CN101864765B - 基于双向搅拌的smw施工工法及三轴搅拌设备 - Google Patents

Abstract

一种基于双向搅拌的SMW施工工法，步骤包括：1)测量放样；2)施做导槽；3)钻机就位与钻进；4)完工。一种实现所述工法的三轴搅拌设备，包括底盘、机架、动力箱体、三个钻杆；机架设在底盘上，动力箱体连在三个钻杆的上端，分别驱动三个钻杆；各个钻杆底端设有钻头；三个钻杆的轴心位于同一直线上，两侧边轴的搅拌钻杆是双向搅拌钻杆，中间轴的搅拌钻杆是单向搅拌钻杆，并且中间轴设有压气管；所述两侧边轴的搅拌钻杆包括内、外钻杆，并且内、外钻杆上分别至少设置两组搅拌叶片，搅拌叶片沿钻杆轴向依次设置；内、外钻杆的转动方向相反。与现有技术相比，本技术方案的总工期可缩短近一半，使得SBMW工法造价低廉，符合环保的要求。

Description

基于双向搅拌的SMW施工工法及三轴搅拌设备

技术领域

本发明是土木工程施工方法，具体是一种基于双向搅拌的SMW施工工法及三轴搅拌设备。

背景技术

现有技术中，SMW(Soil Mixing Wall柱列式土壤水泥墙)工法是，利用专用的多轴搅拌机就地钻进并切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其它型材插入搅拌桩体内而形成的地下连续墙体，该墙体可直接作为挡土和止水结构。该工法于1976年在日本问世，截至1993年在日本各地施工业绩已占全日本用各种工法施工地下连续墙的50％左右。由于SMW工法具有止水性能好，构造简单，施工速度快，排土量少，型钢可回收重复使用，造价低，对周边环境影响小等优点，近年来该工法已在美国、法国、东南亚国家以及我国上海、南京、天津、杭州、台湾等地区广泛应用。

SMW工法中最常用的是三轴型钻掘搅拌机，利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂，就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列的物理和化学反应，使得形成的水泥土墙具有较高的抗压、抗剪强度和更可靠的止水性。但是这种水泥土搅拌墙还存在下列一些问题：

(1)水泥土搅拌不均匀，影响墙体质量；

(2)水泥浆沿深度分布不均匀，特别下部水泥浆掺入量很难得到保障；

(3)施工过程中在土压力、孔隙水压力、喷浆压力的相互作用下，水泥浆沿钻杆上行，普遍存在地面冒浆现象，影响实际水泥浆掺入量。

在现有技术中，SMW工法的应用，如申请号200710172456.6“新老围护相结合的基坑围护方法”，具体包括步骤：(1)查清原有围护的实际遗留情况；(2)采用SMW工法桩施工新的围护结构：SMW工法桩采用三轴搅拌桩，内插H型钢，H型钢插入方式为插一跳一，局部原有围护缺失处采用插二跳一方式；(3)新老围护之间的土体加固：待新施工的SMW工法桩强度达到设计强度的75％后，进行新老围护之间的土体加固施工；(4)通过围护顶部冠梁把新老围护连成一体；(5)冠梁砼浇筑后养护，整个新老围护结合体最终成形，进一步土方开挖。

发明内容

发明目的：针对现有施工中存在的问题，对水泥土搅拌的施工工艺进行改进，提出一种基于双向搅拌的SMW施工工法，即双向搅拌水泥土的操作方法(SoilBidirectional Mixing Wall，简称SBMW)，能够提高施工功效和工程质量，使上述问题得到解决。

技术方案：一种基于双向搅拌的SMW施工工法，步骤包括：

1)测量放样：根据坐标基点，按设计图放出桩位，并设临时控制桩，验收；

2)施做导槽：导槽起定位和导向作用；

3)钻机就位与钻进，步骤包括：

3.1)桩位放样：控制施工过程中桩位误差，保证搅拌桩每次准确定位；

3.2)在导槽外围设置桩位标记；

3.3)桩机就位：移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架使桩架垂直，桩机参照定位标记指示位置定位；

