ＳＭＷ工法在頂管工程中的應(yīng)用

0112建筑材料2021-07-18 12:03:39

摘要:采用了ＳＭＷ工法作頂管工作(接收)井同常規(guī)鋼筋混凝土沉井比較,工期可以縮短1/3。由于四周可不作防護(hù),型鋼可回收,造價(jià)低。施工中無(wú)泥漿排放,對(duì)環(huán)境無(wú)污染。對(duì)需采用深基支護(hù)的建(構(gòu))筑物亦有參改借鑒作用。ＳＭＷ工法是指水泥土深層攪拌樁墻體中,按一定型式插入Ｈ型鋼,成為一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu),國(guó)外亦稱之為ＴＳＰ工法。這種結(jié)構(gòu)抗?jié)B性好,剛度大,構(gòu)造簡(jiǎn)單,施工簡(jiǎn)便,工期短,無(wú)環(huán)境污染。由于作為臨時(shí)支護(hù),型鋼可回收重復(fù)使用,成本較低。在杭州某頂管工程施工中,嘗試用此法作工作井(接收井),效果良好。

1　工程概況

某工程頂管工作井基坑采用ＳＭＷ工法作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),共有工作井11座、接收井7座,平面尺寸接收井為3ｍ×4.5ｍ、井深7.34ｍ,工作井為8ｍ×3.5ｍ。采用垂直井壁方向雙聯(lián) 700水泥土攪拌樁墻,間隔1000ｍｍ插入Ｈ型鋼作為支護(hù)結(jié)構(gòu),為加強(qiáng)井壁的整體作用,攪拌樁頂設(shè)500ｍｍ×750ｍｍ圈梁一道。逆作法開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高(挖深多為6～7ｍ,局部井挖深達(dá)9ｍ),澆注底板,歷時(shí)40ｄ。(圖1所示)土層主要力學(xué)性質(zhì)為:高壓縮性土,力學(xué)性質(zhì)差,壓縮系數(shù)1.06,摩阻比僅為2.5,含水量高達(dá)46.3%。土層地質(zhì)及主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1。表1　土層地質(zhì)及主要物理力學(xué)性質(zhì)

層序?qū)雍?ｍ土層名稱ｒ/(ｋＮ.ｍ-3)凝聚力/ｋＰａ摩擦/度質(zhì)量比孔隙比1-10～0.8雜填土 1-20.8～1.3素填土(灰褐色-灰黑色,富有機(jī)質(zhì)) 2-11.3～3.5粉質(zhì)粘土(黃褐色-灰褐色,軟塑)19.214.2132.720.822-33.5～4.2粉　土19.125.3 2.710.854-14.2～7.2淤泥質(zhì)粘土(灰色,流塑,含腐植質(zhì)和植物碎屑)17.810.86.62.731.175-16.5～7.2粉質(zhì)粘土(褐色-灰褐色,軟-可塑,含有較多鐵質(zhì))18.934.515.52.720.9185-27.2～8.8粘土(青灰色黃褐色,可塑-軟塑)19.514.122.52.740.825-38.8～9.8粉質(zhì)粘土夾粉土19.1 2.710.881

2　支護(hù)結(jié)構(gòu)

參數(shù)2.1 墻體入土深度的確定當(dāng)基坑底以下為透水性較大的砂性土層時(shí),水泥攪拌樁必須深入到不透水層,防止管涌發(fā)生。ｉ<ｉｃ,式中ｉｃ=Ｇｓ-11+ｅ,ｉｃ為極限動(dòng)水坡度,Ｇｓ為土顆粒質(zhì)量比,ｅ為土的孔隙比。ｉ=ｈｗ/Ｌ?。闉閯?dòng)水坡度,其中ｈｗ為墻體內(nèi)外水頭差,Ｌ為產(chǎn)生水頭損失的最短流線長(zhǎng)度。本工程實(shí)例土質(zhì)為粘性土,故無(wú)需驗(yàn)算管涌。2.2 型鋼插入深度的確定Ｈ鋼插入攪拌樁深度由基坑抗隆起穩(wěn)定及擋墻內(nèi)力變形來(lái)確定,同時(shí)以型鋼拔出為主要條件。(1)抗隆起安全系數(shù)Ｋｓ=(ｒＤｃＮｑ+ＣＮｃ)/ｒ(Ｈ2+ＤＣ)ｑ≥1.1～1.2式中,Ｈ2-基坑開(kāi)挖深度,ｍ;Ｃ-坑底土體內(nèi)聚力,ｋＮ/ｍ2;ｑ-地面超載,ｋＮ/ｍ2;Ｄｃ-入土深度,ｍ;Ｎｑ、ＮＣ-地基承載力系數(shù);Ｎｑ=ｔｇ2(45°+Ф/2)ｅπｔｇфＮｃ=(Ｎｑ-1)/ｔｇф經(jīng)驗(yàn)算Ｄｃ取2ｍ,型鋼長(zhǎng)度取12ｍ。(2)為使型鋼完整拔起,應(yīng)控制上拔力小于70%型鋼抗拔力。2.3 擋墻內(nèi)力及變形可按圖解法或等代梁法進(jìn)行計(jì)算(略)

