現(xiàn)代建筑為了充分滿足使用功能的要求,往往都會設計較大空間的地下室。為了確保地下結構施工的安全,同時保護基坑周邊環(huán)境,防止因施工造成的土體變形、坍塌等不良影響,我們需要對對基坑采用的臨時性支擋、加固、保護與地下水控制的措施,稱為基坑支護。合理的基坑支護可以幫助項目保障施工安全,保護周邊環(huán)境,提高施工效率和經(jīng)濟效益,為后續(xù)的施工提供良好的條件。今天給大家介紹幾種目前經(jīng)常使用的基坑支護形式。
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一、PC工法組合鋼管樁
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適用范圍:
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PC工法組合鋼管樁施工工藝適用于土質差需要支撐圍護的深基坑工程圍護結構及各種復雜結構,同時也適用于圍堰、城市地下管道綜合管廊、管溝、連廊豎井、地鐵基坑等工程。
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?。?)基坑深度較深,需要較大承載力的支護結構。
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?。?)基坑周圍環(huán)境條件復雜,存在地下水、軟土。
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(3)基坑位置限制較多,需要采用靈活性較強的施工工法。
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?。?)施工周期較短,需要高效率的施工工法。
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工藝特點:
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基坑支護結構PC工法組合鋼管樁施工工藝具有以下特點。
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(1)使用組合鋼管樁,結構強度高,承載力大。
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?。?)施工過程中可根據(jù)實際情況調(diào)整樁的數(shù)量和位置,靈活性強。
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?。?)PC工法施工流程簡單,施工周期短,效率高。
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?。?)組合鋼管樁施工質量穩(wěn)定可靠。
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?。?)可以適應各種基坑支護工程的要求。
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二、SMW工法樁法
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適用范圍:
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SMW工法樁法施工工藝主要適用于各類軟硬土層,包括砂礫層、卵石層、巖層。廣泛應用于深基坑開挖施工,尤其適用于軟土地基,或周邊有地面建筑、管線等不能產(chǎn)生位移的情況下,需進行垂直開挖的基坑支護。
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工藝特點:
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該工藝又稱型鋼水泥土攪拌(樁)墻,即利用三軸攪拌樁鉆機在原地層中切削土體,同時鉆機前端低壓注入水泥漿液,與切碎土體充分攪拌形成隔水性較高的水泥土柱列式擋墻,在水泥土漿液尚未硬化前插入型鋼的一種地下工程施工技術,其具有如下優(yōu)點:
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1.施工擾動小;
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2.無泥漿污染;
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3.振動噪聲?。?/span>
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4.止水性能好;
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5.適用范圍廣;
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6.施工工期短;
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7.施工場地??;
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8.廢土外運少;
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9.安全性較高;
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10.工程造價低。
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同時其缺點如下:
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1.水泥土養(yǎng)護時間較長;
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2.與地下連續(xù)墻相比,施工質量較難控制;
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3.與地下連續(xù)墻相比,整體性欠缺;
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4.與地下連續(xù)墻相比,抗?jié)B性欠佳。
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三、地下連續(xù)墻
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適用范圍:
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地下連續(xù)墻施工震動小、噪聲低,墻體剛度大,防滲性能好,對周圍地基無擾動,可以組成具有很大承載力的任意多邊形連續(xù)墻代替樁基礎、沉井基礎或沉箱基礎。對土壤的適應范圍很廣,在軟弱的沖積層、中硬地層、密實的砂礫層以及巖石的地基中都可施工。
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工藝特點:
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總體上看,地下連續(xù)墻屬于一種先進的施工方法,即利用地下空間結構的支護外墻兼作深基坑支護,取消了某些地下工程另做支護墻的施工方法,這樣可節(jié)約材料、降低造價,具有很顯著的經(jīng)濟效益。地下連續(xù)墻方法尤其適用的場合為:基坑深度大于10m;軟土地基或砂土地基;在密集的建筑群或重要的地下管線條件下施工,對基坑工程周圍地面沉降和位移值有嚴格限制的地下工程;圍護結構與主體結構相結合,對抗?jié)B有嚴格要求時;采用逆作法施工,內(nèi)襯與護壁形成復合結構的工程。
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?。?)優(yōu)點簡析
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?、偈┕r振動小,噪聲低,施工速度快。建造深度大。非常適于在城市密集建筑群中建造深基坑支護及進行逆作法施工。
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?、趬w剛度大,整體性、防滲性和耐久性好,質量可靠,用于基坑開挖時,極少發(fā)生地基沉陷或塌方事故,幾乎不滲水。