3.4)水泥浆液拌制，并把水泥浆注入搅拌桩机的钻杆，同时监控、调节供浆的流量及压力；

3.5)搅拌桩施工，采用双向水泥土搅拌：

采用三轴搅拌设备，其中两侧边轴的搅拌钻杆是双向搅拌钻杆，中间轴的搅拌钻杆是单向搅拌钻杆，并且，中间轴设有压气管；

桩机钻杆下沉与提升：钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，也就是两搅两喷；

双向搅拌：所述双向搅拌钻杆采用同心双轴钻杆，在内、外钻杆上分别设置至少两组搅拌叶片；所述内、外钻杆旋转方向相反，进而分别带动相应的搅拌叶片正、反向旋转；同时由所述中间轴的压气管向钻孔的水泥土中喷射高压气流(此处压力、流量无特定要求，和常规SMW三轴搅拌一致)；

所述内钻杆前端设置钻头；对于内钻杆的至少两组搅拌叶片，最下面一组叶片的作用是破土和搅拌，其上的各组叶片作用是搅拌；

对于所述外钻杆的至少两组搅拌叶片，最上面一组的作用是搅拌和压浆，其下的各组叶片作用是搅拌；

正反向搅拌，在提高搅拌效率的同时，起到了压浆作用。

3.6)置放应力补强材：把应力补强材插入搅拌桩内；

3.7)工程主体完工后，对桩机进行移位；

3.8)起拔回收应力补强材：将应力补强材拔出，起拔后，空隙灌注水泥浆；

4)完工。

具体操作时候：

步骤3.1)中，所述桩位误差必须小于50mm；在导槽上做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。

步骤3.2)中，所述桩位标记是设在导槽外围的定位型钢：

垂直沟槽方向放置两根定位H型钢即导轨横撑，再在平行沟槽方向放置两根定位H型钢即导轨，在导轨上设置标志；H型钢定位采用型钢定位卡；这有利于确保SMW桩体位置的准确性，与下述两钻杆上间隔设置的搅拌叶片一起实现桩与桩之间的搭接咬合，保证桩间没有缝隙及孔洞，以形成止水帷幕。

步骤3.4)中，配备了三只水泥浆搅拌桶和一只存浆桶，搅拌桶和存浆桶上分别悬挂搅拌机，水泥浆在搅拌桶中按需要的水灰比配制拌匀后排入存浆桶，再由泥浆泵抽吸加压后经过输浆管压至钻杆内注浆孔；

水泥浆液的配制过程中严格控制浆液的计量，配备水泥浆液流量计及压力装置(例如压力表)，以便及时调节供浆的流量及压力，防止水泥掺入量不足现象发生。此处，浆液的计量，供浆的流量及压力都有设计要求的，一般来讲，都是先试打第一批桩(不少于3根)，来确定最终的施工参数。

步骤3.5)中，对于相邻的两钻杆，它们的间距小于搅拌叶片的直径、并大于搅拌叶片的半径，两钻杆上的搅拌叶片间隔设置。

对于所述内、外钻杆上各组搅拌叶片，搅拌叶片之间的轴向间距是20cm～40cm；所述搅拌叶片的叶片单体宽度80～100mm；叶片厚度25～40mm；叶片的长度由桩径决定。这些具体尺寸的搭配使用，使搅拌的效率和效果最佳化。其中，叶片间距过大不利于搅拌均匀性，但若加固塑性指数I_p大于25的粘土时，叶片易被土体包裹，使得搅拌叶片无法充分切割土体，此时可适当加大搅拌叶片间距(控制在40cm以内)。因此，必须在大面积施工前进行工艺性试桩，以确定合理的双向搅拌机械参数。

启动搅拌机，内钻杆带动钻头先正向破土、喷浆、搅拌，外钻杆后反向入土、搅拌，钻杆搅拌叶片搅拌、压浆，正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土。

步骤3.6)中，所述应力补强材是H型钢，在搅拌桩施工完毕后立即插入H型钢：步骤是用吊机起吊H型钢，靠型钢自重插入，插入时保证H型钢的垂直度；

在所述H型钢上涂减摩剂以减少阻力，保证其完整回收；在孔口还设有定向装置，当H型钢插至设计标高时，用钢筋将型钢固定；同时对溢出的水泥土进行清理。

步骤3.8)中，

当工程主体完工后，用组合拔桩机将型钢拔出，在H型钢回收施工前进行型钢抗拔验算与拉拔试验，以确保型钢的顺利回收；为防止围护结构变形引起型钢变形导致其难以拔出，钢支撑应按设计要求施加预加力且各支撑受力均匀，以减小围护结构变形量；

