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1、ＳＭＷ工法在顶管工程中的应用摘要:采用了ＳＭＷ工法作顶管工作(接收)井同常规钢筋混凝土沉井比较,工期可以缩短1/3。由于四周可不作防护,型钢可回收,造价低。施工中无泥浆排放,对环境无污染。对需采用深基支护的建(构)筑物亦有参改借鉴作用。ＳＭＷ工法是指水泥土深层搅拌桩墙体中,按一定型式插入Ｈ型钢,成为一种劲性复合围护结构,国外亦称之为ＴＳＰ工法。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。由于作为临时支护,型钢可回收重复使用,成本较低。在杭州某顶管工程施工中,尝试用此法作工作井(接收井),效果良好。1 工程概况某工程顶管工作井基坑采用ＳＭＷ工法作为围护结构
2、,共有工作井11座、接收井7座,平面尺寸接收井为3ｍ×4.5ｍ、井深7.34ｍ,工作井为8ｍ×3.5ｍ。采用垂直井壁方向双联700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。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。(图1所示)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。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
3、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)19.214.2132.720.822-33.5～4.2粉 土19.125.3 2.710.854-14.2～7.2淤泥质粘土(灰色,流塑,含腐植质和植物碎屑)17.810.86.62.731.175-16.5～7.2粉质粘土(褐色-灰褐色,软-可塑,含有较多铁质)18.934.515.52.720.9185-27.2～8.8粘土(青灰色黄褐色,可塑-软塑)19.514.122.52.740.825-38.8～9.8粉质粘
4、土夹粉土19.1 2.710.8812 支护结构参数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。2.2 型钢插入深度的确定Ｈ钢插入搅拌桩深度由基坑抗隆起稳定及挡墙内力变形来确定,同时以型钢拔出为主要条件。(1)抗隆起安全系数Ｋｓ=(ｒＤｃＮｑ+ＣＮｃ)/[ｒ(Ｈ2+ＤＣ)ｑ]≥1.1～1.2式中,
5、Ｈ2-基坑开挖深度,ｍ;Ｃ-坑底土体内聚力,ｋＮ/ｍ2;ｑ-地面超载,ｋＮ/ｍ2;Ｄｃ-入土深度,ｍ;Ｎｑ、ＮＣ-地基承载力系数;Ｎｑ=ｔｇ2(45°+Ф/2)ｅπｔｇфＮｃ=(Ｎｑ-1)/ｔｇф经验算Ｄｃ取2ｍ,型钢长度取12ｍ。(2)为使型钢完整拔起,应控制上拔力小于70%型钢抗拔力。2.3挡墙内力及变形可按图解法或等代梁法进行计算(略) 3 工艺流程及主要施工机具3.1 工艺流程3.2 施工主要设备表2 施工主要设备序号 型号名称 用 途 数 量1ＳＪＢＩ/ＩＩ型深层搅拌机深层搅拌用≥1台数,2ＤＺ-30振动锤Ｈ型钢插入 3ＹＪ-3Ｒ拌浆机 4ＳＹＢ-50/50
6、-Ⅱ注浆泵制浆输浆注浆由工程量配台数5ＨＢ6-3压浆泵 6Ｈ型钢运输车运输Ｈ型钢≥1辆7经纬仪测量移位垂直Ｈ型钢1台8水准仪 1台9拔桩架起拔Ｈ型钢1台 4 关键技术的处理Ｈ型钢水泥土搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作,以及Ｈ型钢的制作和打拔。4.1 搅拌桩制作同常规搅拌桩比较,要特别注重桩的间距和垂直度。施工中垂直度应小于1%,以保证型钢插打起拔顺利,保证墙体的防渗性能。注浆配比除满足抗渗和强度要求外,尚应满足型钢插入顺利等要求。本工程注浆配比:水泥掺量、膨润土、缓凝剂、水灰比分别为13%、0.22%、0.8%、0.5。经桩内垂直取样水泥土强度可达1.25ＭＰａ4.
7、2 保证桩体垂直度措施(1)在铺设道轨枕木处要整平整实,使道轨枕木在同一水平线上;(2)在开孔之前用水平尺对机械架进行校对,以确保桩体的垂直度达到要求;(3)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;(4)施工过程中随机对机座四周标高进行复测,确保机械处于水平状态施工,同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测,通过对机械的控制达到对桩体垂直度控制。4.3 保证加固体强度均匀措施(1)压浆阶段时不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩,则在向下钻进50ｃｍ后再喷浆提
