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1、扩大头锚杆反拉扩大头锚杆反拉 SMWSMW 工法桩基坑围护施工工法工法桩基坑围护施工工法 1 1前言前言苏虞张公路快速化改造工程主线下穿基坑开挖施工中,采用了SMW工法桩围护,本次 SMW 工法桩取消了常规的横向内支撑，采用了扩大头锚杆反拉支撑,本文结合工该程实际情况，介绍一下扩大头锚杆反拉 SMW 工法桩基坑支护施工工法。2 2工法特点工法特点2。1对周边环境影响小,施工不扰动邻近土体,能有效控制周边地面构筑物的沉降。2.2抗渗性好,工法桩机具有很强的搅拌能力，使水泥与土得到充分搅拌，而且连续作业的墙体无接缝，从而使它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 107cm/s。
2、2。3刚度大,支护效果好。2。4构造简单、施工简便、工期短，反拉支撑方便土方开挖等后续项目施工。2。5无环境污染.2.6由于型钢可回收重复使用，成本较低.3 3适用范围适用范围广泛应用于深基坑开挖施工，尤其适用于软土地基，或周边有地面建筑、管线等不能产生位移的情况下，需进行垂直开挖的基坑围护。4 4工艺原理工艺原理SMW 工法桩是在水泥土深层搅拌桩墙体中插入 H 型钢所形成的一种加劲复合围护结构。这种施工工艺用水泥土作为固化剂与地基土进行系统的强制性搅拌，并插入型钢，固化后形成桩柱列式的地下连续墙体，充分利用了水泥土深层搅拌桩抗渗性好及型钢刚度大的特点，通过二者的复合作用，形成基坑挡土防水侧向
3、支护结构，加之用扩大头锚杆反拉支撑，提高整体抗倾覆能力。5 5工艺流程及操作要点工艺流程及操作要点5。1 SMW 工法桩施工SMW 工法桩工艺流程：施工放样开挖导槽设置导向定位型钢桩机就位制备水泥浆液喷浆、喷气搅拌下沉至桩底标高喷浆、喷气搅拌提升至桩顶标高 H型钢垂直起吊、定位（H 型钢涂减摩剂）校核 H 型钢垂直度插入 H 型钢固定 H型钢。为了保证墙体的连续性和接头的施工质量,保证桩与桩之间充分搭接，以达到止水1作用，SMW 工法施工采用跳槽式双孔全套复搅式连接型式，施工顺序如(图一）所示（图中阴影部分为重复套钻部分）:5。1。1 测量放线根据提供的坐标基准点,按照设计图进行放样定位及高程
4、引测工作，并做好永久及临时标志。确认无误后进行搅拌施工放样定位后做好测量技术复核单,提请监理进行复核验收。5.1.2 开挖导槽沟槽开挖很重要，既起到初步导向作用，又是存储拱浆的需要。根据放样出的围护中心线开挖工作沟槽,沟槽宽度根据围护结构厚度确定，深度为 1 米.遇有地下障碍时,利用空压机将地下障碍破除干净，如破除后产生过大的空洞,则需回填压实,重新开挖导槽,确保 SMW 施工顺利进行。5.1。3 定位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做出钻孔位置和 H 型钢的插入位置。定位型钢必须放置固定好，必要时用点焊进行相互连接固定。（图二)定位槽钢图一：SMW 工法桩施工
5、顺序沟槽定位型钢沟槽沟槽沟槽定位型钢图二：定位型钢示意图5.1.4 桩机就位2根据确定的位置移动桩机就位,就位误差不大于 3cm。用水平尺将平台调平，并调直机架,确保机架垂直度偏差不大于 1。为控制钻管下钻深度达标,利用钻管和桩架相对错位原理,在钻管上划出钻孔深度的标尺线.5.1。5 浆液拌制及喷浆搅拌浆液严格按照配比制备，需搅拌均匀充分.浆液制备好后,便可开始喷浆、喷气下钻，下钻过程中要严格控制下钻速度，下钻速度一般不大于 1m/min,下钻过程注浆压力一般 1.5MPa2.5Mpa。到设计桩底标高后提升复搅,提升速度一般不大于 2m/min。5。1。6 H 型钢加工及插入 H 型钢 1、为
6、方便吊装,H 型钢使用前，在距型钢顶端中心处开一个圆孔，孔径约 8cm,并在此处型钢两面加焊厚12mm 的加强板。型钢长度不够需进行拚焊的，焊缝应均为坡口（坡口度小于 450）满焊，焊好后检查焊缝是否有气泡、夹渣以及平整度是否合格，如不合格应进行补焊.最后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平。同时，为了利于型钢的拔出，H 型钢在使用前必须涂刷减摩剂，涂层宜为 13mm,减摩剂必须用电热棒加热至完全融化,用搅棒搅时感觉厚薄均匀，才能涂敷于 H 型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。涂刷减摩剂应清除 H 型钢表面的污垢及铁锈.2、三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H 型钢,用 50 吨吊机起吊