H型钢起拔后，空隙应灌注水泥浆，注浆管选用Φ10mm钢管，采用焊接将其顺水泥土壁插入桩底；注浆材料采用细砂掺加0.5～1.0％高效减水剂及3～7％膨润土，水灰比控制在0.7，通过高效减水剂及膨润土调整水泥砂浆的流动性；注浆压力不小于1MPa，注浆过程中边注浆边提升，注浆管埋入浆液下不小于3m，注浆采用2台以上注浆泵同时进行以提高注浆效果。

一种实现上述工法的三轴搅拌设备，包括底盘、机架、动力箱体、三个钻杆；机架设在底盘上，动力箱体连在三个钻杆的上端，分别驱动三个钻杆；各个钻杆底端设有钻头，其特征是三个钻杆的轴心位于同一直线上，两侧边轴的搅拌钻杆是双向搅拌钻杆，中间轴的搅拌钻杆是单向搅拌钻杆，并且中间轴设有压气管；

所述两侧边轴的搅拌钻杆包括内、外钻杆，并且内、外钻杆上分别至少设置两组搅拌叶片，搅拌叶片沿钻杆轴向依次设置；内、外钻杆的转动方向相反；

对于相邻的两钻杆，它们的间距小于搅拌叶片的直径、并大于搅拌叶片的半径，两钻杆上的搅拌叶片间隔设置。

对于所述内、外钻杆上各组搅拌叶片，搅拌叶片之间的轴向间距是20cm～40cm；所述搅拌叶片的叶片单体宽度80～100mm；叶片厚度25～40mm；叶片的长度由桩径决定。

本工法即SBMW工法是把现有技术中的SMW搅拌施工法改成双向搅拌施工法，在叶片旋转过程中起到压浆和正反向同时搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布；同时由于增加了反向旋转叶片使水泥土的搅拌更加充分，确保了施工质量。

效益分析：

1工期：SBMW工法施工速度快、周期短，同普通地下连续墙相比，总工期可缩短近一半。

2造价：由于型钢可回收重复利用，使得SBMW工法造价低廉，一般为灌注桩的50％～70％，为钢筋砼地下连续墙的40％～60％左右。

3社会效益：施工时基本无噪声，震动小，废土外运量远比其他工法为少，施工不扰动邻近土体，不会产生周围地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害，符合环保的要求。

附图说明

图1是SBMW工法施工工艺流程图。

图2是SBMW工法动力传动系统示意图。

图3-1是双向搅拌钻杆示意图。

图3-2是叶片单体示意图。

图4-1是SBMW施工工法施工机械的正面视图。

图4-2是SBMW施工工法施工机械的侧面视图。

图5-1是步骤3.2)中置放导轨示意图。

图5-2是步骤3.2)中标定施工标志示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种基于双向搅拌的SMW施工工法，工艺原理是将传统三轴搅拌施工中的单向搅拌施工法改成双向搅拌施工法，形成一套新的施工工法。具体到本例来说，通过采用同心双轴钻杆，在正反向旋转过程中起到压浆和正反向同时搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布；同时由于增加了反向旋转叶片使水泥土的搅拌更加充分，确保了施工质量。如图4-1和4-2所示，本工法的施工机械包括底盘4.1、机架4.2、动力箱体4.3、钻杆4.4、钻头4.5。机架4.2设在底盘4.1上，动力箱体4.3连在三个钻杆的上端，分别驱动三个钻杆；钻头4.5设在钻杆底端。

