CMW工法樁在深基坑工程中的施工應(yīng)用

雷虹

【摘要】本文結(jié)合該工程實(shí)例，介紹了CMW工法樁的施工工藝流程、和質(zhì)量控制方法等?？蔀閺V大工程界的技術(shù)人員提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】CMW工法樁；SMW樁；質(zhì)量控制；水灰比

引言

SMW（Soil Mixing Wall）樁是在充分總結(jié)了鋼筋混凝土地下連續(xù)墻和水土壤深層攪拌樁各自的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將兩者取長補(bǔ)短有機(jī)結(jié)合發(fā)展而來，近些年來，SMW樁在我國也得到了長足發(fā)展。CMW工法樁是在SMW樁在水泥土未凝結(jié)硬化前插入預(yù)應(yīng)力管樁，在樁頂施作冠梁，利用水泥土的止水性能和管樁的擋土作用，共同形成深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。該工法樁具有安全、經(jīng)濟(jì)、高效等特點(diǎn)，本文結(jié)合湖南長沙某公寓項(xiàng)目基坑施工情況，介紹了CMW工法樁的施工工藝。

1、工程概況

根據(jù)勘察揭示的50.8m以上各土層沉積物組成，結(jié)合土的沉積規(guī)律、土性和狀態(tài)，將勘察范圍深度35.5m內(nèi)的土體劃分為6個單元土層，各土層名稱和物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

土層名稱 重度γ/（kN·m-3） 黏聚力c/kPa 內(nèi)摩擦角φ/（°）

①填土 18.6 15 12

③4粉質(zhì)黏土 19.4 29 14

⑤1粉土 18.9 23 21

⑤2粉土夾粉砂 18.9 16 26

⑤3粉土夾粉質(zhì)黏土 18.8 19 21

⑥3粉質(zhì)黏土 18.2 28 2

其中各土層土壤特性如下：①填土：松散，主要由建筑垃圾和新近回填土，層底標(biāo)高為-0.6～2.0m。③4粉質(zhì)黏土：含氧化物斑點(diǎn)，夾高嶺土條紋，切面稍光滑，干強(qiáng)度、韌性中等，層底標(biāo)高為-8.7～-2.0m。⑤1粉土：稍密～中密，很濕，切面無光澤，搖震反應(yīng)迅速，含云母碎片，具層理，干強(qiáng)度及韌性低，夾粉質(zhì)黏土，土性不均勻，層底標(biāo)高為-11.5～-8.7m。⑤2粉土夾粉砂：中密，很濕，切面無光澤，搖震反應(yīng)迅速，含云母碎片，具層理，干強(qiáng)度及韌性低，夾粉砂，層底標(biāo)高為-13.8～-11.5m。⑤3粉土夾粉質(zhì)黏土：稍密～中密，很濕，切面無光澤，搖震反應(yīng)迅速，含云母碎片，具層理，干強(qiáng)度及韌性低，夾粉質(zhì)黏土，土性不均勻，層底標(biāo)高為-15.8～-13.8m。⑥1：粉質(zhì)黏土軟塑～流塑，切面稍有光滑，搖震反應(yīng)無，韌性及干強(qiáng)度中等，層底標(biāo)高為-35.5～-15.8m。

根據(jù)場地地質(zhì)條件，場地地下水可分為上層滯水和承壓水。上層滯水主要賦存于場地上部填土中，富水性差，水位變化較大，主要來自大氣降水的垂直入滲和河流的側(cè)向補(bǔ)給，排泄以瀉入河流和蒸發(fā)為主?？碧狡陂g測得該層水位在地表下0.5m左右，水位年變化幅度在1.0～1.5m。承壓水主要賦存于場地⑤1，⑤2，⑤3粉土、粉砂層中，透水性一般，主要接受較大規(guī)模水體的側(cè)向補(bǔ)給，水位較穩(wěn)定，勘探期間測得其穩(wěn)定水位標(biāo)高2.000m左右。近幾年該含水層的水位變化幅度在1～2m，最高水位標(biāo)高約1.000m。

