型钢水泥土搅拌墙技术规程

现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司地基基础与地下工程设计研究所地基基础与地下工程设计研究所2010-12-10 天津天津王卫东王卫东一、技术背景二、型钢水泥土搅拌墙的设计三、型钢水泥土搅拌墙的施工四、型钢水泥土搅拌墙的检测五、工程应用实例六、型钢水泥土搅拌墙的发展P 21.1 型钢水泥土搅拌墙的定义1.2 适用范围1.3 技术特点1.4 相关的规范、标准P 3一、技术背景一、技术背景型钢水泥土搅拌墙作为基坑工程的一种支护结构形式。是我国从日本通过技术引进（SMW工法）结合中国实际消化吸收、再创新的工程技术，该技术已在上海、天津等软土地区得到较广泛的应用，国内越来越多的地区也开始采用该技术。但国内目前尚没有该技术统一的专项标准，由于各地区土层地质条件的差异，其设计和施工方法不尽相同，且缺乏相应的检验要求，使得型钢水泥土搅拌墙的设计、施工水平参差不齐，有些甚至影响了基坑的安全。P 41.0.1 为了在型钢水泥土搅拌墙基坑支护工程中做到安全可靠、技术先进、经济合理、确保质量及保护环境，制定本规程。型钢水泥土搅拌墙技术1994年首次应用于上海静安寺环球商场基坑工程，自1997年在上海东方明珠国际会议中心基坑工程中应用后，开始大量应用于基坑工程。经过多年的消化吸收和推广应用，在我国应用型钢水泥土搅拌墙作为基坑支护结构的地区逐渐增多，从沿海大部分软土地区到内陆部分城市都有应用。全国各地共46项型钢水泥土搅拌墙应用案例，涉及上海、浙江、江苏、北京、天津、福建、武汉等省市，所在地区的土质条件多种多样。P 5特别注意：杂填土粗粒砂性土P 61.0.2 本规程适用于填土、淤泥质土、粘性土、粉土、砂性土、饱和黄土等地层建（或构）筑物和市政工程基坑支护中型钢水泥土搅拌墙的设计、施工和质量检查与验收。对淤泥、泥炭土、有机质土以及地下水具有腐蚀性和无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。施工前需清除地下障碍物有无明显的流动地下水，防止固化剂尚未硬化时流失而影响工程质量在无工程经验及特殊地层地区，必须通过现场试验确定型钢水泥土搅拌墙的适用性。淤泥、泥炭土、有机质土、地下水具有腐蚀性的地层中含有影响搅拌桩固化剂硬化的成分，会对搅拌桩的质量造成不利的影响；对湿陷性土、冻土、膨胀土、盐渍土等特殊土，本规程尚不能考虑其固有的特殊性质的影响，其特殊性质的影响需根据地区经验加以考虑，并通过现场试验确定型钢水泥土搅拌墙的适用性后。P 7型钢水泥土搅拌墙仅为基坑工程中的一个分项，其设计、施工和质量检验与验收应纳入整个基坑工程的范畴中。1.0.3 型钢水泥土搅拌墙的设计与施工应综合考虑：工程地质与水文地质、周边环境条件与要求；重视地方经验，因地制宜，并与地基加固、基坑降水和土方开挖等相结合，合理选择型钢水泥土搅拌墙的工艺参数；强化施工质量控制与管理，确保基坑和主体结构施工的安全，并满足周边环境保护的要求。P 82.1 构成2.2 设计原则2.3 三轴水泥土搅拌桩2.4 内插型钢2.5 设计构造P 9二、型钢水泥土搅拌墙的设计二、型钢水泥土搅拌墙的设计水泥土搅拌桩采用套接一孔法是指在连续的三轴水泥土搅拌桩中有一个孔是完全重叠的施工工法。目前国内也有四轴水泥土搅拌桩施工设备，日本有五轴水泥土搅拌桩施工设备，当其施工工艺与本规程中相关规定类似，并有地区经验时也可以采用。型钢水泥土搅拌墙由三轴水泥土搅拌桩和内插型钢组成。P 10 4.1.7 型钢水泥土搅拌墙中型钢的间距和平面布置形式应根据计算确定，常用的内插型钢布置形式可采用密插型、插二跳一型和插一跳一型（图4.1.7）三种：P 11（a）密插型（b）插二跳一型（c）插一跳一型目前，工程中多采用普通硅酸盐水泥进行三轴水泥土搅拌桩的施工，相关经验积累都是建立在此基础上的。我国幅员辽阔，各地土层条件差异较大，若在工程中采用其它品种的水泥，应通过室内和现场试验确定施工参数，积累经验。内插型钢多采用标准型号的型钢，也有工程中采用非标准的焊接型钢，但需要通过设计计算来确定非标准型钢的具体参数，并满足各种工况下型钢受力、变形计算和相关规范的要求。3.0.2 型钢水泥土搅拌墙的水泥土搅拌桩所用水泥宜采用普通硅酸盐水泥。