W工法施工技术研究-

论文导读：土、粉土及砂土等组成,各地层的厚度、成份、土的物理力学性质及各项指标有波动变化,但大致趋同,总体上呈现地面下3.0m下为杂填土;3.0～8.0m之间主要以饱和粉性砂土夹粘土为主,呈松散性,稳定性差,土质不均匀;8.0m以下均为饱和状态淤泥质粘性土,局部夹少量薄层粉系砂及贝壳屑,具有高灵敏度、高含水量高、强度低和渗透性差的特点
【摘要】本文对上海地铁M8线黄兴路站和延吉中路站两车站的W工法施工技术进行研究总结,并对W工法的施工技术进行了较为详细的阐述。
一、概述
上海市轨道交通杨浦(M8)线Ⅲ标黄兴路站和延吉中路站两车站的附属结构(出入口及风井等)设计主要采用劲性水泥土搅拌桩(W工法)作为基坑的围护结构。围护桩长9m～18m,桩径分别为Φ650mm和Φ700mm,间隔内插H型钢。
基坑土体主要由饱和粘土、粉土及砂土等组成,各地层的厚度、成份、土的物理力学性质及各项指标有波动变化,但大致趋同,总体上呈现地面下3.0m下为杂填土;3.0～8.0m之间主要以饱和粉性砂土夹粘土为主,呈松散性,稳定性差,土质不均匀;8.0m以下均为饱和状态淤泥质粘性土,局部夹少量薄层粉系砂及贝壳屑,具有高灵敏度、高含水量高、强度低和渗透性差的特点。地下水属潜水型,年平均水位在0.5～0.7m;第一层承压水分布于约29.0m深的⑦层砂性土中,承压水头埋深为4.9m。

二、W工法主要施工工艺

㈠施工工艺流程
W工法的施工工艺流程图见图一。
图一W工法施工工艺流程图
㈡主要施工机械设备
延吉中路站采用国产双轴型SD-74搅拌桩机,黄兴路站主要采用的Φ650mm三轴搅拌桩机。主要设备详见表一。
表一施工机械设备表
序号机械名称规格型号数量备注
1Φ650三轴搅拌桩机PAS-120/DH-5081台三轴
2搅拌桩机SD-741台双轴
3浆液搅拌泵HB-32台
4浆液搅拌桶-700-14个
5压浆泵BW-2002台
6汽车起重机25t2台
7液压拔桩机400t2台
㈢三轴W工法主要施工工艺

1、开挖导沟、设置导向架及定位卡

为使搅拌机施工时的涌土不致冒出地面,桩机施工前沿设计墙体位置开挖宽约1.0m、深约1.5m的导沟。为确保搅拌桩及H型钢插入位置的准确,沿沟槽旁边间距4～6m埋设4根2.5m长10号槽钢作为导向桩,同时设置钢围檩导向架及H型钢定位卡。围檩导向架及定位卡都由型钢或工字钢做成,型钢定位卡间距比型钢宽度增加20～30㎜。导向架施工时需控制好轴线与标高,施工完毕后在导向架上标出桩位及插入型钢的位置。

2、桩机就位、搅拌桩施工

⑴导沟及导向架施工完毕后,进行桩机就位,应注意在搅拌施工前必须调整好桩机的垂直度。
在正式施工前,先进行工艺试桩,以摘自：7彩论文网毕业论文 格式www.7ctime.com
标定各项施工技术参数,主要包括:
①搅拌机钻进、提升速度、桩顶标高、桩顶或停灰面标高;
②灰浆的水灰比;
③灰浆泵的压力;
④每米桩长或每根桩的输浆或送灰量、灰浆经输浆管到达喷浆口的时间等。
⑵施工时作好每次成桩的原始记录,在成桩过程中对水泥土取样,取样数量为每台班每机架一组,每组6块,待搅拌桩桩体达到28天后,测定其无侧限抗压强度不得小于设计要求。

3、H型钢插入

水泥土搅拌桩施工完毕后,吊机立即就位,准备吊放H型钢。
⑴起吊前在距H型钢顶端0.07m处开一个中心圆孔,孔径约4cm,装好用具和固定钩,然后用吊机起吊H型钢,用经纬仪或线锤校核其垂直度,必须确保其垂直度符合规范要求。
⑵检查设在沟槽定位型钢上的H型钢定位卡是否牢固、标高和位置是否准确,而后将H型钢底部中心对正桩中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内。
⑶在定位型钢上搁置槽钢,焊接吊筋控制H型钢顶面标高,误差控制在±5mm以内。
⑷待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后,将吊筋与沟槽定位型钢撤除。
⑸若H型钢插放不到设计标高时,则采取提升H型钢,重复下插使其达到设计标高,下插过程中始终用经纬仪或线锤校核和控制其垂直度。

4、回收H型钢

⑴待内部结构达到设计强度后,采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁,起拔回收H型钢。
⑵用6%～10%的水泥浆自流充填H型钢拔除后的空隙,以减少其对邻近建筑物及地下管线的影响。
㈣三轴W工法关键技术、难点及应对措施