湖南長沙某公寓項(xiàng)目基礎(chǔ)施工階段場地狹小，距離地下室北側(cè)邊線最近處約10m處是公路主干道；南側(cè)道路距離地下室南側(cè)邊線最近處約1.80m；西側(cè)距離地下室西側(cè)邊線最近處約1.20m，東側(cè)為已建5層建筑物，距離地下室東側(cè)邊線最近處約3.50m；基坑開挖深度為8.00m。支護(hù)結(jié)構(gòu)為CMW樁+1道水平內(nèi)支撐。其中SMW樁參數(shù)為?850mm@1200mm樁長為19.00m，水泥采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比2.0，水泥摻量20%～24%；預(yù)應(yīng)力管樁參數(shù)為HC-600（130）-B-14管樁。內(nèi)支撐為700mm×600mm，800mm×700mm鋼筋混凝土梁。

2、施工工藝及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

三軸深攪樁施工采用間隔式雙孔全套復(fù)攪式連接，按圖1所示順序進(jìn)行，其中非陰影部分為重復(fù)套鉆，以保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，水泥攪拌樁的搭接以及施工設(shè)備的垂直度補(bǔ)正依靠重復(fù)套鉆來保證，以達(dá)到止水的作用。預(yù)應(yīng)力管樁在攪拌樁完成后及時插入.施工順序如圖2與圖3所示。

圖1 SMW樁施工搭接順序

圖2 CMW工法樁施工順序

圖3 CMW工法施工工藝流程

2.2 施工要點(diǎn)

2.2.1 障礙物清理

因SMW樁工序要求連續(xù)施工，故在施工前應(yīng)對圍護(hù)施工區(qū)域地下障礙物進(jìn)行探測清理，以保證施工順利進(jìn)行，減少施工冷縫的數(shù)量。

2.2.2 測量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的邊軸線基準(zhǔn)點(diǎn)、圍護(hù)平面布置圖。按圖紙尺寸放出圍護(hù)樁邊線和控制線，設(shè)立臨時控制標(biāo)志，做好技術(shù)復(fù)核單，提請監(jiān)理驗(yàn)收。

2.2.3 開挖溝槽

根據(jù)基坑圍護(hù)邊線開挖溝槽，溝槽尺寸為1000mm×1000mm，并清除地下障礙物，開挖溝槽土體應(yīng)及時處理，以保證SMW樁正常施工。

2.2.4 SMW樁施工

2.2.4.1 樁機(jī)就位

由當(dāng)班班長統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位，樁機(jī)下鋪設(shè)鋼板，移動前看清上、下、左、右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)有障礙物應(yīng)及時清除，移動結(jié)束后檢查定位情況并及時糾正；樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正，并用經(jīng)緯儀或線錘進(jìn)行觀測以確保鉆機(jī)的垂直度；三軸水泥攪拌樁樁位定位偏差應(yīng)<15mm。成樁后樁中心偏位不得超過50mm，樁身垂直度偏差不得超過1/150。

2.2.4.2 水泥土配合比

根據(jù)SMW樁的特點(diǎn)，水泥土配比的技術(shù)要求如下。

1）設(shè)計(jì)合理的水泥漿液及水灰比，使其確保水泥土強(qiáng)度的同時，確保SMW樁能順利下沉。因南通地區(qū)土質(zhì)以砂土為主，水泥漿中需摻入適量的膨潤土以利鉆機(jī)下沉。

2）水泥摻入比的設(shè)計(jì)，必須確保水泥土強(qiáng)度，降低土體置換率，減輕施工時環(huán)境的擾動影響。

3）設(shè)計(jì)要求并結(jié)合工程實(shí)際情況確定其基本配合比為：水灰比為2.0；42.5級普通硅酸水泥摻量為20%，水泥摻量為360kg/m3。