内插型钢可采用焊接型钢或轧制型钢。P 12日本常用的三轴水泥土搅拌桩设备有550和850两个系列，对应的钻孔直径如下表所示：国内引进的机械设备多为直径650mm和850mm两种，经过改进，国产化的还有可以施工直径1000mm搅拌桩的机械设备，目前国内工程中大量应用的多为650mm、850mm和1000mm三种。4.1.1 型钢水泥土搅拌墙中三轴水泥土搅拌桩的直径宜采用650mm、850mm、1000mm；P 13系列系列550系列系列850系列系列钻孔直径（mm）550、600、650850、9004.3.2 型钢水泥土搅拌墙中内插劲性芯材宜采用H型钢，H型钢截面型号宜按下列规定选用：1 当搅拌桩直径为650mm时，内插H型钢截面宜采用H500300、H500200；2 当搅拌桩直径为850mm时，内插H型钢截面宜采用H700300；3 当搅拌桩直径为1000mm时，内插H型钢截面宜采用H800300、H850300。P 143.0.1 型钢水泥土搅拌墙作为基坑支护结构，其设计原则、勘察要求、荷载作用、承载力与变形计算和稳定性验算等应符合现行行业标准建筑基坑支护技术规程JGJ 120的有关规定。P 15板式支护体系弹性支点法板式支护体系弹性支点法计算示意图计算示意图内插型钢主要受力构件三轴水泥土搅拌桩截水帷幕计算对比P 1601020304050600102030405060 实测值/mm计算值/mm1.0变形计算值与实测值比较散点图变形计算值与实测值比较散点图n 本规程编制期间先后收集到的本规程编制期间先后收集到的1818个个有现场变形实测数据且土层资料较有现场变形实测数据且土层资料较为完整的工程，进行复算。为完整的工程，进行复算。n 总体上计算值与实测值较为吻合。总体上计算值与实测值较为吻合。n 表明目前采用表明目前采用建筑基坑支护技术建筑基坑支护技术规程规程JGJ120JGJ120中规定的计算模式和中规定的计算模式和计算方法对于型钢水泥土搅拌墙支计算方法对于型钢水泥土搅拌墙支护结构是适用的。护结构是适用的。增加内插型钢的刚度、密度和提高水泥土强度，可以提高型钢水泥土搅拌墙的适用开挖深度。型钢水泥土搅拌墙的设计在满足安全的前提下，应充分考虑到经济合理和方便施工，以取得最大的经济效益。同一个基坑，有时可以采用不同的支护结构设计方案，如选择直径较小的搅拌桩，通过增加插入型钢的密度、增加基坑内支撑的设置和增加其他加固措施等来弥补。4.1.2 型钢水泥土搅拌墙的选型应根据基坑开挖深度、周边环境条件、场地工程地质和水文地质条件、基坑形状与规模、支撑或锚杆体系的设置等综合确定。P 17常规基坑工程在市政工程基坑中也有通过增加支撑道数，而加大开挖深度的例子。P 18搅拌桩直径（搅拌桩直径（mm）适用基坑开挖深度（适用基坑开挖深度（m）650885011100013n型钢水泥土搅拌墙同时具有挡土和截水的作用，支护结构本身占用的场地空间较小，内插型钢可以回收重复利用。适宜在场地狭窄、严禁遗留刚性地下障碍物或经济效益显著的情况下采用。4.1.3 型钢水泥土搅拌墙应根据支护结构的特性、基坑的使用要求、周边环境条件、施工条件以及地基土的物理力学性质、地下水条件等因素进行设计计算。设计计算尚应分别符合基坑分层开挖、设置支撑或锚杆、地下主体结构分层施工与换撑等施工期的各种工况。P 19三轴水泥土搅拌桩的强度是工程中矛盾比较集中的问题4.1.5 条第1款搅拌桩28 d龄期无侧限抗压强度不应小于设计要求且不宜小于0.5MPa。P 20设计要求高：搅拌桩强度达到1.0MPa实际情况：1.强度达不到设计要求2.检测结果差异较大基坑开挖：没有出现由于水泥土强度不足危及基坑安全的情况综合国内外研究成果，水泥土的抗剪强度标准值c取qu/3。与行业标准建筑基坑支护技术规程JGJ120中对于支护结构的设计安全水准的相关规定相统一，在确保总安全系数为2的前提下，进行水泥土的抗剪计算时考虑1.6的材料抗力分项系数以及1.25的荷载分项系数。则反算错动剪切应力基本在0.08MPa时，所需的水泥土28d无侧限抗压强度为0.48MPa。故本规程提出的最低要求为0.5MPa。从设计角度考虑：P 21工程实践中鲜有基坑开挖后，由于水泥土抗剪强度不足造成支护结构破坏的事例。