一、施工工艺流程及操作要点

1、如图1，施工工艺流程如下：

1)测量放样：根据坐标基点，按设计图放出桩位，并设临时控制桩，验收；

2)施做导槽：导槽起定位和导向作用；

3)钻机就位与钻进，步骤包括：

3.1)桩位放样：控制施工过程中桩位误差，保证搅拌桩每次准确定位；

3.2)设置定位型钢；

3.3)桩机就位：移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架使桩架垂直；

3.4)水泥浆液拌制，并把水泥浆注入搅拌桩机的钻杆，同时监控、调节供浆的流量及压力；

3.5)搅拌桩施工，采用双向水泥土搅拌：

采用三轴搅拌设备，其中两侧边轴的搅拌钻杆是双向搅拌钻杆，中间轴的搅拌钻杆是单向搅拌钻杆，并且，中间轴设有压气管；

桩机钻杆下沉与提升：钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，也就是两搅两喷；

双向搅拌：所述双向搅拌钻杆采用同心双轴钻杆，在内、外钻杆上分别设置至少两组搅拌叶片，通过内、外钻杆带动搅拌叶片正、反向旋转，以阻断水泥浆上冒途径；同时由所述中间轴的压气管向水泥土中喷射高压气流；

3.6)置放应力补强材：把应力补强材插入搅拌桩内；

3.7)工程主体完工后，对桩机进行移位；

3.8)起拔回收应力补强材：将收应力补强材拔出，起拔后，空隙灌注水泥浆；

4)完工。

2、操作要点

2.1测量放样

根据坐标基点，按设计图放出桩位，并设临时控制桩，验收。

2.2施做导槽

导槽起定位和导向作用，工法桩垂直度偏差的控制尤为关键。施工中垂直度偏差控制在5‰以内。

为确保搅拌桩及型钢能准确定位，施工时，先制作导墙，再进行SBMW桩施工。导墙沟槽开挖过程中，根据基坑围护内边控制线，采用挖掘机开挖，并清除地下障碍物，开挖沟槽余土及时处理。

2.3钻机就位与钻进

(1)桩位放样：根据坐标基点，按设计图放出桩位，并设临时控制桩，填好技术复核单，提请验收。

(2)设置定位型钢(参考图5-1和5-2)：先在沟槽沿纵向打入5m长10号槽钢(间距3m)进入土层，作为固定支点；垂直沟槽方向放置两根型钢作导轨横撑，规格为200mm×200mm，长约2.5m，该型钢与固定支点焊接；再在平行沟槽方向放置两根型钢作导轨，规格为300mm×300mm，长约8m～12m，该型钢与导轨横撑焊接；H型钢定位采用型钢定位卡；在导轨5.2上用红油漆做好标记5.4，保证搅拌桩每次准确定位，施工过程中桩位误差必须小于50mm。

图5-1和5-2中，沟槽5.1、(H300×300)导轨5.2、(H200×200)导轨横撑5.3、标志5.4。

(3)桩机就位：移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架使垂直度达到5‰以内。桩机移动结束后检查定位情况并及时纠正；

(4)水泥浆液拌制：配备了三只水泥浆搅拌桶，一只存浆桶，其上分别悬挂一台搅拌机，水泥浆在搅拌桶中按规定的水灰比配制拌匀后排入存浆桶，再由二台泥浆泵抽吸加压后经过输浆管压至钻杆内注浆孔。

水泥浆液的配制过程中严格控制浆液的计量，配备水泥浆液流量计及压力装置，以便及时调节供浆的流量及压力，防止水泥掺入量不足现象产生；

(5)桩机钻杆下沉与提升：按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，也就是两搅两喷。启动搅拌机，使三轴搅拌设备两根边轴的内外钻杆沿导向架向下，内钻头先正向破土、喷浆、搅拌，外钻头后反向入土、搅拌，正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土，再辅以三轴搅拌设备中间轴喷射高压气流，加剧土体的流动性，使水泥浆与土体拌和更充分，持续下沉搅拌机，在达到设计深度时，先将外钻杆钻头换向(正向)，后对内钻杆钻头换向(反向)，同时对加压装置换向，链条将钻头提升，继续喷浆、搅拌水泥土，至设计桩顶标高。

2.4型钢制作与安装

搅拌桩施工完毕后立即插入H型钢。用吊机起吊H型钢，靠型钢自重插入，插入时保证H型钢的垂直度。型钢上涂减摩剂以减少阻力，保证其完整回收。型钢要平直、光滑、无弯曲、无扭曲。在孔口设定向装置，当型钢插至设计标高时，用Φ18钢筋将型钢固定。溢出的水泥土必须进行清理，控制至设计顶标高，进行下道工序的施工。具体操作工艺如下：

