湖南省自强消防工程有限公司 410011
摘要：SMW工法是利用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，在各施工单位之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下连续墙体，该墙体可作为地下开挖基坑的挡土和止水结构。
关键词：SMW工法桩 搅拌桩 基坑工程 施工 控制措施
1、工程简述
永兴工业区隧道基坑平面上呈曲线长条形，永兴工业区隧道的基坑侧壁长度为（路线左右两侧）约 465m，基坑开挖有效宽度（底宽）31.5~31.9m，雨水泵房局部开挖宽度 41.6m。隧道开挖深度 2.6~9.1m，局部雨水泵房处开挖深度约 15.2m。
2、施工流程
支护工程根据基坑地质条件、开挖深度及周边环境等分别进行分区设计，主要采用 SMW 工法桩、SMW 工法桩+内支撑和钻孔灌注桩+内支撑三种支护形式。
1）、 SMW 工法桩：基坑顶部 3m 范围内严禁堆载，此范围外地面荷载取 20kPa 进行计算。经计算支护范围内基坑整体稳定性，桩身最大水平位移、结构受力均满足规范要求。
2）、 SMW 工法桩+内支撑：基坑顶部 3m 范围内严禁堆载，此范围外地面荷载取 20kPa 进行计算。经过计算，支护范围内基坑整体稳定性，桩身最大水平位移，桩身、砼撑、钢支撑的结构受力均满足规范要求。
3）、基坑范围内的管线改移，应综合考虑后期的施工，尽量减少对后期施工的影响，避免二次拆改。
4）、施工之前，应进一步查明基坑周边管线改迁及分布情况，采取针对性的保护措施，确保基坑及管线的安全。
3、关键技术工艺及保质、保工期、保安全技术措施
（一）总体施工要求
1、支护结构施工前，应再次仔细查明场地周边管线和建筑物情况，进行记录和拍照。
2、施工过程必须做好坡顶地面截水、坡体排水和基坑内土方开挖时临时排水、降水措施。
3、基坑坡顶3m以外范围允许适当堆载，地面荷载q≤20kPa。基坑顶面需设置施工护栏和防护网等安全措施。
4、材料的材质及强度要求
（1）混凝土强度等级：钻孔桩、冠梁、支撑采用C30砼。
（2）钢筋：直径d＜12mm的采用HPB300钢筋（φ），直径d≥12mm的采用HRB400钢筋，材质应符合现行国家标准规定；
（3）H型钢型钢：700x300，腹板厚13mm，翼缘厚24mm；
（4）钢支撑：直径600mm，壁厚14mm，Q235钢，围檩采用I45a钢围檩；
（5）水泥：采用42.5级普通硅酸盐水泥，SMW桩水泥土qu28≮1.0MPa；
（6）保护层厚度：钻孔灌注桩50mm，梁35mm。
（7）焊条：HPB300级钢筋及Q235钢的焊接采用E43-系列型焊条；HRB400级钢筋的用E50- 系列型焊条。焊条的性能和质量应符合国家现行标准的规定。
当钢筋采用机械连接时，连接件必须是经国家有关职能部门批准合格的产品，符合有关质量标准，并经现场试验合格后方可使用，钢筋接驳器应符合《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ 107-2010）的要求；机械连接接头可选用Ⅱ级接头，且在同一连接区段内钢筋接头面积不应大于钢筋总面积的50%，当不能满足时，应选用Ⅰ级接头。
（二）SMW工法桩（含三轴搅拌桩）的施工方法及施工注意事项
1、型钢表面处理
（1）型钢表面应进行清灰除锈，并在干燥条件下，涂抹经过加热融化的减摩剂。
（2）浇注冠梁时，埋设在冠梁中的型钢部分必须用油毡等材料将其与混凝土分开，以利型钢拔出。
2、型钢插入
（1）型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查其直线度，接头焊缝质量，并确保满足设计要求；
（2）型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，用吊车起吊型钢，必要时可采用经纬仪校核型钢插入时的垂直度，型钢插入到位后，用悬挂物件控制型钢顶标高；
（3）型钢插入宜依靠自重插入，也可借助带有液压钳的震动锤等辅助手段下沉到位，严禁采用多次重复起吊型钢，并松钩下落的插入方法，若采用振动锤下沉工艺时，不得影响周围环境；
（4）当型钢插入到设计标高时，用吊筋将型钢固定，溢出的水泥必须进行处理，控制到一定标高以便进行下道工序施工；