本次规程编制过程中收集到的46项工程实例，水泥土搅拌桩检测强度较低的工程，也均顺利开挖完成。编制组分别在上海、苏州、武汉、宁波、天津等地进行了三轴水泥土搅拌桩的现场试验，采用常规的施工工艺和参数单独打设了5根连续套接的三轴水泥土搅拌桩，进行强度实测。从施工角度考虑：P 22分别采用室内试验、原位试验、浆液试块强度试验、钻取桩芯强度试验等方法分别对7d、14d和28d的三轴水泥土搅拌桩进行了桩身强度检测。经过分析与判断，5个试验工程的水泥土搅拌桩28天取芯强度值都在0.40MPa以上，考虑取芯过程中对芯样的损伤而引入的对取芯试块强度乘以系数1.2-1.3（平均1.25）作为水泥土搅拌桩的强度，则三轴水泥土搅拌桩的最低强度指标也基本上在0.5MPa左右。从检测角度考虑：P 23从设计、施工和检测角度可以得出，软弱土层中开挖深度10m左右的基坑工程，水泥土的无侧限抗压强度不宜低于0.5MPa。在实际工程设计中，设计人员应根据计算结果提出具体的水泥土搅拌桩的强度要求。P 24土层条件开挖深度型钢间距水泥土的受剪承载力计算水泥土搅拌桩的强度要求4.1.5 条第2、3款2 水泥宜采用强度等级不低于P.O 42.5级的普通硅酸盐水泥，材料用量和水灰比应结合土质条件和机械性能等指标通过现场试验确定，并宜符合表4.1.5的规定。计算水泥用量时，被搅拌土体的体积可按搅拌桩单桩圆形截面面积与深度的乘积计算。在型钢依靠自重和必要的辅助设备可插入到位的前提下水灰比宜取小值。3 在填土、淤泥质土等特别软弱的土中以及在较硬的砂性土、砂砾土中，钻进速度较慢时，水泥用量宜适当提高。P 25土质条件土质条件单位被搅拌土体中的材料用量单位被搅拌土体中的材料用量水灰比水灰比水泥（水泥（kg/m3）膨润土（膨润土（kg/m3）黏性土360051.52.0砂性土3255101.52.0砂砾土2905151.22.0日本的三轴水泥土搅拌桩施工多采用高炉水泥，其28d龄期的抗压强度达到61.0MPa，基本上接近我国P62.5硅酸盐水泥的强度要求。我国的工程实践中三轴水泥土搅拌桩施工多采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。当土层软弱、开挖较深或对三轴水泥土搅拌桩的桩身强度有较高要求时，也可以采用更高强度等级的水泥。水泥强度是影响水泥土搅拌桩强度的重要因素。P 26水泥水泥水泥用量宜根据不同的土质条件、施工效率及型钢的插入综合确定，当土质条件存在差异时，水泥用量也应有所差别。当水泥用量相同时，淤泥质粘土的加固强度明显低于砂性土。目前，国内以粘性土为主的地区，三轴水泥土搅拌桩多采用20的水泥掺入比，被搅拌土体的质量按照1800kg/m3计算，单位加固土体的水泥用量即为360kg。由于施工机械的原因，当在较硬的土层中施工时，钻进速度较慢，需要适当提高水泥浆液用量保证搅拌桩机的正常运作。当水泥浆液注入量过多时，由于水泥土搅拌桩中的含水量增多，反而会降低强度和防水性能。三轴水泥土搅拌桩的水泥用量和水灰比直接关系到三轴水泥土搅拌桩的桩身强度和施工质量。P 27水泥用量和水灰比水泥用量和水灰比水泥浆应根据地质条件、施工条件不同确定合适的配合比。膨润土的加入可以改善水泥浆液的粘稠度，有助于提高水泥土搅拌桩的搅拌均匀性，增强成桩后的桩体抗渗透性能。水泥浆液的水灰比不仅影响水泥土搅拌桩的强度和防水性能，也影响到注浆泵的压送能力、粘性土中水泥土搅拌桩的均一性和工作效率。在施工条件允许范围内，水灰比越小，搅拌桩的强度及防水性能越好。P 28水灰比和膨润土水灰比和膨润土三轴水泥土搅拌桩单幅桩由三个圆形截面搭接组成。对于首开幅，单幅桩的被搅拌土体体积应为三个圆形截面面积与深度的乘积；采用套接一孔法连续施工时，后续单幅桩的被搅拌土体体积应为两个圆形截面面积与深度的乘积，圆形相互搭接的部分应重复计算。P 29 4.2.5 型钢水泥土搅拌墙应对水泥土搅拌桩桩身局部受剪承载力进行验算。