(1)H型钢减摩剂施工

H型钢的减摩，是H型钢插入和顶拔顺利进行的关键工序，施工中严格控制，减摩制作主要通过涂刷减摩剂实现。

①清除H型钢表面的污垢和铁锈；

②使用电热棒将减摩剂加热至完全熔化，用搅棒搅动时感觉厚薄均匀，然后涂敷于H型钢表面(否则减摩剂涂层不均匀容易产生剥落)；

③下雨天型钢表面潮湿，则事先用抹布擦去型钢表面积水，再使用氧气加热或喷灯加热，待型钢干燥后再涂刷减摩剂；

④H型钢表面涂刷完减摩剂后若出现剥落现象应及时重新涂刷。

(2)H型钢插入

H型钢就位后，通过桩机定位装置控制，靠型钢自重或借助一定的外力(送桩锤)将型钢插入搅拌桩内。

①型钢起吊前在型钢顶端150mm处开一中心圆孔，孔径约100mm，装好吊具和固定钩，根据引设的高程控制点及现场定位型钢标高选择合理的吊筋长度及焊接点，控制型钢顶定位误差30mm，标高误差小于20mm；

②型钢用两台吊车合吊，以保证型钢在起吊过程中不变形。吊装采用一台50T的汽车吊和一台100T的履带吊先水平三点吊起H型钢，吊点位置和数目按正负弯矩相等的原则计算确定，在型钢离地面一定高度后，再由100t吊垂直起吊，50t吊水平送吊，成竖直方向后，用100t汽车吊一次进行起吊垂直就位；

③在导槽上设置H型钢定位卡固定插入型钢的平面位置，将H型钢底部中心对准桩位中心沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，用经纬仪或线锤控制型钢插入垂直度；

④型钢插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差；

⑤型钢插放达不到设计标高时，采取缓慢提升型钢到适当高度，然后重复下插。下插过程中始终使用经纬仪或线锤控制H型钢垂直度。

2.5型钢起拔与回收

当工程主体完工后，用组合拔桩机将型钢拔出，在H型钢回收施工前进行型钢抗拔验算与拉拔试验，以确保型钢的顺利回收。由于围护结构变形导致型钢变形，使型钢很难拔出，钢支撑应按设计要求施加预加力且各支撑受力均匀，以减小围护结构变形量，是提高H型钢回收率的有效手段。H型钢起拔后，空隙应灌注水泥浆，注浆管选用Φ10mm钢管，采用焊接将其顺水泥土壁插入桩底。注浆材料采用细砂掺加0.5～1.0％高效减水剂及3～7％膨润土，水灰比控制在0.7，通过高效减水剂及膨润土调整水泥砂浆的流动性。注浆压力不小于1MPa，注浆过程中边注浆边提升，注浆管埋入浆液下不小于3m，注浆采用2台以上注浆泵同时进行以提高注浆效果。

二、材料与设备

1、水泥采用P.042.5，其安定性、胶砂强度及添加物种类须符合国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)的要求。

2、H型钢规格由三轴搅拌桩的桩径确定，常用的规格有500×200×10×16、500×300×10×10、500×300×11×15、500×300×11×18、700×300×13×24、700×300×14×20、800×300×14×26等。

3、设备

主要机具设备见表1。

表1机具设备表

序号	设备名称	使用功能
			1	灰浆搅拌机	灰浆拌制
2	灰浆泵	灰浆输送，配输送管
			3	空压机	提供风动压力
4	挖掘机	导墙开挖、成槽灌注等
			5	起重履带吊	吊放型钢及其他设备等
6	采用双向搅拌动力传动系统的三轴搅拌机	钻进、搅拌
			7	千斤顶	拔出H型钢
8	沉淀测定器	泥浆取样测试设备
			9	其他设备	型钢加工设备等
10	潜水泵	加压抽水