4）CMW攪拌樁施工時每班組需做試塊同條件養(yǎng)護(hù)，28d強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.0MPa。

2.2.4.3 制備水泥漿液及漿液注入

在施工現(xiàn)場搭建拌漿施工平臺，平臺附近搭建水泥庫，開機(jī)前按要求進(jìn)行水泥漿液的攪制。將配制好的水泥漿送入儲漿桶內(nèi)備用。水泥漿配制好后，停滯時間≤2h，搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不超過10h。注漿時通過2臺注漿泵2條管路同Y形接頭從入口混合注入。注漿壓力：4～6MPa，注漿流量：150～200L/（min·臺）。

2.2.4.4 鉆進(jìn)攪拌

三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應(yīng)注入水泥漿液，同時嚴(yán)格控制下沉和提升速度，噴漿下沉速度≤1m/min，提升的速度≤2.0m/min，樁底部分重復(fù)攪拌注漿，停留1min左右，并做好原始記錄。

2.2.4.5 清洗、移位

將集料斗中加入適量清水，開啟灰漿泵，清洗壓漿管道及其他所用機(jī)具，然后移位再進(jìn)行下一根樁的施工。

2.2.4.6 施工冷縫處理

樁間搭接時間≤24h，否則按照補(bǔ)強(qiáng)加固處理。施工過程中一旦出現(xiàn)冷縫則采取在冷縫處圍護(hù)樁外側(cè)補(bǔ)攪素樁方案。在圍護(hù)樁達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行補(bǔ)樁，以防偏鉆，保證補(bǔ)樁效果，素樁與圍護(hù)樁搭接厚度約10cm（見圖4）。

圖4 施工冷縫處理示意

2.2.4.7 置換土清運(yùn)

攪拌機(jī)在下沉和提升過程中會產(chǎn)生大量的置換泥漿，故在施工中配備一臺挖機(jī)進(jìn)行及時清運(yùn)。

2.2.4.8 報表記錄

施工過程中由機(jī)長負(fù)責(zé)記錄，即時填寫《施工記錄表》，詳細(xì)、真實(shí)、準(zhǔn)確地記錄每根樁的下沉?xí)r間、提升時間，并及時報送監(jiān)理。

2.2.5 插入管樁

2.2.5.1 安放型鋼腰梁（見圖5）

圖5 型鋼腰梁示意

SMW樁施工完成后安放型鋼，并作為管樁的臨時固定，型鋼安放于三軸深攪樁兩側(cè)，相對于SMW樁中心對稱布置，型鋼內(nèi)邊與內(nèi)邊距離為600mm。插管樁位置在型鋼上每隔1.2m做記號。

2.2.5.2 管樁起吊、定位、插入

插入管樁應(yīng)在攪拌樁施工完畢后即進(jìn)行，間隔時間不得超過3h，管樁靠自身對準(zhǔn)位置，插入攪拌樁立穩(wěn)，利用兩臺經(jīng)緯儀觀測調(diào)整打入樁，當(dāng)打入樁位置、垂直度調(diào)整后，將管樁下放，利用管樁自重將管樁插入SMW樁體內(nèi)，保證管樁的插入深度。樁位偏差不得大于±20mm，標(biāo)高誤差控制在±50mm，垂直度偏差控制在0.5%。如果攪拌完成后因特殊原因造成不能盡快插樁，則重新套接攪拌。

2.2.5.3 管樁固定

管樁插至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，采用2?20鋼筋將管樁與型鋼焊接連接，待穩(wěn)定后撤去汽車式起重機(jī)。

2.2.6 鋼筋混凝土冠梁以及水平支撐梁施工

1）放線定位測量員依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙用經(jīng)緯儀放出冠梁及支撐梁的位置。