3　工藝流程及主要施工機(jī)具

3.1 工藝流程

3.2 施工主要設(shè)備表2　施工主要設(shè)備

序號(hào)　　型號(hào)名稱　用　　途　數(shù)　　量1ＳＪＢＩ/ＩＩ型深層攪拌機(jī)深層攪拌用≥1臺(tái)數(shù),2ＤＺ-30振動(dòng)錘Ｈ型鋼插入 3ＹＪ-3Ｒ拌漿機(jī) 4ＳＹＢ-50/50-Ⅱ注漿泵制漿輸漿注漿由工程量配臺(tái)數(shù)5ＨＢ6-3壓漿泵 6Ｈ型鋼運(yùn)輸車運(yùn)輸Ｈ型鋼≥1輛7經(jīng)緯儀測(cè)量移位垂直Ｈ型鋼1臺(tái)8水準(zhǔn)儀 1臺(tái)9拔樁架起拔Ｈ型鋼1臺(tái)

4 關(guān)鍵技術(shù)的處理Ｈ型鋼水泥土攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工關(guān)鍵在于攪拌樁制作,以及Ｈ型鋼的制作和打拔。

4.1 攪拌樁制作同常規(guī)攪拌樁比較,要特別注重樁的間距和垂直度。施工中垂直度應(yīng)小于1%,以保證型鋼插打起拔順利,保證墻體的防滲性能。注漿配比除滿足抗?jié)B和強(qiáng)度要求外,尚應(yīng)滿足型鋼插入順利等要求。本工程注漿配比:水泥摻量、膨潤(rùn)土、緩凝劑、水灰比分別為13%、0.22%、0.8%、0.5。經(jīng)樁內(nèi)垂直取樣水泥土強(qiáng)度可達(dá)1.25ＭＰａ

4.2保證樁體垂直度措施(1)在鋪設(shè)道軌枕木處要整平整實(shí),使道軌枕木在同一水平線上;(2)在開(kāi)孔之前用水平尺對(duì)機(jī)械架進(jìn)行校對(duì),以確保樁體的垂直度達(dá)到要求;(3)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)攪拌軸縱橫向同時(shí)校正,確保攪拌軸垂直,從而達(dá)到對(duì)樁體垂直度的控制;(4)施工過(guò)程中隨機(jī)對(duì)機(jī)座四周標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè),確保機(jī)械處于水平狀態(tài)施工,同時(shí)用經(jīng)緯儀經(jīng)常對(duì)攪拌軸進(jìn)行垂直度復(fù)測(cè),通過(guò)對(duì)機(jī)械的控制達(dá)到對(duì)樁體垂直度控制。

4.3　保證加固體強(qiáng)度均勻措施(1)壓漿階段時(shí)不允許發(fā)生斷漿和輸漿管道堵塞現(xiàn)象。若發(fā)生斷樁,則在向下鉆進(jìn)50ｃｍ后再噴漿提升;(2)采用“二噴二攪”施工工藝,第一次噴漿量控制在60%,第二次噴漿量控制在40%,且二次噴漿提升速度控制在0.5ｍ/ｍｉｎ;嚴(yán)禁樁頂漏噴現(xiàn)象發(fā)生,確保樁頂水泥土的強(qiáng)度;(3)攪拌頭下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,開(kāi)啟灰漿泵,將已拌制好的水泥漿壓入地基土中,并邊噴漿邊攪拌約1～2ｍｉｎ;(4)控制重復(fù)攪拌提升速度在0.8～1.0ｍ/ｍｉｎ以內(nèi),以保證加固范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢?(5)相鄰樁的施工間隔時(shí)間不能超過(guò)24ｈ,否則噴漿時(shí)要適當(dāng)多噴一些水泥漿,以保證樁間搭接強(qiáng)度;(6)預(yù)攪時(shí),軟土應(yīng)完全攪拌切碎,以利于與水泥漿的均勻攪拌。

4.4　型鋼的制作與插入起拔施工中采用工字鋼,對(duì)接采用內(nèi)菱形接樁法。為保證型鋼表面平整光滑,其表面平整度控制1‰以內(nèi),并應(yīng)在菱形四角留Φ10小孔。型鋼拔出,減摩劑至關(guān)重要。因此,型鋼表面應(yīng)進(jìn)行除銹,并在干燥條件下涂抹減摩劑,搬運(yùn)使用應(yīng)防止碰撞和強(qiáng)力擦擠。且攪拌樁頂制作圍檁前,事先用牛皮紙將型鋼包裹好進(jìn)行隔離,以利拔樁。型鋼應(yīng)在水泥土初凝前插入。插入前應(yīng)校正位置,設(shè)立導(dǎo)向裝置,以保證垂直度小于1%,插入過(guò)程中,必須吊直型鋼,盡量靠樁錘自重壓沉。若壓沉無(wú)法到位,再開(kāi)啟振動(dòng)下沉至標(biāo)高。型鋼回收,采用2臺(tái)液壓千斤頂組成的起拔器夾持型鋼頂升,使其松動(dòng),然后采用振動(dòng)錘利用振動(dòng)方式或采用卷?yè)P(yáng)機(jī)強(qiáng)力起拔,將Ｈ型鋼拔出。采用邊拔型鋼邊進(jìn)行注漿充填空隙的方法進(jìn)行施工。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用ＳＭＷ工法作工作井(接收井),可以貼近建筑或管線施工,而不會(huì)引起明顯的沉降破壞,這在城市建筑密集的舊城改造中由于有效保護(hù)原有建筑安全,并將對(duì)交通影響減至最小,意義很大。采用ＳＭＷ工法作工作(接收)井同常規(guī)鋼筋混凝土沉井比較,工期可以縮短1/3。由于四周可不作防護(hù),型鋼又可回收,造價(jià)明顯降低。施工中無(wú)泥漿排放,對(duì)環(huán)境無(wú)污染。筆者認(rèn)為采用ＳＭＷ工法不但可以在頂管工作(接收)井中應(yīng)用,對(duì)凡需采用深基支護(hù)的建(構(gòu))筑物都具有推廣價(jià)值。

型鋼土層粘土

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