SMW工法在淤泥质土深基坑支护中的应用

SMW工法在淤泥质土深基坑支护中的应用作者：俞杨
来源：《城市建设理论研究》2012年第30期
摘要：通过与SMW工法在某淤泥质土深基坑围护的应用实例相结合，本文详细地论述了SMW工法施工原理、SMW工法的优越性、SMW工法工艺流程、施工质量保证措施，探讨了SMW工法在工程建设中推广应用的广阔前景。

关键词：SMW工法、淤泥质深基坑支护、应用
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
前言
一般来讲，基坑支护的成功与否直接决定了地下工程的成败，在进行地下工程基坑支护过程中，合理选择方法、制定简单有效、成本低的施工措施，支护效果好、工期短，将会使工程施工的工期及成本大大降低，否则，将会导致工期延误，增加工程建设成本。

二、SMW工法特点
1、相较于传统的深层搅拌桩工法，SMW工法采用不同的设备以及成桩机理。

深层搅拌桩是采用传统的单轴搅拌钻机，施工时水泥浆注入充填在原土间隙中，而新型三轴搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气，同时钻机对水泥土进行充分搅拌，并置换出大量原状土。

与传统的单轴钻机相比，新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性大大提升，其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能，同时也有利于型钢的插入和回收，与传统的基坑围护相比，具有一定的支护强度。

2、与现阶段经常采用的钻孔灌注桩和地下连续墙的施工方法相比主要有以下特点：（1）挡水性强，适用于采用坑内降水坑外不降水的情况，比如含水量高的淤泥质土质；（2）噪音、泥浆和振动等对环境污染小；（3）对周边建筑物、管线影响小；（4）能适应绝大多数地层(尤其是软土地区)；（5）造价低；（6）工期短。

三、淤泥质土的特点
淤泥质软土物理力学性质的最大特点是含水量高、孔隙比大、渗透性差、强度低、变形大、固结时间长、压缩性高,并有触变性、流变性和很强的不均匀性。

淤泥质软土主要有以下特点：
1、含水量：天然含水量w=40~90%，甚至w>100%；
2、高流变性或蠕变：次固结随时间增加；
3、高压缩性：a>0.5~3.0MPa-1；
4、低强度：不排水强度，Cu＝10~20kPa；
5、低渗透性：渗透系数为10-6~10-8cm/s，固结过程很慢；
6、不均匀性：由于沉积环境的变化，土质均匀性差。

四、工程应用实例
某隧道基坑桩基围护部分采用SMW工法桩围护，其中K0+220~K0+340和
K1+460~K1+600段采用φ650@450mmSMW工法桩，间隔内插型钢HN500*300*11*18mm型钢；K0+340~K0+470和K1+400~K1+460段采用φ850@600mmSMW工法桩，间隔内插型钢HN700*300*13*24mm，此外K0+535-K0+600左侧人行出入口采用φ850@600mmSMW工法桩支护，密插HN700*300*13*24mm 型钢。

SMW工法桩工程数量为：φ650mmSMW工法桩27883.7m/860根，φ850mmSMW工法桩33497.3m/1120根。

对于K0+220~K0+470段，目前场地已基本平整和围蔽，具备施工条件； K1+400~K1+600段目前场地为马路及绿化带，只需在施工位置挖除砼路面及其他障碍物就可以施工。

1、SMW工法桩施工策划
本隧道基坑围护SMW工法桩拟采用三轴搅拌机搅拌成桩，50吨履带吊（或汽车吊）吊插H型钢。

根据施工现场情况，两段计划各进场两台履带自行式三轴搅拌机施工， K0+220往
K0+470在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工， K1+400往K1+600在基坑两侧各布设1台履带自行式三轴搅拌机施工。

本隧道基坑围护SMW工法桩按每台三轴搅拌机结合1台50t履带吊（或汽车吊）吊插H型钢，每天施工作业按至少完成10幅共20根/天*台机的施工进度控制；为避免相邻桩施工时间间隔过长造成桩间冷缝影响成桩质量, 拟采用每天两班倒不间断施工。

2、施工技术准备
采取SMW工法施工前应收集并熟识工程场地的地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。

技术部门应完成桩孔位置放样及高程控制网布设等相关数据的复核工作。

完成施工现场环境和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物等状况的调查工作，对影响施工的管线采取迁、改或其他保护措施进行保护，防止施工中破坏。

对进场使用的原材料（如水泥等）必须进行材料性能复试，并委托有资质的试验室根据设计要求运用所用
的原材料进行混凝土和砂浆配合比设计。

施工所用的机械与设备，如全站仪、水准仪、钢卷尺、三轴搅拌机、水泥浆搅拌机、压浆机、压力表、电焊机、汽车吊等机械设备须有出厂合格证及性能检验合格证书。

3、钻孔桩施工工艺流程
下图为SMW工法桩施工工艺流程。

图1SMW工法桩施工工艺流程
4、SMW工法桩主要施工工艺
（1）场地平整
三轴搅拌机进场施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域内的表层硬物，对影响施工的管线进行改迁或其他方式保护。