2）鑿除浮漿按設(shè)計(jì)要求鑿除支護(hù)樁樁頂浮漿至設(shè)計(jì)的深度和寬度，松散層要清理干凈，無碎塊。

3）綁扎鋼筋按設(shè)計(jì)圖紙配筋要求綁扎鋼筋。所有聯(lián)系梁鋼筋錨入支撐梁內(nèi)長度不少于35d，支撐梁保護(hù)層厚度為35mm。

4）立模根據(jù)冠梁及支撐梁的設(shè)計(jì)寬度、長度、高度立模。立模要平整、邊直，做到幾何尺寸準(zhǔn)確無縫隙，不漏漿。

5）澆注混凝土圈梁澆注采用C30商品混凝土，混凝土坍落度為6～8cm。圈梁應(yīng)連續(xù)澆注。

6）養(yǎng)護(hù)，拆?；炷翝沧⑼瓿珊笠采w草包灑水保濕養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，方可進(jìn)行基坑開挖。

7）試塊制作根據(jù)規(guī)范的要求，同一班組同一強(qiáng)度等級混凝土每100m3制作一組試塊。

3、施工質(zhì)量要點(diǎn)

3.1 水泥漿液的配制

水灰比是影響工程質(zhì)量的一個重要因素，過濃或漿液不足都會導(dǎo)致部分樁段少漿或缺漿；過稀，漿液冒出地表過多，不但浪費(fèi)材料，而且影響樁身強(qiáng)度質(zhì)量，以及導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管樁沉樁困難。本工程設(shè)計(jì)水灰比為2.0，要求配出的水泥漿具有較好的流動性、和易性。施工中可用泥漿比重計(jì)控制水泥漿稠度以保證最佳的水灰比。另可根據(jù)現(xiàn)場需要摻加5%的膨潤土攪拌。水泥漿的制備須有充分的時間，要求>3min，以保證攪拌均勻性。制作好的水泥漿液應(yīng)不間斷攪拌，以防止?jié){液離析，對停止時間超過12h的應(yīng)做廢液處理。

3.2 質(zhì)量保證措施

為保證SMW樁樁端及樁身質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時間和停漿時間，每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。鉆桿提升前應(yīng)在樁底噴漿30s，嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應(yīng)不小于1根樁的用量加50kg。若儲漿量小于上述質(zhì)量時，不得進(jìn)行下一根樁的施工，應(yīng)整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。

3.3 管樁插入質(zhì)量控制

1）控制預(yù)應(yīng)力管樁垂直度：插入前沿樁身長度方向彈墨線，墨線與樁端垂直，插入過程通過經(jīng)緯儀控制下沉。

2）預(yù)應(yīng)力管樁一般利用自重自沉至樁頂標(biāo)高，少部分高于或低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高的可采取以下措施：①當(dāng)樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高2m以下時，可采用振動助沉，當(dāng)高于2m時一般不采用助沉方法，而是將管樁拔出，重新施工攪拌樁后插入管樁。②當(dāng)樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時，可采用鋼筋混凝土接樁措施。

4、結(jié)語

實(shí)踐證明湖南某公寓采用CMW工法樁進(jìn)行擋土和止水設(shè)計(jì)，有效地解決了地基承載力不足的問題。通過長期監(jiān)測，基坑支護(hù)變形以及四周道路、建筑物變形均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。因此，CMW工法樁不僅能解決地基承載力不足的問題，而且具有快速、安全、經(jīng)濟(jì)的綜合效益，宜在以后處理地基承載力不足的工程中加以推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊（2版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]廖小建，胡小鵬，蘇爾好.上海浦東國際機(jī)場大水灰比三軸深層攪拌樁配合比試驗(yàn)研究[J].施工技術(shù)，2008，37（ 12）：8-10.

[3]李哲琳，倪曉榮.北京地區(qū)深基坑支護(hù)SMW工法的創(chuàng)新應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2013，42（1）：47-49.