局部受剪承载力应包括型钢与水泥土之间的错动受剪承载力和水泥土最薄弱截面处的局部受剪承载力，并应按以下规定进行验算：1 型钢与水泥土之间的错动受剪承载力应按下列公式进行计算P 3001111.25=keVd11/2kkVq L=（4.2.5-14.2.5-1）（4.2.5-24.2.5-2）（4.2.5-34.2.5-3）（4.2.5-44.2.5-4）(a)(a)型钢与水泥土间错动受剪承载力验算图型钢与水泥土间错动受剪承载力验算图1.6cktt=1tt2 在型钢间隔设置时，水泥土搅拌桩最薄弱截面的局部受剪承载力（图4.2.5（b）应按下列公式进行计算：（4.2.5-5）（4.2.5-6）（4.2.5-7）P 31(b)水泥土最薄弱截面局部受剪承载力验算图最薄弱面受剪承载力最薄弱面受剪承载力2tt02221.25keVdgt=22/2kkVq L=3.0.2 内插型钢可采用焊接型钢或轧制型钢。4.1.5 第4款 内插型钢宜采用Q235B级钢和Q345B级钢，规格、型号及有关要求宜按国家现行标准热轧H型钢和部分T型钢GB/T11263和焊接H型钢YB3301选用。P 32型钢型号和强度等级型钢型号和强度等级 4.2.4 型钢水泥土搅拌墙内插型钢的截面承载力应按下列规定验算：1 作用于型钢水泥土搅拌墙的弯矩全部由型钢承担，并应符合下式规定：（4.2.4-1）2 作用于型钢水泥土搅拌墙的剪力全部由型钢承担，并应符合下式规定：（4.2.4-2）P 33截面承载力验算截面承载力验算fWMk025.101.25kvwV SfItg在正常工作条件下，当墙体变位较小时，水泥土对墙体的刚度提高作用是显著的，水泥土对型钢水泥土搅拌墙的刚度有提高作用。按照不考虑水泥土刚度提高作用求得墙体变位值较适当考虑水泥土刚度提高作用求得墙体变位值大。验算承载能力极限状态下型钢水泥土搅拌墙的抗弯承载力时，不应考虑水泥土的贡献。墙体趋于弯曲破坏时，在弯曲破坏发生处，型钢与水泥土的粘结会完全破坏，此时，型钢单独受力当型钢上涂刷减摩材料时，型钢与水泥土的粘结破坏现象更为明显。试验结论1P 34型钢水泥土相互作用研究型钢水泥土相互作用研究加载过程中水泥土的约束对型钢水泥土搅拌墙刚度的发挥及稳定性有着重要作用。不同含钢量的型钢水泥土组合梁其破坏模式有所不同：含钢量较低的大截面组合梁由于有水泥土的约束，其破坏形式为加载平面内的弯曲破坏；含钢量较高的小截面梁中水泥土的约束则相对较弱，其破坏模式则更多为加载平面外的失稳破坏。试验结论2P 35型钢水泥土相互作用研究型钢水泥土相互作用研究4.3.1 型钢水泥土搅拌墙中的搅拌桩应符合下列规定：1 当搅拌桩达到设计强度，且龄期不小于28d后方可进行基坑开挖；2 搅拌桩的入土深度宜比型钢的插入深度深0.5m1.0m；3 搅拌桩体的垂直度不应大于1/200。P 36三轴水泥土搅拌桩三轴水泥土搅拌桩4.3.3 型钢水泥土搅拌墙中内插型钢应符合下列规定：1 内插型钢的垂直度不应大于1/200。2 当型钢采用钢板焊接而成时，应按照现行行业标准焊接H型钢YB3301的有关要求焊接成型。3 型钢宜采用整材；当需采用分段焊接时，应采用坡口等强焊接。对接焊缝的坡口形式和要求应符合现行行业标准建筑钢结构焊接技术规程JGJ81的有关规定，焊缝质量等级不应低于二级。单根型钢中焊接接头不宜超过2个，焊接接头的位置应避免设在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处；相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜小于1m，且型钢接头距离基坑底面不宜小于2m。P 37内插型钢内插型钢4 对于周边环境条件要求较高、桩身在粉土、砂性土等透水性较强的土层中或对搅拌桩抗裂和抗渗要求较高时，宜增加型钢插入密度。5 型钢水泥土搅拌墙的转角部位宜插型钢。6 除环境条件有特殊要求外，内插型钢宜预先采取减摩措施，并拔除回收。P 38内插型钢内插型钢型钢水泥土搅拌墙转角位置型钢水泥土搅拌墙转角位置内插型钢构造内插型钢构造4.3.4 型钢水泥土搅拌墙的顶部应设置封闭的钢筋混凝土冠梁。冠梁宜与第一道支撑的腰梁合二为一。冠梁的高度和宽度应由设计计算确定，计算时应考虑型钢穿过对冠梁截面的削弱影响，同时应满足起拔型钢时的需要，并应符合下列规定：1 冠梁截面高度不应小于600mm，截面宽度宜比搅拌桩直径大350mm。2 内插型钢应锚入冠梁，冠梁主筋应避开型钢设置。型钢顶部高出冠梁顶面不应小于500mm，型钢与冠梁间的隔离材料应采用不易压缩的材料。3 冠梁的箍筋宜采用四肢箍，直径不宜小于8mm，间距不应大于200mm；在冠梁与支撑交点位置，箍筋宜适当加密。