明挖隧道工程中SMW工法桩质量控制

明挖隧道工程中 SMW 工法桩质量控制
发布时间：2021-03-03T07:22:36.708Z 来源：《新型城镇化》2020年21期作者：沈凯凯 1 刘涛 2
[导读] SMW 工法桩是一种水泥土搅拌桩墙，即在水泥土桩未形成强度前，插入 H 型钢作为劲向加强材料，当水泥土桩形成强度后，便形成具有一定强度和刚度的加筋水泥土连续墙，具有抵抗土体侧压力和抗渗止水的功能。

H 型钢的回收利用是SMW 工法桩的最大特点，大大减少了工程建设成本。

本文以A 隧道施工为例，介绍 SMW 工法桩的施工工艺及施工过程中的质量控制与监督。

沈凯凯 1 刘涛 2
1 浙江华东工程咨询有限公司浙江杭州 311100
2 浙江省围海建设集团股份有限公司浙江宁波 315000
摘要：SMW 工法桩是一种水泥土搅拌桩墙，即在水泥土桩未形成强度前，插入 H 型钢作为劲向加强材料，当水泥土桩形成强度后，便形成具有一定强度和刚度的加筋水泥土连续墙，具有抵抗土体侧压力和抗渗止水的功能。

H 型钢的回收利用是SMW 工法桩的最大特点，大大减少了工程建设成本。

本文以A 隧道施工为例，介绍 SMW 工法桩的施工工艺及施工过程中的质量控制与监督。

关键词：SMW 工法桩；质量控制与监督
一、工程进度计划
A 隧道深基坑采用 SMW 工法桩围护结构施工，明挖段基础同时采用抗拔桩施工。

工期从 5 月 10 日至 7 月 10 日，共 60 天。

具体为：SMW 工法桩采用两台 PAS200V AR 型三轴搅拌桩机，平均每天每台三轴搅拌机施工按 10m 计算，围护结构总长 1024m，需 50 天左右。

二、施工工艺流程及关键技术措施
2.1SMW 工法桩施工工艺流程及施工顺序
2.1.1主要施工工艺流程
测量放样，排除障碍物→开挖导沟→安放导轨及定位型钢→桩基就位→掘进预拌、喷浆及反复提升搅拌→吊放 H 型钢→固定 H 型钢→围檩施工→基坑开挖→钢管支撑→主体结构施工→基坑回填
→ H 型钢回收 4.1.2SMW 工法桩施工顺序本工程 SMW 工法桩规格为 Φ850@600，施工顺序为车行隧道 DFDJ01-DFDJ18，采用间隔双孔套接法连接，以保证墙体的连续性和接头的施工质量。

依靠水泥搅拌桩的重复套钻来保证墙体连续，以达到止水的作用。

2.2SMW 工法桩关键工艺质量控制与监督
（1）导沟开挖：根据图纸标高和坐标，放出围护结构的轴线，采用挖掘机开挖宽度和深度均为 1 米的导沟。

为确保桩位平行，沟槽方向放置两根 300mm×300mm 工字钢作为定位型钢，并在定位型钢上标记桩位位置和H 型钢的插入位置。

（2）铺设导轨：铺设导轨枕木前，务必注意基底平整密实，确保导轨顶面在同一水平线上。

（3）钻机调试：在开孔前和施工过程中，随时对基座四周用水准仪测量，确保施工垂直度小于 1%。

（4）搅拌机掘进与喷浆：搅拌轴头向下掘进预搅时，应完全将软土体搅碎，以利于与水泥浆搅拌均匀。

搅拌头下沉到设计标高后，开始喷浆，注浆压力在 1.5Mpa ～ 2.5Mpa，搅拌轴提升速度控制在 1米 / 分钟左右，边喷浆边搅拌时间约两分钟，每拌浆液应在 45 分钟内用完，压浆过程中，切忌断浆或输浆管堵塞，如发生断桩，应重新向下掘进 50 厘米以上，再喷浆提升，以保证水泥土桩强度的均匀性。

相
邻桩的施工间隔不超过 24 小时为宜，否则要加大喷浆量 20% 左右，以保证搭接强度。

（5）H 型钢插入：本次施工敞口段采用隔一插一 H 型钢法，暗埋段采用密插法，每根 H 型钢到场后，均要检查型钢的垂直度，焊缝厚度以及焊缝的平整度等，不合格者禁止使用。

H 型钢应在水泥土施工完成后 30 分钟内（即在水泥土初凝前）插入。

起吊前在 H 型钢顶端0.15m 处开一个中心圆孔，孔径约 5cm，装好吊具和固定钩，插入前应校正位置，设立导向装置，以保证垂直度小于 1%，插入过程中，必须吊直型钢，尽量靠自重压沉。

在定位型钢上搁置槽钢，焊 Ф8 吊筋控制H 型钢顶标高，误差控制在±5cm 以内。

待水泥土搅拌桩达到一定强度后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。

（6）H 型钢回收：为便于型钢拔出回收，型钢表面应进行严格除锈，并在干燥除尘条件下涂抹减摩剂，搬运过程中应避免碰撞和强力擦挤，一旦发现涂层被破坏，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。

