，见证取样送检，合格才能使用。

（二）、水泥宜采用强度等级不低于P.O42.5级的普通硅酸盐水泥。水泥掺入比应根据土质条件，不宜小于20%。淤泥和淤泥质土中应提高水泥掺量或者掺入外加剂。水灰比宜取1.2-2.0，常去1.5，具体由设计确定。水泥浆配比表举例如下：

单位搅拌土墙水泥浆液配比表 土层 水泥kg/m3 膨润土kg/m3 水kg/m3水灰比 粘性土 360-450 0-5 450-900 1.2-2.0 砂性土 325-400 5-10 300-800 1.5-2.0 砂砾土 290-400 5-15 300-800 1.2-2.0 （三）、水泥及水泥浆液的计算

1、水灰比与灰水比的换算（互为倒数） 如：水灰比：1:2，灰水比则为：1/2=1：0.5 2、水泥浆的水灰比与比重的换算

比重：是指水泥浆的重量与同体积水重量的比值。 、已知水灰比，求水泥浆的比重：

、已知水泥浆比重计算水比，（水泥密度取3.0） a、求水泥含量（水泥浆比重-1）×1.5 （水泥比重最好精确到3位有效小数） b、求水含量，水泥浆比重-水泥含量，（水比为1）

c、求灰比，水泥含量÷水含量=灰比。 3、已知水泥掺用百分比，计算水泥用量：

、求每立方米水泥搅拌土的水泥用量 每m3 水泥土的重力密度×已知水泥掺用%=kg/m3 (土体重力密度取1800kg/m3 ） 、求每米桩的水泥用量 每m3水泥搅拌土的水泥用量×1.5m3

（因桩的截面积是1.5m2）

、每副桩的水泥用量：每m3水泥搅拌桩的水泥用量×桩长 4、计算每立方米水泥浆，水和水泥用量及比重 按水灰比计算：

a、用水量：

1m3(1000L)水比1灰比水泥密度kg

b、水泥用量：用水泥×灰比=kg 按灰水比计算：

a、水泥用量：

b、用水量：水泥用量× 水比=kg

计算灰浆比重 （水+水泥KG)÷1000L

（四）、浆液拌制：

1、水泥掺入量应根据土质条件确定，淤泥和淤泥质土中应提高，含水量较高的淤泥和淤质土，水灰比取值应当降低，或掺入外加剂。砂性土宜掺加膨胀土。

2、外加剂的选用及用量，应根据土质情况通过试桩确定，对于地下水位高，地基土体渗透性较弱的地层，浆液可增加膨胀土的掺量。常用的外加剂有膨胀土、增粘剂、缓凝剂、分散剂、早强剂。

3、按照设计水泥用量和水灰比，标定每桶水和水泥用量，计算出每幅桩需要多少桶浆液，实行总量控制。

4、拌制灰浆时，应先加水，后加水泥，每盘搅拌不少

于3分钟，通过过滤网除去水泥中的渣滓及混凝土硬块后放入储浆桶内，储浆桶应不停的搅拌，防止沉淀和离析，

夏天气温高超过两个小时，冬天气温低超过3小时，不用即作废，废浆严禁使用。

5、用比重计抽查水泥浆液比重，每台班不小于3次，定期对计量装置进行检查。

六、施 工 工 艺

1、桩机就位，桩机组装并试运行后方可就位，底盘应保持水平，平面允许偏差为±20mm，立柱导向架垂直度偏差不大于1/250。

2、三轴水泥土搅拌桩采用套接一孔施工，一般采用单排单孔套接或跳槽双套复搅的方法。对于止水帷幕要求特别高的工程也可采用每孔套打的措施，由设计确定。

3、浆液泵送量应与搅拌下沉或提升的速度相匹配，保证搅拌桩水泥掺量的均匀性，不得有断浆现象。注浆泵的工作流量可调节，其额定工作压力不宜小于2.5MPa，喷嘴压力取决于土质条件，一般在0.8-1.0MPa。

4、下钻搅拌：

、下钻时，两侧钻杆顺时针方向转，中间钻杆逆时针转；上升时则反之。两侧钻杆注浆，中间钻杆底比两侧钻杆高80cm，下钻时，注压缩空气，使水泥土翻转拌合。输送压缩空气的压力为0.4-0.8MPa。

、下沉速度宜为0.3-1m/min，提升速度宜为1-2m/min，并保持匀速，提升速度应根据成桩工艺，水泥浆配合比，注浆泵的工作流量等综合确定。临近有保护对象时，应严格控制搅拌速度，尽量减小成桩过程对环境的影响，下钻时速度宜在0.3-0.8m/min内，提升速度控制在1m/min以内，喷浆压力不宜超过0.8MPa.