由于内插型钢而未能设置封闭箍筋的部位宜在型钢翼缘外侧设置封闭箍筋予以加强。P 39冠梁和腰梁冠梁和腰梁冠梁的箍筋直径和间距由计算确定，一般采用四肢箍。对于因内插型钢导致箍筋不能封闭的部位，宜将型钢翼缘部位外侧设置小封闭箍筋构成小边梁予以加强。冠梁的箍筋P 40冠梁和腰梁冠梁和腰梁12344500123500（a）内插型钢间区 （b）内插型钢位置 4.3.5 型钢水泥土搅拌墙支护体系的腰梁应符合下列规定：1 型钢水泥土搅拌墙可采用型钢（或组合型钢）腰梁或钢筋混凝土腰梁，并结合钢管支撑、型钢（或组合型钢）支撑、钢筋混凝土支撑等内支撑体系或锚杆体系设置。2 型钢水泥土搅拌墙支护体系的腰梁宜完整、封闭，并与支撑体系连成整体。钢筋混凝土腰梁在转角处应按刚节点进行处理，并通过构造措施确保腰梁体系连接的整体性。3 钢腰梁或钢筋混凝土腰梁应采用托架（或牛腿）和吊筋与内插型钢连接。水泥土搅拌桩、H型钢与钢腰梁之间的空隙应用钢楔块或高强度等级细石混凝土填实。P 41冠梁和腰梁冠梁和腰梁与支撑腰梁的连接P 42冠梁和腰梁冠梁和腰梁12345612715型钢水泥土搅拌墙与支撑腰梁的连接构造示意图1-钢牛腿；2-支撑；3-钢筋混凝土腰梁；4-吊筋；5-内插型钢；6-高强度细石混凝土填实；7-钢腰梁；4.3.8 型钢水泥土搅拌墙与其它形式支护结构连接处，应采取有效措施确保基坑的截水效果。P 43型钢水泥土搅拌墙与其它形式支护结构的连接示意图1-型钢水泥土搅拌墙；2-高压喷射注浆填充截水；3-其它支护结构 n 3.1 施工设备3.2 施工准备3.3 水泥土搅拌桩的施工3.4 型钢的插入与回收3.5 环境保护P 44三、型钢水泥土搅拌墙的施工三、型钢水泥土搅拌墙的施工P 45123456螺旋式螺旋叶片式图8 三轴搅拌桩机构造示意图1桩架 2动力头 3连接装置 4钻杆 5支承架 6钻头在实际工程施工中，型钢水泥土搅拌墙的施工深度取决于三轴搅拌桩机的施工能力，一般情况下施工深度不超过45m。为了保证施工安全，当搅拌深度超过30m时，宜采用钻杆连接方法施工（加接长杆施工的搅拌桩水泥用量可根据试验确定）。成桩深度P 465.1.2 三轴搅拌桩机应符合以下规定：1 搅拌驱动电机应具有工作电流显示；2 应具有桩架垂直度调整功能；3 主卷扬机应具有无级调速功能；4 采用电机驱动的主卷扬机应有电机工作电流显示，采用液压驱动的主卷扬机应有油压显示；5 桩架立柱下部搅拌轴应有定位导向装置；6 在搅拌深度超过20m时，应在搅拌轴中部位置的立柱导向架上安装移动式定位导向装置。5.1.3 注浆泵的工作流量应可调节，其额定工作压力不宜小于2.5MPa，并应配置计量装置。P 47三轴搅拌桩机三轴搅拌桩机5.2.2 水泥土搅拌桩施工前，对施工场地及周围环境进行调查应包括机械设备和材料的运输路线、施工场地、作业空间、地下障碍物的状况等。对影响水泥土搅拌桩成桩质量及施工安全的地质条件（包含地层构成、土性、地下水等）必须详细调查。P 48场地调查一般事项周边状况地质条件相邻构筑物关联事项用水用电其他5.2.5 根据型钢水泥土搅拌墙的轴线开挖导向沟，应在沟槽边设置搅拌桩定位型钢，并应在定位型钢上标出搅拌桩和型钢插入位置。P 49Lh21桩位中心线导向沟开挖和定位型钢设置参考图1上定位型钢 2下定位型钢 搅拌桩直径搅拌桩直径（mm）h（m）L(m)上定位型钢上定位型钢下定位型钢下定位型钢规格长度（m）规格长度（m）65011.51.0H300300812H2002002.585011.51.2H350350812H2002002.51000 11.51.4H400400812H2002002.5 5.2.8 施工前应通过成桩试验确定搅拌下沉和提升速度、水泥浆液水灰比等工艺参数及成桩工艺；测定水泥浆从输送管到达搅拌机喷浆口的时间。当地下水有侵蚀性时，宜通过试验选用合适的水泥。P 50试成桩成桩步骤注浆流量施工速度泥浆配比 5.2.9 型钢定位导向架和竖向定位的悬挂构件应根据内插型钢的规格尺寸制作。P 51900900桩位中心线导沟边线D/212H型钢定位装置参考图1定位型钢；2型钢定位卡 5.3.1 水泥土搅拌桩施工时桩机就位应对中，平面允许偏差应为20mm，立柱导向架的垂直度不应大于1/250。