实现本工法的三轴搅拌设备，包括底盘、机架、动力箱体、三个钻杆；机架设在底盘上，动力箱体连在三个钻杆的上端，分别驱动三个钻杆；各个钻杆底端设有钻头，其特征是三个钻杆的轴心位于同一直线上，两侧边轴的搅拌钻杆是双向搅拌钻杆，中间轴的搅拌钻杆是单向搅拌钻杆，并且中间轴设有压气管；

所述两侧边轴的搅拌钻杆包括内、外钻杆，并且内、外钻杆上分别至少设置两组搅拌叶片，搅拌叶片沿钻杆轴向依次设置；内、外钻杆的转动方向相反；

于相邻的两钻杆，它们的间距小于搅拌叶片的直径、并大于搅拌叶片的半径，两钻杆上的搅拌叶片间隔设置。

对于所述内、外钻杆上各组搅拌叶片，搅拌叶片之间的轴向间距是20cm～40cm；所述搅拌叶片的叶片单体宽度80～100mm；叶片厚度25～40mm；叶片的长度由桩径决定。(如图3-2所示)

内、外钻杆的转动方向相反，带动叶片也沿不同方向旋转搅拌。

参考图3，具体到本例中的实现双向搅拌的双向搅拌钻杆，是在同一轴向上设置的内、外两个转动方向相反的钻杆(图3-1中：外钻杆搅拌叶片3.1、内钻杆搅拌叶片3.2、连接法兰3.3)。

本双向搅拌钻杆的内钻杆搅拌叶片包括上下两层，下面一层叶片的作用是破土和搅拌，上面一层叶片是搅拌；外钻杆搅拌叶片包括上下两层，作用为搅拌和压浆。

本例的SBMW工法动力传动系统(设在动力箱体内)如图2所示。

图2中，

与两边的双向搅拌钻杆对应的是1-外钻杆电动机、2-外钻杆减速器、3-外钻杆连接器、4-内钻杆动力传动齿轮、5-外钻杆动力齿轮、6-水接头、7-外钻杆动力传动齿轮、8-钢丝绳、9-内钻杆动力传动系统连接法兰、10-外钻杆、11-内钻杆、12-滑轮组、13-内钻杆电动机、14-内钻杆减速器、15-内钻杆连接器、16-内钻杆动力齿轮、17-内钻杆动力传动齿轮、18-外钻杆动力传动齿轮。

与中间的单向搅拌钻杆对应的是19-钻杆电动机、20-钻杆减速器、21-钻杆连接器、22-气接头、23-钻杆。

三个钻杆都由钢丝绳8牵引。

双向搅拌钻杆中，内钻杆11设在外钻杆10内，钻杆上端连接有水接头6和滑轮组12。

对于外钻杆驱动装置，外钻杆电动机1通过外钻杆减速器2以及外钻杆连接器3驱动外钻杆动力齿轮5，外钻杆动力齿轮5通过外钻杆动力传动齿轮7驱动外钻杆动力传动齿轮18，进而驱动外钻杆10。

对于内钻杆驱动装置，内钻杆电动机12通过内钻杆减速器14以及内钻杆连接器15驱动内钻杆动力齿轮16，内钻杆动力齿轮16通过内钻杆动力传动齿轮17驱动内钻杆动力传动齿轮4，再通过内钻杆动力传动系统连接法兰9进而驱动外钻杆10。

三、质量控制

1质量控制要点

1.1为保证水泥土搅拌桩的垂直度，注意桩架基座的平整度和导向架对地面的垂直度，垂直度偏差不大于1/300。

1.2为保证桩位准确，必须使用定位卡，确保桩位与设计图的偏差不大于100mm。

1.3桩间搭接施工时间不能超过12h，若超过时，则须在外侧补桩或注浆加固，确保基坑不渗漏水。

1.4桩体须搅拌均匀，并严控注浆量和提升速度，防止出现夹心和断浆现象，桩顶注浆要超出设计标高，水泥土凝固后凿除，确保桩体质量。

1.5H型钢到场后，进行垂直度、平整度、焊缝厚度检查，型钢探伤率不少于5％，不符合规定的严禁使用。H型钢表面涂刷减摩剂，型钢垂直插入，间距准确。

1.6为防止断桩和分浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。

2允许偏差

有关验收标准详见表2和表3。

表2H型钢验收允许偏差

实测项目	允许偏差	实测项目	允许偏差
				长度	±20mm	型钢定位轴线	±20mm
截面高度	±4mm	顶标高	±4mm
				截面宽度	±3mm	型心转角	±2°
腹板中心线	±2mm	垂直度	3‰
				型钢对接焊缝	符合设计要求
型钢挠度	10mm