1、搅拌注浆

W工法要达到成桩质量均匀、防水帷幕连续可靠的要求,关键是要对配比设计、搅拌均匀性与注浆量、搅拌搭接等进行有效控制。
⑴控制配合比
按设计要求严格控制水灰比,水灰比一般为1.5,水灰比确定后就可确定不同施工幅段中的用水量,用水量确定后,必须定时测定水泥浆液的比重,发现问题及时纠正,确保成桩质量。
⑵控制搅拌速度与注浆量
严格控制注浆量和下沉钻进速度,防止出现夹心层和断浆情况。施工中出现意外中断注浆或提升过快现象时,立即暂停施工,重新下钻至停浆面或少浆桩段位置以下1m的位置,重新注浆10～20s后恢复提升,保证桩身完整,防止断桩。
①钻进搅拌速度与土层和机械设备相关,三轴搅拌机的搅拌速度为粘性土时一般在0.5～1m/min,砂土1～1.5m/min,而钻机提升搅拌速度一般为1～2m/min。但提升速度不宜过快,以避免出现真空负压、孔壁塌方等现象。同时为确保桩端质量,搅拌桩机下沉至设计深度后,延长喷浆时间30s。
②水泥浆搅拌时间不少于2～3min,滤浆后倒入集料池中,随后不断的搅拌,防止水泥离析,压浆也需连续进行,不可中断。一般下沉注浆量约占总量的70%～80%,提升为20%～30%。

2、跳槽式双孔复搅成墙

采用跳槽式双孔复搅成墙确保搅拌桩的隔水帷幕及成型搅拌桩的垂直度.

3、连续施工和冷缝处理

⑴W工法的最大特点是能不间断施工,确保止水帷幕的连续性和可靠性。因此在施工中,应对机械维修和故障排除有专门应急措施;对发生停电、停水和其他突发事件要早作准备,确保桩与桩的搭接时间不大于水泥土的凝结时间。
⑵如桩与桩的搭接时间过长,快接近水泥土的凝结时间,则在第二根桩施工时增加注浆量20%～30%,同时减慢下沉速度。
⑶施工中一旦出现意外情况,使第二根桩因相隔时间太长而无法搭接时,则按施工冷缝处理。即在后施工桩中增加水泥掺量(20%～30%),在冷缝处搅拌桩的外侧补搅素桩,素桩与围护桩搭论文导读：
接厚度约为10cm。前后排桩施工错位成踏步式,以次确保基坑开挖时不出现大量渗水现象。
⑷在W桩的施工中,根据不同的地质情况可在水泥土中掺入适量的缓凝剂,以尽量避免意外施工冷接缝的发生。
㈤双轴W桩的关键技术
双轴W工法的主要施工工艺上与三轴W工法差异不大,但是因在机械设备提供搅拌动力上存在差异,具体施工时在浆液配比、搅拌喷浆和成墙顺序方面有所不同。

1、浆液配比

双轴搅拌机提供的搅拌动力明显不足,浆液原设计采用水灰比为0.5,在施工中由于水泥浆液太稠,预搅下沉速度平均为0.27m/min,提升喷浆搅拌速度平均为0.31m/min;沉钻复搅下沉速度平均为0.20m/min,提升喷浆搅拌速度平均为0.39m/min,这表明施工速率过慢,且由于稠度太大H型钢难以插入,必须使用振动锤振动下沉。经论证,水灰比可在0.5～0.7之间调节,在水灰比选在0.7时,预搅下沉速度平均为0.50m/min,提升喷浆搅拌速度平均为0.70m/min;沉钻复搅下沉速度平均为0.85m/min,提升喷浆搅拌速度平均为0.45m/min。速度明显高于水灰比为0.5时,可见水灰比控制在0.7属理想施工状态,在保证成桩质量的同时提高了施工的可操作性。

2、搅拌、注浆

双轴搅拌桩在施工过程中采用“二次喷浆,三次搅拌”的工艺,第三次搅拌目的是为了增强混合土体的粘结度和连接性。搅拌速度低于三轴,粘性土一般在0.4～0.5m/min,砂土0.5～0.6m/min,而提升搅拌速度一般为0.8m/min,复搅拌速度控制在0.5～0.8m/min。
双轴搅拌机成桩下钻时,注浆量约占总量的70%～80%,而复搅拌时为总量的20%～30%。

3、搅拌桩搭接及施工顺序

搅拌桩搭接及成型搅拌桩的垂直度补正量依靠搅拌机搭接顺序来实现,桩间搭接距离为20cm,以保证隔水帷幕的作用.

三、效果评价

黄兴路站的三轴W工法,施工时无噪音、无污染、速度快,管线改移土体开挖后表明其桩体质量好,抗压、抗剪、防水性能高(抗剪强度经试验最小为

2.0Mpa,最大达5Mpa),能满足管线悬吊支承的要求。

延吉中路站的双轴W工法,从开挖情况来看,水泥土桩身无开裂和渗漏水现象;从相邻建筑物沉降观测来看,沉降量较小,未影响到居民的正常生活。土体搅拌后抗压、抗剪、防水性能均有提高,根据强度试验报告,平均抗压强度达

2.4Mpa,最大可达4.4Mpa。

经济分析:通过采取有效措施实现了对H型钢的回收和再利用,大大降低了施工费用,相较地下连续墙节约造价约40%。
从设备的施工情况看,三轴搅拌机在施工速度、可操作性及成桩质量方面明显优于双轴搅拌机,但其机械本身造价、损耗及对操作人员的技术要求也相对较高。
四、结论
工程施工实践证明,在水泥搅拌桩内插入H型钢的W工法围护结构将支承荷载与防渗结合起来,同时兼具支护和防渗两种功能,且有适应性强、施工周期短、噪声小、对周边环境影响小等特点。W工法支护结构强度可靠,挡水防渗性能显著,在一定条件下可替代地下连续墙作为浅挖地下工程的围护结构,而且通过对H型钢的回收和再利用,可大大降低工程成本,因此其必将具有广阔的应用前景。