（5）待水泥土搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与槽沟定位型钢撤除。
3、型钢拔除
（1）型钢回收应在主体地下结构施工完成，外墙与搅拌桩之间回填密实后方可进行，在拆除支撑和腰梁时应将型钢表面留有的腰梁限位或支撑抗滑构件、电焊等清除干净。
（2）型钢拔除通过液压千斤顶配以吊车进行，对于吊车无法够到的部位由塔吊配合吊运或采取其他措施。
（3）型钢拔除回收时，应根据环境保护要求可采用跳拔，限制日拔除数量等措施，并及时对型钢拔出后形成的空隙采用注浆或细砂填充。
4、SMW桩质量控制要求
（1）搅拌桩桩机对位后应复测桩位，如定位架有误或偏位必须调整桩机重新就位，只有桩位对中无误，且桩机保持垂直度偏差不大于1/250，方可进行搅拌桩施工。
（2）下搅与上提喷浆时的搅拌效果与钻头的钻速有关，应确保土体任何一点均能经过20次以上的搅拌。
（3）搅拌桩根据现场试验确定水泥及外掺剂掺入比，但水泥用量不应≤360kg/m3。
（4）桩底标高允许偏差+100mm，-50mm；桩位偏差≤50mm；桩径偏差10mm；桩体垂直度偏差≤1/200。
（5）若搅拌桩不能连续施工，时间超过24h的，必须在接头处补做旋喷桩，长度与搅拌桩等长，旋喷桩与搅拌桩咬合宽度不小于200mm。
（6）型钢的质量应满足相关要求，对型钢的表面处理、减摩剂的配合和使用应符合相关规
定。
（7）型钢的插入应沿定位架徐徐插入搅拌桩内，当插入搅拌桩内1/3后才可以放快，直至设计标高；插入型钢施工必须在成桩后4h内完成。
（8）型钢垂直度≤1/200；型钢长度偏差10mm；型钢底标高允许偏差-30mm；型钢平面位置允许偏差50mm（平行基坑），100mm（垂直基坑）。
（9）型钢拔出时应垂直拔出，不得斜向拔起型钢。拔出后的型钢应逐根检查其平整度和垂直度，不合要求的型钢，经调直处理仍不符合要求的不得使用。
5、检查与验收
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要求。桩身强度检测方法符合下列要求：
（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浆液制作试块。试块应及时密封水下养护28d后进行无侧限抗压强度试验。
（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。
桩身强度检验方法应满足《型钢水泥土搅拌桩墙技术规程》（JGJ/T 199-2010）的相关规定。
其他相关事宜应严格按照现行《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T 199-2010）及相关施工技术规程要求办理。
（三）内支撑施工工艺及注意事项
1、支撑结构施工工艺
（1）施工支撑立柱；
（2）开挖设计规定可挖出的土体；
（3）围檩、斜撑、支座施工；
（4）主支撑与立柱、围檩的连接施工；
（5）附属结构同时施工；
（6）土方开挖再重复（3）、（4）、（5）至土方挖至底板。
2、施工注意事项
（1）支撑立柱施工要求
a）根据地质情况，临时支撑立柱采用钢构柱，在立柱拆除时，立柱穿结构板的部位必须采取可靠的止水构造措施。
b）立柱和支撑的连接采用旁置式的刚性连接，连接节点应有足够的强度和稳定性，以防止支撑向上、下两个方向可能的变位或失稳。
（2）冠梁施工前应清除钻孔桩顶的浮浆松软层，梁底部应坐落在支护钻孔桩顶新鲜混凝土面上，钻孔桩钢筋露出长度应符合设计要求。
（四）临时立柱施工方法及注意事项
1、 临时立柱基坑面下以砼钻孔灌注桩为基础，上部采用型钢柱。
2、 临时立柱桩在基坑开挖前施工，钻孔垂直度误差0.3%，成孔颈缩为0。
3、 临时立柱桩与底板相交处施工时应加强防水处理，立柱桩主筋锚入结构底板结构。
4、 钢柱吊装时应严格控制吊装荷载下的变形，必须采取有效措施吊装定位准确，允许偏差：中心线+5mm，标高+5mm，钢立柱垂直度偏差不大于基坑开挖深度的1/300，且不大于
15mm，钢柱上下两平面相应对角线差≤L/1000，且不大于15mm。
5、 桩基沉降控制在15mm以内，水平位移控制在15mm以内，差异沉降不得大于10mm。
6、 钢立柱与灌注桩钢筋笼施工时焊接起来，下放到桩孔内，然后灌注混凝土至底板底，在底板以上桩孔用砂子填实。