5.3.2 搅拌下沉速度宜控制在0.5m/min1m/min，提升速度宜控制在1m/min2m/min，并保持匀速下沉或提升。提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动，搅拌次数和搅拌时间应能保证水泥土搅拌桩的成桩质量。n 桩架垂直度的控制主要是为了保证搅拌桩的垂直度。n 对于相同性能的三轴搅拌机，降低下沉速度或提升速度能增加水泥土的搅拌次数和提高水泥土的强度，但延长了施工时间，降低了施工功效。n 在实际操作过程中，应根据不同的土性来确定搅拌下沉与提升速度。P 52三轴水泥土搅拌桩施工方式跳打方式单侧挤压方式P 53第一单元第二单元第四单元第三单元ABC第五单元ABCABCABCABC第一单元第三单元第五单元第二单元ABC第四单元ABCABCABCABC12345123455.3.3 对于硬质土层，当成桩有困难时，可采用预先松动土层的先行钻孔套打方式施工。P 54第一单元第二单元第四单元第三单元ABC第五单元a1a2a3a4a5a6ABCABCABCABC第一单元第三单元第五单元第二单元ABC第四单元a1a2a3a4a5a6ABCABCABCABC（a）跳打方式（b）单侧挤压方式 5.3.4 浆液泵送量应与搅拌下沉或提升速度相匹配，保证搅拌桩中水泥掺量的均匀性。5.3.5 搅拌机头在正常情况下应上下各一次对土体进行喷浆搅拌，对含砂量大的土层，宜在搅拌桩底部2m3m范围内上下重复喷浆搅拌一次。P 55深度搅拌时间HT 5.3.10 采用三轴水泥土搅拌桩进行土体加固时，在加固深度范围以上的土层被扰动区应采用低掺量水泥回掺加固。5.3.13 搅拌桩施工时可采用在螺旋叶片上开孔、添加外加剂或其他辅助措施，以避免粘土附着在钻头叶片上。三轴水泥土搅拌桩土体加固的有效范围往往位于基坑底附近区域，而搅拌桩施工从地面开始搅拌至加固范围的底部，导致加固范围以上的土体因搅拌也被扰动，因此宜对加固范围以上部分土体进行低掺量加固（掺量约为8%10%），这对控制基坑变形是有利的。水泥土搅拌桩在粘性土层施工时，粘土易粘在搅拌头的叶片上，与叶片一起旋转，影响搅拌效果，俗称“糊钻”。对此可使用添加外加剂（如分散剂），增加钻头上刮刀数量，及经常清理钻头与螺旋叶片上粘土的方法处理。在螺旋叶片上开孔的主要目的是减少粘土的粘附面积，从而减小粘附力。P 56 5.4.1 型钢宜在搅拌桩施工结束后30min内插入，插入前应检查其平整度和接头焊缝质量。5.4.2 型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，在插入过程中应采取措施保证型钢垂直度。型钢插入到位后应用悬挂构件控制型钢顶标高，并与已插好的型钢牢固连接。5.4.3 型钢宜依靠自重插入，当型钢插入有困难时可采用辅助措施下沉。严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。P 57如水灰比掌握适当，依靠自重型钢一般都能顺利插入。但在砂性较重的土层，搅拌桩底部易堆积较厚的砂土，宜采用静力在一定的导向机构协助下将型钢插入到位。应避免采用自由落体式下插，这种方式不仅难以保证型钢的正确位置，还容易发生偏转，垂直度也不易确保。型钢的插入P 58 5.4.4 拟拔出回收的型钢，插入前应先在干燥条件下除锈，再在其表面涂刷减摩材料。完成涂刷后的型钢，在搬运过程中应防止碰撞和强力擦挤。减摩材料如有脱落、开裂等现象应及时修补。5.4.5 型钢拔除前水泥土搅拌墙与主体结构地下室外墙之间的空隙必须回填密实。在拆除支撑和腰梁时应将残留在型钢表面的腰梁限位或支撑抗剪构件、电焊疤等清除干净。型钢起拔宜采用专用液压起拔机。P 59螺旋式和螺旋叶片式搅拌机头在施工过程中能通过螺旋效应排土，因此挤土量较小。与双轴水泥土搅拌桩和高压旋喷桩相比，三轴水泥土搅拌桩施工过程中的挤土效应相对较小，对周边环境的影响较小。条文中推荐的参数是根据试成桩时的实测结果而提出的，一些环境保护要求高的工程宜通过试验来确定相应参数。5.5.2 对环境保护要求高的基坑工程，宜选择挤土量小的搅拌机头，并应通过试成桩及其监测结果调整施工参数。当邻近保护对象时，搅拌下沉速度宜控制在0.5m/min0.8m/min，提升速度宜控制在1m/min内；喷浆压力不宜大于0.8MPa。