机械作业区地面素土回填夯实，作业区承重荷载以满足履带式重型三轴搅拌机行走为准。

（2）测量放样
根据业主提供的坐标和高程基准控制点，测量部门根据设计图进行桩位中心点放样定位、高程控制点引测和高程控制网布设与复核工作，并做好永久及临时标志，在施工过程中定期对控制点进行校核，并采取有效的保护措施，防止破坏高程控制点。

（3）开挖沟槽
放出基坑围护SMW工法桩内边控制线，采用挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，开挖沟槽余土应及时处理，以保证SMW工法正常施工。

并达到文明工地要求，开挖完成后，应对桩位中心点重新进行校核、定位，保证桩位的准确性。

（4）定向架设型钢
在槽沟两侧打入地下4根10#槽钢，槽钢入土深度为1.5m，作为固定支点，垂直槽沟方向放置两根型钢与支点焊接，长约2.5m，再在其上平行槽沟方向放置两根型钢，长约7～12m，两组型钢之间采用焊接方式固定。

（5）三轴搅拌桩孔位定位
三轴搅拌桩中心间距为600mm（Ф850mm工法桩）和450mm（Ф650mm工法桩），根据这个尺寸在导向架平行H型钢表面用红漆划线定位。

（6）三轴搅拌机就位
搅拌机应平稳、平正，并用两台经纬仪双向对钻杆导向架垂直定位观测以确保搅拌机的垂直度，搅拌机立杆导向架垂直度偏差不大于0.5%H(H为桩长)。

（7）搅拌速度及注浆控制
三轴水泥搅拌桩在预拌下沉和提升搅拌过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。

预拌下沉速度不大于1m/min，提升搅拌速度不大于2m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，并应做好每次成桩的原始记录。

（8）H型钢涂刷减摩剂及吊插入桩
搅拌桩搅拌完毕后进行H型钢的吊插；为了H型钢后期回收和吊插时减小阻力，型钢吊插前应先涂刷减摩剂，然后插入水泥土搅拌桩。

起吊前在距H型钢顶端0.10m处开一个中心圆孔，孔径约8cm，在吊具和固定钩装好后，用50t吊机起吊H型钢，插入桩孔时，一定要保证型钢垂直贯入桩孔。

（9）回收H型钢
待地下主体结构完成并达到设计强度后，凿出和清除型钢上部冠粱砼，采用90KW振动锤起拔回收H型钢。

用0.5水灰比的水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙，以减少对邻近建筑物及地下管线的影响。

五、SMW工法桩质量控制要素
为了有效地控制施工质量，应对以下要素加强控制：桩顶标高和桩深应满足设计要求，垂直度偏差不大于0.5%H(H为桩长)；水泥浆液应严格按照设计指标配制，配制完成后，应对浆液各项设计指标进行检测；注入浆液时，压力值应满足规范要求，并应保证压力稳定，匀速提升。

以确保水泥浆灌入量和水泥浆均匀分布。

H型钢的间距（平行基坑方向）偏差：L±5cm(L 为型钢间距)。

H型钢的保护层（面对基坑方向）偏差：s±5cm(s为型钢面对基坑方向的设计保护层厚度)。

成桩过程中对水泥土取样，制成标准试块，取样数量为每台·班机一组，每组6块。

搅拌桩桩体在达到龄期28天后，进行钻孔取芯测试其强度，其无侧限抗压强度不得小于1.0MPa，检查桩的数量不少于已完成桩数的1%。

六、结语
近几年来，SMW工法在各种深基坑支护特别是在淤泥质深基支护中得到广泛应用，结合工程实例，笔者阐述了从SMW工法详细的施工工艺，根据各个施工工艺提出其相应的施工要
点及施工质量保证措施，有效地指导同类工程施工。

SMW工法施工对周边环境影响小，连续施工防水效果好，成桩质量可靠，搅拌桩的水泥使用量远低于其它围护施工方法。

参考文献：
张凯谢弘帅：《SMW 工法在淤泥层深基坑支护中的应用》，《上海地质》， 2009年02期
尹航徐晨陈海明：《SMW工法在基坑支护中的应用》，《低温建筑技术》， 2004年03期
曾旺：《SMW 工法在武汉市深基坑支护中的应用》《西部探矿工程》， 2007年08期
齐波：《SMW工法在基坑支护中的应用与研究》，中国地质大学（北京）， 2007年。