7、 H 型钢.放置 H 型钢定位卡，型钢定位卡必须牢固、水平,位置准确，将 H 型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重徐徐插入水泥土搅拌桩体内，若H 型钢插放达不到设计标高时,则采用提升 H 型钢，重复下插使其插到设计标高,下插过程中始终用经纬仪跟踪控制 H 型钢垂直度,偏差小于 0。5.待型钢插入至设计标高后，将其固定在定位型钢上，直到孔内的水泥土桩体凝固。5.1。7 清理沟槽内泥浆由于水泥浆液的定量注入搅拌孔内和 H 型钢的插入,将有一部分水泥土被置换出沟槽内,采用挖机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，保持沟槽沿边的整洁，确保下道工序的施工,被清理的水泥土在其硬化后运出场地，避免产生泥浆污染
8、.5.1.8 整理施工记录施工过程中由专人负责记录，详细记录每根桩的下沉时间、提升时间、喷浆情况和 H 型钢的下插情况等，并报送监理审核.SMW 工法桩施工及成型后效果可见图三、图四。3图三 SMW 工法桩施工图片图四：SMW 工法桩成型开挖后图片5.2 扩大头锚杆施工本工程扩大头锚杆有两种长度为 20 米和 30 米，锚杆采用 415。2 钢绞线，水平倾角 45，锚固段分别为 10 米和 12 米，直径 15cm，其中扩大头段长 4 米，扩大头直径 80cm,锚杆张拉应力为 600KN，锁定值为 300KN。扩大头锚杆跟进 SMW 工法桩施工，施工方法如下:5.2.1 锚杆机就位，按设计要求
9、调准好角度，本工程角度为45，对准孔位，偏差5cm；5.2.2 套管钻进，本工程采用套管直径为 140mm，单节管长 1.5m，套管钻进深度为锚杆设计长度减去扩大头段长度。45.2。3 水力扩孔。在套管钻进到位后,即可下钻杆进行扩孔,钻杆单节长 1。5m,下钻杆深度要不小于套管深度，一般保持下钻杆数量和套管数量相等即可。在验算确保钻杆深度和套管深度一致（或稍大于）后，便可进行扩孔。扩孔是通过钻头处的喷嘴喷射高压水，并旋转利用水力切土达到扩孔目的。扩孔以钻杆长度分节进行，扩孔压力为2528MPa,流量 90100L/min，操作步骤为:钻进引孔1 节钻杆到底后提升钻杆再次下钻，从上至下扩孔，下钻
10、速度 20cm/min1 节钻杆到底后，再从下向上扩孔至套管深度，提升速度 20cm/min向前推进该节钻杆，安装第二节钻杆，进入 第 二 节 扩 孔 工序。见(图五）所示。5。2。4 扩孔注浆。待水力扩孔完毕后,将高压水龙头接通配置好的水泥浆，从孔底开始向上扩孔注浆,提升至套管深度即终止,即保证扩大头部分注满水泥浆。浆液水灰比 0.45，压力 2528MPa。5。2。5 下锚。扩孔注浆完毕后立即取出钻杆，下锚,并立即拔出套管。5。2.5 注浆。下锚后立即通过注浆管进行注浆,直至孔口返浆为止。注完浆要进行观测，发现水泥浆漏失，应补浆处理.第第3步第2步第1步45套管第钻一节进杆引为孔上扩4步至
11、从孔下第下做第一准至5步二次推备上节进扩第二钻孔6步钻次杆安扩杆装第孔下7步一钻节退第进钻钻8步从引杆杆孔第上为第9步至扩三下孔从第节做一下10准次至钻步推进备扩上杆第钻孔二杆11次安步扩装第下孔12一步退钻节第钻进钻13杆引杆步从第孔为14上扩步至孔第下从做15一下准步次至备扩上孔准二备次浆扩液孔扩孔从退钻钻杆图五：二次水力扩孔工序图55.3 冠梁施工待扩大头锚杆施工结束后进行冠梁施工，冠梁为钢筋砼结构，截面有1000mm800mm 和 1200mm800mm 两种尺寸.为了便于 H 型钢的拔出，必须对冠梁部分的 H 型钢进行隔离处理，一般采取先用厚 10mm 的泡沫塑料片在 H 型钢腹板两
12、侧和翼板两侧各贴一块，泡沫片高度从冠梁底至超过冠梁顶 10cm,用油毛毡在 H 型钢外包裹一到二层，油毛毡片高度同泡沫片。再用 U 型粗铁丝(8#)固定油毛毡片，保证油毛毡片不松开。冠梁施工工艺同一般钢筋砼结构施工工艺，需注意冠梁的钢筋要贯通连接，保持冠梁整体受力。5。4 锚杆张拉待冠梁达到设计强度的 90以上，即可对扩大头锚杆进行张拉，锚杆张拉应力为600KN，锁定值为 300KN。张拉过程中,时刻观察冠梁梁体情况.5。5 拔出 H 型钢待主体工程施工结束，挡墙后回填土完成方可进行型钢拔出。拔出H 型钢采用专用夹具及千斤顶，以冠梁为支点，起拔回收 H 型钢。型钢拔出后，立即用6%水泥浆液进行