7、 基坑开挖时应控制开挖速度和开挖顺序，不得对中间临时立柱桩产生侧向附加土压力。
3、 施工中的注意事项
（1）喷浆口到达桩顶设计标高时，宜停止提升，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。
（2）桩与桩搭接时间间隔不应大于24小时，如果间隔太长，搭接质量无保证时，应采取局部补桩或注浆措施。
（3）当遇到砂层下直接进入强中风化地层时注意接合部位的注浆效果，改进工具，尽量将端头叶片往下移，减少叶片到钻头的距离，不提钻头，放慢搅拌速度，多喷浆。
（4）做好每根桩的施工记录，深度记录误差不应大于10mm，时间记录误差不应大于5分钟。
（5）水泥土达到设计强度后方可进行基坑开挖。
5、基坑监测
本隧道基坑围护结构有SMW工法桩、SMW工法桩+内支撑和钻孔桩+内支撑三种支护形式。因基坑支护工程是一种风险性大的系统工程，故施工应遵照动态设计、信息化施工规定，确保基坑本身及周边环境的安全。安全监测工作应委托有专业资质的第三方承担，同时施工单位也应采取有效的安全监测措施。
1、监测目地
（1）将监测数据与预测值相比较以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定是优化下一步的施工参数，做到信息化施工；
（2）将现场监测结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。
2、基坑及周边监测准备工作
根据基坑开挖范围和开挖深度，应对基坑本身及周围环境的位移、沉降等多项内容进行监测。为此，在进场施工前做好以下三个方面的准备工作：
（1）对周围原有的建筑物进行仔细调查、检测和技术鉴定，并做好记录、拍照、录象等工作，为施工过程中监测抢险及可能产生的纠纷提供必要的依据。
（2）详细了解周围地下管线的情况，并做好记录。
（3）在周边建筑物设置沉降及变形观测点。
3、监测项目、监测方法、精度要求及测点布置监测的主要项目有：
（1）支护结构顶水平位移；
（2）基坑周边建构筑物、地下管线、道路沉降；
（3）地面沉降；
（4）桩身水平位移；
（5）支撑轴力；
（6）桩身内力；
（7）立柱沉降；
（8）桩身沉降；
（9）地下水位；
（10）土压力。
监测重点保证未拆建（构）筑物的安全、基坑的整体稳定。其监测方法和精度要求见监测项目、测点布置和精度要求见下表，具体测点布置详见图。
3）应急措施
当监测项目超过其警戒值时，必须迅速停止开挖，查明原因，对支护方案进行修改，待加固处理后方能进行下一步开挖，一般应急措施有：迅速原位回填，保证位移值不再增大；修改方案，进行加固。
5、观测时间与周期
（1）各监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不应少于两次。
（2）各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定，在开挖卸载急剧阶段，间隔时间不应超过 1天，其余时间间隔不超过 3 天，基坑开挖完成且变形稳定后的观测间隔时间不超过 7 天。
（3）当结构变形超过有关标准或场地条件变化较大达到警戒值时，应加密观测。当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。每次的监测结果及施工单位的处理意见，必须及时向业主、设计、监理单位如实报告。
6、 结束语
综上所述，由于SMW工法桩具有节约资源、施工速度快、环境影响小、能合理利用地下空间等诸多优点，不仅能取得工期和费用的双重节约，而且还是符合我国建设节约社会、发展循环经济和环境保护的要求，因此如果将施工全过程各个环节的质量控制要点把握好，SMW工法桩具有非常良好的经济效益和社会效益，而随着该工艺的不断发展完善，在今后的基坑工程中的应用将越来越广泛。
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论文作者:李文夫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/2/26
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