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?、劭梢跃o貼原有建筑物施工地下連續(xù)墻,可用于逆作法施工。
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④占地少,可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間,充分發(fā)揮投資效益。
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⑤適用于多種地基條件。能適應較復雜的地質情況,從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實的砂礫層、砂性土層,各種軟巖和硬巖等所有的地基都可以建造地下連續(xù)墻。
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?、蘅捎米鲃傂曰A。地下連續(xù)墻早已不再單純作為防滲防水、深基坑維護墻,而且越來越多地用地下連續(xù)墻代替樁基礎、沉井或沉箱基礎,承受更大荷載。
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⑦用地下連續(xù)墻作為土壩、尾礦壩和水閘等水工建筑物的垂直防滲結構,是非常安全和經(jīng)濟的。
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?。?)缺點簡析
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①在一些特殊的地質條件下(如很軟的淤泥質土,含漂石的沖積層和超硬巖石等),施工難度很大,存在施工的適應性問題。
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?、谌绻┕し椒ú划敾虻刭|條件特殊,可能出現(xiàn)相鄰槽段不能對齊和漏水的問題,甚至槽壁坍塌問題。
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?、鄣叵逻B續(xù)墻如果僅用作臨時的擋土結構,費用相對較高。例如。采用鋼板樁尚可回收重復使用,經(jīng)濟效果更好。
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?、茉诔鞘惺┕r,棄土和廢泥漿的處理比較麻煩。除增加工程費用外,若處理不當,還會造成新的環(huán)境污染。
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⑤現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的墻面通常較粗糙,如果對墻面要求較高,雖然使用噴漿或噴砂等方法進行表面處理或另做襯壁來改善但增加工作量。
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四、混凝土支撐
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適用范圍:
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混凝土支撐工藝適用于一般建筑工程、火電工程、鋼或混凝土支撐基坑支護工程施工。
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工藝特點:
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1.發(fā)揮材料的優(yōu)點
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深基坑土方施工中,基坑深度往往較大,擋土結構的水平壓力也較大,因此,鋼筋混凝土支撐表現(xiàn)為水平受壓為主,由于鋼筋混凝土支撐與鋼支撐不同,它具有變形小的特點,加上采用配筋和加大支撐截面的方法,可以提高鋼筋混凝土支撐的強度,用以作為支撐的混凝土能充分發(fā)揮材料的剛度大和變形小的受力特性,它能確保地下室施工和基礎施工以及周邊鄰近建筑物、道路和地下管線等公共設施的安全,因此,它是作為深基坑支護技術的新形式和新材料。
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2.加快土方挖運速度
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在軟地基深基坑施工時采用鋼筋混凝土支撐,由于它的跨度大,尤其是采用圓環(huán)拱形鋼筋混凝土內(nèi)支撐形式,基坑內(nèi)的平面形成大面積無支撐的空曠,空曠面積可達到整個基坑面積的65%~75%,形成開闊的工作面,滿足挖土機械回轉半徑的要求,有利于多臺大型挖土機械自如運轉作業(yè),在基坑內(nèi)可以留坡道讓運土車直接駛入基坑裝土,并采用逐層開挖或留島形式開挖,這樣,最后剩余小量土方用吊土機吊起即可。挖土速度可以提高三倍以上,達到縮短土方施工工期的目的,同時有利于基坑擋土結構變形的時效控制和縮短基坑內(nèi)的降水時間,保證鄰近建筑物的安全。
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3.降低工程造價
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采用了大跨度鋼筋混凝土內(nèi)支撐梁或圓環(huán)拱形鋼筋混凝土內(nèi)支撐形式,材料便宜,節(jié)省了其他支撐結構(如鋼結構)一次性投入的大筆資金。另外,由于采用機械化挖土,工效大大提高,降低了工程造價,從而獲得了明顯的經(jīng)濟效益。
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4.不受周邊場地不足的限制
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如果基坑周邊狹窄或沒有用于通道的場地,也不會影響鋼筋混凝土支撐的施工,在沒有大型機械(如吊機)和沒有周邊道路的情況下,就可以進行支撐梁的鋼筋混凝土施工。在設計上允許的情況下,可以借用支撐梁結構上搭設平臺和施工便道,用以堆放材料、安裝施工機械設備、輸送混凝土和布設電纜等,以便于地下室和基礎施工。
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五、混凝土支撐拆除(機械鑿除)
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適用范圍:
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機械鑿除拆除內(nèi)支撐梁安全度高,成本較低,適用于大部分混凝土建構筑物破碎拆除施工。
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工藝特點:
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混凝土支撐拆除施工工藝(機械鑿除)具有以下工藝特點:
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1.效率高、安全性能好:機械拆除法使用機械設備進行拆除,如挖掘機、液壓剪切機、破碎機等,這些方法通常效率高且安全性能好。挖掘機適用于破碎、切割和搬運鋼筋混凝土支撐,液壓剪切機專門用于剪切鋼筋,而破碎機則用于將鋼筋混凝土破碎成小塊,便于搬運和處理。
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2.需要專業(yè)設備和操作人員:機械拆除法的優(yōu)點是效率高、安全性能好,但需要專業(yè)的設備和經(jīng)過培訓的操作人員。使用這些方法時,需要注意設備的穩(wěn)定性和操作安全,以確保施工過程的安全和效率。
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3.適應性強:破碎機拆除的優(yōu)點是破碎效果好、適應性強,能夠處理不同類型的鋼筋混凝土支撐,使其破碎成小塊,便于后續(xù)處理。
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4.噪音和粉塵污染:使用破碎機等機械設備進行拆除時,需要注意產(chǎn)生的噪音和粉塵污染。這些因素可能會對施工環(huán)境和工人健康產(chǎn)生影響,因此需要采取相應的措施進行控制和防護。