13、回填拔除后留下的缝隙。具体做法:浆液拌制后，用泥浆泵泵送到拔出 H 型钢留下的缝隙处，自然流入整个缝隙为止。6 6材料与设备材料与设备6.1材料：水泥采用 32。5 级普通硅酸盐水泥，早强减水剂采用 GS-3 型，H 型钢焊缝进行探伤检测，水采用未污染的水均可使用。66。2机械：三轴搅拌机，吊车，发电机，挖掘机，泥浆泵。6。3水泥：水泥采用 32.5MPa 强度等级普通硅酸盐水泥；6。4水：应符合国家标准的饮用水及未污染的河水均可使用.7 7质量控制质量控制7。1原材料控制：所有准备进场的原材料必须提供合格证或证明书，严格按照标准进行质量检测，合格后方可使用。7.2配合比控制：严格控制 SMW
14、 工法桩浆液配比，通过泥浆比重和单桩水泥用量来控制,搅拌均匀,保证浆液质量，做到有专职人员负责管理浆液配置。7。3桩身质量控制：桩身应保持垂直(用线垂校正桩架的垂直度，垂直度不大于1%)；桩身搅拌均匀，控制钻进速度一般不大于1m/min，提升速度一般不大于2m/min；施工前严格按照设计提出的搅拌桩两边尺寸外放 100mm 要求进行定位放样，孔位放样误差小与 4cm，钻孔深度误差小与5cm，桩身垂直度口 1/150mm，平面定位差口 50mm。7.4施工冷缝的控制：施工组织安排要合理，尽量保证施工的连续性，避免出现大于 24 小时的施工冷缝，若出现施工冷缝，则需在冷缝外侧打设两套水泥搅拌桩进行
15、处理，避免开挖后出现漏水现象。7.5型钢垂直度控制：型钢插入一定要通过导向架定位，确保插在桩中心位置，定位差50mm，垂直度口 1/150mm。7.6扩大头锚杆施工质量控制：控制好施工角度,一般为 45 度；注意扩孔压力的控制,一般压力为 2528Mpa，确保扩大头孔径不小于设计值；保证注浆质量，严格控制水泥浆水灰比。7.7冠梁施工质量控制：冠梁起到将单根的工法桩连成整体的作用,整体受力，所以施工中要确保钢筋的焊接质量,所有的水平筋必须按要求连接,形成一个整体，同时控制好砼的浇筑质量.7.87.6强度控制施工中严格控制配合比、水灰比、振捣程度,注意引排水，每日、每班次或每 50m3留置 1 组
16、 70.770.770。7 立方体试块，按砂浆试块成型和养护,养护 7d 后，检测其强度，要求大于 0.3MPa。7。8质量与检测固化粉煤灰路基主要检测指标就是强度，通过做试块检测出的强度 7d 不小于 0。3MPa，28d 不小于 1MPa；施工至 96d 时待 28d 强度到对其进行弯沉验收,标准同灰土796d 一样，检测结果均需满足设计要求。8 8安全措施安全措施8.1由于施工时需要发电以及采用泥浆泵等设备，严格按照用电规程重点控制安全生产用电；8.2型钢起吊时吊车旋转半径范围不得有人，起吊前检查各连接处的牢固性，注意起吊安全；8。3做好地下管线等障碍物调查工作，避免造成破坏事故；8.4
17、施工过程中做好基坑监测工作,对基坑支护结构的位移高程、地下水位、墙体渗漏情况等时刻进行观测,并制定详细的应急措施,发现情况立即处理；8。5禁止临边机械作业和堆载。9 9环保措施环保措施9.1对施工中拱出的水泥浆集中排放，待水泥浆凝结成块时装运至指定弃土点；9。2现场水泥堆放使用要有序，避免扬灰造成环境污染，采用袋装水泥时需搭设水泥棚.1010效益分析效益分析工程实践证明，扩大头锚杆反拉 SMW 工法桩基坑围护施工简便，工期短，抗渗支护效果好，成本低，具体分析如下：序号1项目质量方面工期方面技术方面成本方面社会效益分析结果工艺简单，施工质量容易控制。三轴搅拌机搅拌能力很强,水泥土能得到充分搅拌，
18、保证了墙体强度和抗渗性。施工简便,每台机械产量可达 200300m3/天，采用扩大头锚杆反拉支撑对坑内施工无影响，较以往的钢管内支撑更方便施工，缩短工期。能有效起到止水、支护作用，技术成熟。型钢可回收利用，大大降低成本.安全、环保，对周边环境影响小.2345通过以上分析可以看出，该施工工法不仅安全经济，保证质量，还可以提高施工进度，减少环境污染，创造较好的社会效益.1111应用应用如今城市发展日趋地下，各种下穿隧道工程越来越多，这种扩大头锚杆反拉 SMW工法桩基坑围护施工工法既方便施工，又能有效地起到防水支护作用,经济安全，有其推广应用的价值。该工法在苏虞张公路快速化改造工程 SYZ-1 标得到了成功应用，8同时在常熟市海虞北路延伸段拓宽工程 A 标得到很好的应用.9