表3搅拌桩体验收允许偏差

其它要求：

卷扬钢丝绳排列整齐，不得挤压，缠绕滚筒上不少于三圈。

在一些特殊施工条件下，例如某基坑工程，采用SBMW工法围护结构，基坑四周紧邻已有建筑或城市主要道路，不具备放坡条件。经过本方法的实施，SBMW工法具有施工时振感小，噪声小，不扰民，安全，泥浆污染少，场地整洁，桩身质量有保证，且施工速度快，工程造价低，止水性能好等优点。应具有广阔的发展前景。

工法特点：

1、施工质量可靠。将常用三轴搅拌设备两侧边轴的单向单轴搅拌钻杆都改成双向双轴同心搅拌钻杆，保留三轴搅拌设备中间轴的压气管。这样通过双向动力传动系统，带动同心双轴正反两方向旋转，在叶片正反向同时旋转过程中起到压浆和双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，同时辅以高压气流，加剧三轴搅拌桩范围内土体的流动性，使得每幅桩体的水泥浆与土体拌和充分，保证水泥浆沿深度均匀分布，确保了成墙质量。

2、施工进度快，工期短。SBMW工法两搅两喷，采用就地加固原土而一次筑成墙体，施工效率高，同地下连续墙施工相比，省去了挖槽、安放钢筋笼等工序，工期可缩短近一半。

3、工程造价低。由于加劲型材可回收重复利用，因此SBMW工法具有显著的经济效益。

4、对周边环境影响小。SBMW工法是直接把水泥类悬浊液就地与切碎的土砂混合，不像地下连续墙、灌注桩需要开槽或钻孔，存在槽(孔)壁坍塌现象，因此不会造成邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害。另外，SBMW工法施工占用场地仅为其它施工方法的60％～80％，有利于保护周边的建筑、道路及空中、地下管线，同时残士及泥浆量小，比较容易处理，有利于保护环境。

适用范围：本工法以水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用该工法，特别适合于以黏土和粉细砂为主的松软地层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。

Claims (10)

1.一种基于双向搅拌的SMW施工工法，其特征是步骤包括：

1)测量放样：根据坐标基点，按设计图放出桩位，并设临时控制桩，验收；

2)施做导槽：导槽起定位和导向作用；

3)钻机就位与钻进，步骤包括：

3.1)桩位放样：控制施工过程中桩位误差，保证搅拌桩每次准确定位；

3.2)在导槽外围设置桩位标记；

3.3)桩机就位：移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架使桩架垂直，桩机参照桩位标记指示位置定位；

3.4)水泥浆液拌制，并把水泥浆注入搅拌桩机的钻杆，同时监控、调节供浆的流量及压力；

3.5)搅拌桩施工，采用双向水泥土搅拌：

采用三轴搅拌设备，其中两侧边轴的搅拌钻杆是双向搅拌钻杆，中间轴的搅拌钻杆是单向搅拌钻杆，并且中间轴设有压气管；

桩机钻杆下沉与提升：钻杆在下沉和提升时均注入水泥浆液，也就是两搅两喷；

双向搅拌：所述双向搅拌钻杆采用同心双轴钻杆，在内、外钻杆上分别设置至少两组搅拌叶片；所述内、外钻杆旋转方向相反，进而分别带动相应的搅拌叶片正、反向旋转；同时由所述中间轴的压气管向钻孔的水泥土中喷射高压气流；