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六、混凝土支撐拆除(靜力切割)
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適用范圍:
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本工藝適用于基坑鋼筋混凝土內(nèi)支撐拆除;拆遷、改建工程混凝土梁拆除;要求無振動、無沖擊的混凝土拆除工程。
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工藝特點:
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混凝土支撐拆除靜力切割工藝特點有:
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1.環(huán)保性:該工藝具有低噪音和無粉塵的特點,對環(huán)境保護更為有益。
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2.高效性:相比傳統(tǒng)切除方法,施工工效大大提高,效率提升十倍以上。
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3.作業(yè)環(huán)境適應性:對切割作業(yè)環(huán)境空間要求較低,適應性強。
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4.切割面質量:切割面平整,切割精度高,外表美觀,通常無需對切割面進行額外的修整。
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5.無損傷性:無震動靜力切割,對原結構無損傷,保證了建筑結構的安全性。
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七、水泥攪拌樁TRD工法
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適用范圍:
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本工藝適用于N值小于100擊的軟、硬質土層,還可以在直徑小于100的卵礫石和單軸抗壓強度≤5MPa泥巖、強風化基巖中地下連續(xù)墻施工。
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工藝特點:
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TRD工法(水泥加固土地下連續(xù)墻澆筑施工法)是以鏈鋸式刀具為主要機具,在插入地基過程中鏈鋸式刀具與主機連接,回旋刀鏈鋸可豎向垂直或橫向水平移動進行對地下土體的切削,同時以水泥作為硬化劑。具有如下特征:
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1.穩(wěn)定性高
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與傳統(tǒng)工法比較,機械的高度和施工深度沒有關聯(lián)(約為10米),穩(wěn)定性高、通過性好。
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側翻事故為“0”!施工過程中切割箱一直插在地下,絕對不會發(fā)生傾倒。
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2.成墻質量好
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與傳統(tǒng)工法比較,攪拌更均勻,連續(xù)性施工,不存在咬合不良,確保墻體高連續(xù)性和高止水性。
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成墻連續(xù)、等厚度,是真正意義上的“墻”而絕不是“籬笆”。
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可在任意間隔插入H型鋼等芯材,可節(jié)省施工材料,提高施工效率。
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3.施工精度高
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與傳統(tǒng)工法比較,施工精度不受深度影響。
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通過施工管理系統(tǒng),實時監(jiān)測切削箱體各深度X、Y方向數(shù)據(jù),實時操縱調(diào)節(jié),確保成墻精度。
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4.適應性強
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與傳統(tǒng)工法比較,適應地層范圍更廣??稍谏啊⒎凵?、粘土、礫石等一般土層及N值超過50的硬質地層(鵝卵石、粘性淤泥、砂巖、油母頁巖、石灰?guī)r、花崗巖等)施工。
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5.成墻品質均一
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連續(xù)性刀鋸向垂直方向一次性的挖掘,混合攪拌及橫向推進,在復雜地層也可以保證均一質量的地下連續(xù)墻。
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八、水泥攪拌樁
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適用范圍:
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本工藝主要適用于軟硬各類土層,包括砂礫層、卵石層、巖層。廣泛應用于深基坑開挖施工,尤其適用于軟土地基,或周邊有地面建筑、管線等不能產(chǎn)生位移的情況下,需進行垂直開挖的基坑支護。
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工藝特點:
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水泥攪拌樁施工工藝的特點主要包括:
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1.軟基處理的有效形式:水泥攪拌樁是一種將水泥作為固化劑,通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和,使軟土硬結而提高地基強度的方法。這種方法適用于處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土等軟土地基,處理效果顯著,處理后可很快投入使用。
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2.施工工藝多樣:水泥攪拌樁的施工工藝主要有兩種,一種是先在地面把水泥制成水泥漿,然后送至地下與地基土攪和;另一種是采用壓縮空氣把干燥、松散狀態(tài)的水泥粉直接送入地下與地基土拌和,利用地基土中的孔隙水進行水化反應后,再行固結,達到改良地基的目的。目前我國水泥攪拌樁施工較多采用“噴漿”工藝。
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3.適用于特定地質條件:特別適用于山區(qū)高等級公路的溝谷軟土地基的處理,具有可原地取材、降低工程造價、施工速度快、樁體的均勻性及質量效果遠遠大于粉噴樁等優(yōu)點3。
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4.質量控制嚴格:水泥攪拌樁施工機械應配備電腦記錄儀及打印設備,以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。監(jiān)理工程師每天收集電腦記錄一次,以確保施工質量。