P 605.5.4 周边环境条件复杂、支护要求高的基坑工程，型钢不宜回收。5.5.5 对需回收型钢的工程，型钢拔出后留下的空隙应及时注浆填充，并应编制包括浆液配比、注浆工艺、拔除顺序等内容的专项方案。5.5.6 在整个施工过程中，应对周边环境及基坑支护体系进行监测。n 型钢回收过程中，不论采取何种方式来减少对周边环境的影响，但影响还是存在的。因此，对周边环境保护要求特别高的工程，以不拔为宜。P 614.1 检查与验收的阶段4.2 检查与验收的项目4.3 水泥土搅拌桩的强度检测P 62四、型钢水泥土搅拌墙的检测四、型钢水泥土搅拌墙的检测型钢水泥土搅拌墙质量检查与验收的三个阶段能全面控制和反映型钢水泥土搅拌墙的施工质量。三个阶段中，第一阶段为施工过程的质量控制，是确保整桩及搅拌墙质量的基础，应把好每道工序关，严格按操作规程及相应标准检查，随时纠正不符要求的操作。第二阶段为抽查，按本规程的相应要求实施，如有不符要求的，应与设计配合，采取补救措施后，方能进行下阶段工作。第三阶段是开挖时的检查，主要是墙体渗漏、型钢偏位等，如严重或偏位过多，也应采取措施及时处置。6.1.1 型钢水泥土搅拌墙的质量检查与验收应分为施工期间过程控制、成墙质量验收和基坑开挖期检查三个阶段。P 636.1.2 型钢水泥土搅拌墙施工期间过程控制的内容应包括：验证施工机械性能，材料质量，检查搅拌桩和型钢的定位、长度、标高、垂直度，搅拌桩的水灰比、水泥掺量，搅拌下沉与提升速度，浆液的泵压、泵送量与喷浆均匀度，水泥土试样的制作，外加剂掺量，搅拌桩施工间歇时间及型钢的规格，拼接焊缝质量等。6.1.3 在型钢水泥土搅拌墙的成墙质量验收时，主要应检查搅拌桩体的强度和搭接状况、型钢的位置偏差等。6.1.4 基坑开挖期间应检查开挖面墙体的质量，腰梁和型钢的密贴状况以及渗漏水情况等。P 646.2.3 焊接H型钢焊缝质量应符合设计要求和现行行业标准焊接H型钢YB3301和建筑钢结构焊接技术规程JGJ81的有关规定。H型钢的允许偏差应符合表6.2.3的规定，检查记录时可采用本规程附录B的样式进行填写。P 65序号序号检查项目检查项目允许偏差允许偏差检查数量检查数量检查方法检查方法1截面高度5.0每根用钢尺量2截面宽度3.0每根用钢尺量3腹板厚度1.0每根用游标卡尺量4翼缘板厚度1.0每根用游标卡尺量5型钢长度50每根用钢尺量6型钢挠度L/500每根用钢尺量适用情况:此缺少此类土的工程实例或水泥土强度数据经验此类土中可能含有影响土体强度和硬化的有害物质缺少地区性设计施工参数经验试验目的获取合适的水泥用量、水灰比以及外加剂（如膨润土、缓凝剂、分散剂等）的种类和数量6.2.4 水泥土搅拌桩施工前，当缺少类似土性的水泥土强度数据或需通过调节水泥用量、水灰比以及外加剂的种类和数量以满足水泥土强度设计要求时，应进行水泥土强度室内配比试验，测定水泥土28d无侧限抗压强度。试验用的土样，应取自水泥土搅拌桩所在深度范围内的土层。当土层分层特征明显、土性差异较大时，宜分别配置水泥土试样。P 66室内配比试验室内配比试验6.2.5 基坑开挖前应检验水泥土搅拌桩的桩身强度，强度指标应符合设计要求。水泥土搅拌桩的桩身强度宜采用浆液试块强度试验确定，也可以采用钻取桩芯强度试验确定。桩身强度检测方法应符合下列规定：1 浆液试块强度试验应取刚搅拌完成而尚未凝固的水泥土搅拌桩浆液制作试块，每台班应抽检1根桩，每根桩不应少于2个取样点，每个取样点应制作3件试块。取样点应设置在基坑坑底以上1m范围内和坑底以上最软弱土层处的搅拌桩内。试块应及时密封水下养护28d后进行无侧限抗压强度试验。P 67强度检测的规定强度检测的规定2 钻取桩芯强度试验应采用地质钻机并选择可靠的取芯钻具，钻取搅拌桩施工后28d龄期的水泥土芯样，钻取的芯样应立即密封并及时进行无侧限抗压强度试验。抽检数量不应少于总桩数的2%，且不得少于3根。每根桩的取芯数量不宜少于5组，每组不宜少于3件试块。芯样应在全桩长范围内连续钻取的桩芯上选取，取样点应取沿桩长不同深度和不同土层处的五点，且在基坑坑底附近应设取样点。钻取桩芯得到的试块强度，宜根据钻取桩芯过程中芯样的损伤情况，乘以1.21.3的系数。钻孔取芯完成后的空隙应注浆填充。