、桩长控制，根据设计桩深，在桩机轴上标定明显记号的方法控制桩深。当桩深度发生变化时，桩机轴上的记号也相应改变。

④、搅拌机头上下各一次对土体进行喷浆搅拌，桩底应

喷浆搅拌30S，再开始提升；对砂性土宜在搅拌桩底部2-3m范围内上下重复喷浆搅拌一次。

⑤、桩顶停浆面应高出桩顶设计面0.5m。 ⑥、施工过程中应填写每根桩的成桩记录。

5、内插型钢

（1）、型钢布置形式有密插、跳二插一和跳一插一三种，由设计确定。

（2)、搅拌桩的深度应比型钢底端深0.5-1.0m。型钢插入垂直度偏差不应大于1/200，型钢顶部应高出压顶梁面500mm以上，但不宜超出地面。

（3）、型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后的30min内进行，插入前必须检查其垂直度和接头焊缝质量。

（4）、型钢插入应采用定位导向架，插入到位后应控制型钢顶标高，如达不到标高拔出重插。

（5）、型钢由吊车吊起，型钢底部中心对准桩位中心，靠自

重从定位卡中垂直徐徐下沉插入搅拌桩内，插入困难时可采用振动锤或其他外力辅助措施。

6、故障处理

、施工中因故停浆，应在恢复注浆前浆搅拌机头提升或下沉0.5m后再注浆搅拌，保证桩体的连续性。

、相邻搅拌桩的施工间隔时间不宜大于16小时，如大于16小时，第二根桩应增加注浆量20%，并放慢搅拌速度。无法搭接或搭接不良时，接冷缝处理，在冷缝外侧补打素桩。

7、按照设计位置，在桩内插入预埋监测管。

8、施工过程中及时将导沟内的废浆和涌土清理到集土坑，待水分疏干后装车外运。

七、质量检验

1、型钢插入允许偏差如下表：

检查项目 允许偏或 检查 允许值 数量 检查方法 型钢顶标高 ±50mm 水准仪测量 50mm（平行于基型钢平面位置 坑边线）100mm每 钢尺 （垂直于基坑根 测量 边线） 型钢转角 30 量角器测量 抽检数量不宜小于总桩数的5%。 2、搅拌桩成桩质量检验标准：

允许偏差或检查项目 检查根数 检查方法 允许值 桩体搭接 设计要求 钢尺测量 桩底标高 +50mm 每根 测量钻杆长度 桩位偏差 50mm 每根 钢尺测量 桩径 ≤10mm 每根 用钢尺测量钻头 施工间歇 ≤16小时 每根 查施工记录 抽查数量不宜小于总桩数的5%。

3、搅拌桩水泥土强度由设计确定，渗透系数不应大于1×10-7cm/s。用试块或取芯试验由设计确定。 4、水泥试块做强度试验：

、浆液试块模型是70.7*70.7*70.7mm

、试块制作方法，每台班抽一副桩，每幅桩不应小于2个取样点，每个点应制作3个试块。取样点应设在基坑底以上1m范围内和坑底以上最软弱土层处的桩内。

、试块及时密封，在水下养护28d后进行无侧限抗压强度试验。

5、钻取桩芯做强度试验：

、用地质钻钻取施工28天龄期的水泥土芯样，抽检数量不应少于总桩数的2%，且不得少于3根。每幅桩的取芯数量不宜少于5组，每组不少于3块。

、芯样应在全桩长范围内连续钻取的桩芯上选取，取样点应取沿桩长不同深度和不同土层处的5个点，在基坑

底附近应设去样点。钻孔取芯后的空隙应注浆填充。 、钻取的芯样应立即密封并及时进行无侧限抗压强度试 2、墙体结构施工时，割除围檩牛腿托架后，切割处用磨光机打磨光滑，并用油毡隔离。换撑结构不能与型钢焊验。试块强度宜根据取桩芯过程中芯样的情况乘以1.2-1.3的系数。

八、压顶圈梁

1、压顶圈梁的高度，宽度及配筋和混凝土强度均由设计确定。压顶圈梁高度为600-800mm，宽度不小于1200mm。 2、压顶圈梁施工前，要凿除桩顶混凝土。

3、压顶梁的主筋应避开型钢设置。在浇筑压顶梁混凝土时，用隔离材料将型钢包裹，使型钢与压顶梁混凝土隔离，在基坑内一侧应采用不易压缩的硬质材料。

4、压顶梁顶低于地面的，要在压顶梁背后做挡土、挡水墙。

九、型 钢 拔

1、型钢须在结构完成后才能拔除。周边环境条件复杂，变形控制要求严格的基坑工程，型钢不宜收回。

接，确保型钢起拔顺利。

3、型钢起拔力要经计算，用50t吊车起吊，使用专用夹具及千斤顶，以混凝土压顶圈梁为基座起拔。 4、用水泥浆液自流充填型钢拔除后的空隙。