所述内钻杆前端设置钻头；

对于内钻杆的至少两组搅拌叶片，最下面一组叶片的作用是破土和搅拌，其上的各组叶片作用是搅拌；

对于所述外钻杆的至少两组搅拌叶片，最上面一组的作用是搅拌和压浆，其下的各组叶片作用是搅拌；

3.6)置放应力补强材：把应力补强材插入搅拌桩内；

3.7)工程主体完工后，对桩机进行移位；

3.8)起拔回收应力补强材：将应力补强材拔出，起拔后，空隙灌注水泥浆；

4)完工。

2.根据权利要求1所述的工法，其特征是步骤3.2)中，所述桩位标记是设在导槽外围的定位型钢： 

垂直导槽方向放置两根定位H型钢即导轨横撑，再在平行导轨方向放置两根定位H型钢即导轨，在导轨上设置标记；H型钢定位采用型钢定位卡。

3.根据权利要求1所述的工法，其特征是步骤3.4)中，配备了三只水泥浆搅拌桶和一只存浆桶，搅拌桶和存浆桶上分别悬挂搅拌机，水泥浆在搅拌桶中按需要的水灰比配制拌匀后排入存浆桶，再由泥浆泵抽吸加压后经过输浆管压至钻杆内注浆孔；

水泥浆液的配制过程中严格控制浆液的计量，配备水泥浆液流量计及压力装置，以便及时调节供浆的流量及压力，防止水泥掺入量不足现象发生。

4.根据权利要求1所述的工法，其特征是步骤3.5)中，对于相邻的两钻杆，它们的间距小于搅拌叶片的直径、并大于搅拌叶片的半径，两钻杆上的搅拌叶片间隔设置。

5.根据权利要求1所述的工法，其特征是对于所述内、外钻杆上各组搅拌叶片，搅拌叶片之间的轴向间距是20cm～40cm；所述搅拌叶片的叶片单体宽度80～100mm；叶片厚度25～40mm；叶片的长度由桩径决定。

6.根据权利要求1所述的工法，其特征是步骤3.6)中，所述应力补强材是H型钢，在搅拌桩施工完毕后立即插入H型钢，步骤是：用吊机起吊H型钢，靠型钢自重插入，插入时保证H型钢的垂直度；

在所述H型钢上涂减摩剂以减少阻力，保证其完整回收；并在孔口设置定向装置，当H型钢插至设计标高时，用钢筋将型钢固定；同时对溢出的水泥土进行清理。

7.根据权利要求1所述的工法，其特征是步骤3.8)中，

当工程主体完工后，用组合拔桩机将型钢拔出，在H型钢回收施工前进行型钢抗拔验算与拉拔试验，以确保型钢的顺利回收；为防止围护结构变形引起型钢变形导致其难以拔出，钢支撑应按设计要求施加预加力且各支撑受力均匀，以减小围护结构变形量；

H型钢起拔后，空隙应灌注水泥浆，注浆管选用Φ10mm钢管，采用焊接方式连接相邻钢管，将钢管顺水泥土壁插入桩底；注浆材料采用细砂掺加质量百分 比为0.5～1.0％高效减水剂及3～7％膨润土，水灰比控制在0.7，通过高效减水剂及膨润土调整水泥砂浆的流动性；注浆压力不小于1MPa，注浆过程中边注浆边提升注浆管，注浆管埋入浆液下不小于3m，注浆采用2台以上注浆泵同时进行以提高注浆效果。

8.一种实现权利要求1所述工法的三轴搅拌设备，包括底盘、机架、动力箱体、三个钻杆；机架设在底盘上，动力箱体连在三个钻杆的上端，分别驱动三个钻杆；各个钻杆底端设有钻头，其特征是三个钻杆的轴心位于同一直线上，两侧边轴的搅拌钻杆是双向搅拌钻杆，中间轴的搅拌钻杆是单向搅拌钻杆，并且中间轴设有压气管；

所述两侧边轴的搅拌钻杆包括内、外钻杆，并且内、外钻杆上分别至少设置两组搅拌叶片，搅拌叶片沿钻杆轴向依次设置；内、外钻杆的转动方向相反。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征是对于相邻的两钻杆，它们的间距小于搅拌叶片的直径、并大于搅拌叶片的半径，两钻杆上的搅拌叶片间隔设置。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征是对于所述内、外钻杆上各组搅拌叶片，搅拌叶片之间的轴向间距是20cm～40cm；所述搅拌叶片的叶片单体宽度80～100mm；叶片厚度25～40mm；叶片的长度由桩径决定。 

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