3 当能够建立静力触探、标准贯入或动力触探等原位测试结果与浆液试块强度试验或钻取桩芯强度试验结果的对应关系时，也可采用原位试验检验桩身强度。P 68强度检测的规定强度检测的规定在搅拌桩施工过程中采取浆液进行浆液试块强度试验，是在搅拌桩刚搅拌完成、水泥土处于流动状态时，及时沿桩长范围进行取样，采用浸水养护一定龄期后，通过单轴无侧限抗压强度试验，获取试块的强度试验值。图15所示是一种简易的水泥土浆液取样装置示意图。浆液试块强度试验P 69检测方法的具体要求检测方法的具体要求图15 一种水泥土浆液取样装置示意图1-上盖板；2-下盖板；3-养护罐；4-控制摆杆；5-牵引绳A；6-牵引绳B浆液试块强度试验采取搅拌桩一定深度处尚未凝固的水泥土浆液，主要目的是为了克服钻孔取芯强度检测过程中不可避免的强度损失，使强度试验更具可操作性和合理性。目前在日本一般将取样器固定于型钢上，并将型钢插入刚刚搅拌完成的搅拌桩内获取浆液。浆液试块强度试验对施工中的搅拌桩没有损伤，成本较低，操作过程也较简便，且试块质量较好，试验结果离散性小。目前在日本普遍采用此方法（钻取桩芯强度试验方法一般很少用），作为搅拌桩强度检验和施工质量控制的手段。随着各地型钢水泥土搅拌墙的广泛应用和浆液取样装置的完善普及，宜加以推广发展。浆液试块强度试验P 70检测方法的具体要求检测方法的具体要求钻取桩芯强度试验为在搅拌桩达到一定龄期后，通过地质钻机，连续钻取全桩长范围内的桩芯，并对取样点芯样进行无侧限抗压强度试验。取样点应取沿桩长不同深度和不同土层处的五点，以反映桩深不同处的水泥土强度，在基坑坑底附近应设取样点。钻取桩芯宜采用直径不小于110的钻头，试块宜直接采用圆柱体，直径即为所取的桩芯芯样直径，宜采用1:1的高径比。钻取桩芯强度试验P 71检测方法的具体要求检测方法的具体要求水泥土搅拌桩的原位检测方法主要包括静力触探试验、标准贯入试验、动力触探试验等几种方法。搅拌桩施工完成后一定龄期内进行现场原位测试，是一种较方便和直观的检测方法，能够更直接地反映水泥土搅拌桩的桩身质量和强度性能但目前该方法工程应用经验还较少，需要进一步积累资料，工程实践中宜结合浆液试块或钻取桩芯强度试验综合检验水泥土搅拌桩强度。现场原位试验P 72检测方法的具体要求检测方法的具体要求5.1上海仁济医院干部保健综合楼5.2 浙江家园项目5.3 苏州地铁钟南街站工程5.4 渔人码头一期工程P 73五、工程应用实例五、工程应用实例基坑面积：约7000m2基坑周长：约400m土层信息：基坑概况P 74地下一层区域：SMW工法一道钢筋混凝土水平支撑系统地下二层区域：SMW工法两道钢筋混凝土水平支撑系统交界位置：钻孔灌注排桩结合止水帷幕一道钢筋混凝土水平支撑系统总体设计方案P 75(1)建筑名称 浙江家园(2)建筑场所 长寿路、陕西北路(3)主要用途 酒店公寓(4)基坑面积 基坑面积约为5212m2。(5)基坑开挖深度 本工程0.000+3.600，自然地坪绝对标高平均约为+3.100，考虑基底设置150厚垫层，基坑挖深主楼约为10.55m，地下车库约为9.35m。基坑工程概况P 76钟南街站位于钟南街与翠园路的交叉口下，其中钟南街为南北向城市干道，规划道路红线宽53米，翠园路为规划道路，东西走向，规划道路红线宽度为31米。钟南街站基坑周长为1011m，开挖面积33000m2，开挖深度14.816.5m。工程概况P 77本工程周边环境相对宽松，但基坑的开挖深度较深，基坑围护设计考虑采用上部卸土放坡下部内支撑的方案：放坡工法桩方案：采用45放坡1000750工法桩作围护；总体设计方案P 78基坑规模:基坑面积约为33600 m2，基坑总延长米约为1018m地下三层区域：裙楼底板厚度1.2m，挖深13.4m 塔楼底板厚度2.5m，挖深14.7m地下二层区域：底板厚度1.2m，挖深9.6m工程概况P 79地铁穿越区域采用SMW工法桩作为基坑围护结构，在基坑工程完成后，将型钢拔除，即形成无障碍的地下环境，便于地铁盾构隧道的穿越施工。邻近保留建筑侧和地铁穿过区域P 80区域搅拌桩类型内插型钢、间距型钢有效长度邻近保留建筑侧与地铁穿越三层区域1000750H850300162475027.85m地铁穿越二层区域10007502H8503001624150022.55m