三轴搅拌桩顶制作围檩前，事先用泡沫或牛皮纸将型钢顶段保护好进行隔
离，以利拔桩。

深基坑开挖后，设置支撑牛腿时，必须清除 H 型钢外露部分的涂层，方能电焊。

地下结构完成后撤除支撑，必须清除牛腿，并磨平型钢表面，然后重新涂刷减摩剂。

待地下主体结构完成并达到设计强度后，以圈梁为反梁，采用 2 台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升，使其松动，然后采用 25T 吊机强力起拔，将 H 型钢拔出。

边拔型钢边用 0.5 水灰比的水泥砂浆进行注浆充填H 型钢拔除后的空隙。

三、SMW 工法桩常见的质量通病和控制措施
3.1质量通病
SMW 工法桩常见的质量通病有：桩身垂直度偏差、水泥浆喷浆量不足、水泥土体搅拌不均匀、搅拌桩搭接不符合要求、H 型钢插放垂直度问题及密度不够等。

水泥浆配合比和水泥总量的控制是质量控制的关键。

本工程三轴搅拌桩桩身采用 P42.5 普通硅酸盐水泥，水泥掺量不小于 20%。

施工过程中对进场水泥用量与剩余水泥量经常性进行核对，坚决杜绝弄虚作假和偷工减料的现象，确保施工质量，以达到止水、加固土体的效果。

3.2
SMW 工法桩质量监督及主要控制措施
（1）施工前对搅拌桩设备进行报验，检查设备的合格证，操作人员的操作证，供电设施是否齐备等，确保机械设备运转正常，操作人员技术熟练，避免困机械故障而出现质量问题。

（2）桩基就位后，应确保基座平稳并使钻杆对中，在掘进或提升过程中，随时检查钻机平台是否水平，钻杆是否垂直，确保桩身垂直度满足设计要求。

（3）根据土体性质及各项指标，由专业人员科学设计水泥土配合比和浆液水灰比。

用沟槽中的置换出的水泥土，每台班做一组7.07×7.07×7.07cm3 水泥土试块，按规定条件养护，到达龄期后进行抗压强度试验，以检验水泥土强度是否达到设计要求、浆液配比是否合适等。

本次施工水泥用量控制在 20% 左右（质量比），水泥浆中除掺一定的缓凝剂外，还需掺入一定量的膨润土，以增加水泥土的抗变形能力，防止水泥土早期裂缝。

（4）严格控制钻进及提升速度，下沉速度控制在 0.8m/min 以内 ,提升速度控制在 1.0m/min 以内，以确保水泥土体搅拌均匀。

（5）三轴搅拌机必须自带泥浆计量系统，以便随时掌握桩身各个部位水泥浆剂量，除此之外，专业技术人员每天记录消耗的水泥量，与相应时段成型的三轴搅拌的理论用量相对比，及时复核，及时纠偏。

严禁使用过期水泥、受潮水泥，对每批水泥进行检测合格后方可使用。

（6）本次使用的 H 型钢由工厂加工，需要接长时，由剖口进行对焊处理。

如果总长度大于 20 米，则在连接处腹板两侧加焊 10mm 厚钢板，焊好后用砂轮打磨，保证焊面的平整度。

H 型钢顶部吊孔处，应力比较集中，在吊孔两侧同样加焊两块 10mm 厚钢板，开孔位置与型钢对应。

（7）H 型钢表面所涂的减摩剂应均匀，厚度在 1mm 以上，减摩剂的性能早期应能与水泥土有较好的握裹，后期则握裹力有所降低，方便H 型钢拨出回收。

（8）工程实施过程中，严禁发生定位型钢移位，一旦发现挖机在清除沟槽土时碰撞定位型钢使其跑位，立即重新放线，H 型钢在依靠自重下沉过程中，测量工程师随时利用全站仪观测 H 型钢的垂直度，发现偏位，立即采取措施纠正。

（9）H 型钢出厂必须提供原材料的质量证明书，并附带 H 型钢的加工出厂合格证。

H 型钢到达工地后必须按长度整齐堆放，下垫放枕木。

（10）施工过程中一旦出现冷缝，则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，补桩与围护桩搭接厚度约 10cm 左右。

3.3SMW 工法桩成品的保护
用挖掘机开挖基坑时，在靠近工法桩 30cm 以内，应采用人工配合开挖，防止机械控制不佳，破坏型钢表面的减摩剂。

一旦有破损，应及时清理干净、烘干，重新涂刷。

3.4质量监督需检测内容
（1）事前报验：主要检测内容为水泥强度（抗折和抗压）、安定性、凝结时间、标准稠度用水量、细度、氯离子含量、烧失量、不溶物、三氧化硫、氧化镁等指标。

型钢的外观检查，出厂合格证等。

（2）过程检验：桩位偏差不超过 50mm, 桩顶标高应高出设计标高50cm 以上 ,桩底标高应低于设计标高 50cm 以上，桩身垂直度.（4）一旦型钢插入偏位较大，容易引起渗漏，引起围护结构失稳。

3 结语
A 隧道施工过程中严格质量监督，现施工结束并交付使用已近一年，止水效果好，未发现隧道墙身有渗漏现象，也未发现墙身裂缝或下沉现象。

该方法特别适用于施工宽度受限、施工环境要求高的城市构造物深基坑工程。

参考文献 [1]《建筑深基坑工程施工安全技术规范》JGJ311-2013； [2]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012； [3]《建筑钢结构焊接技术规程》JDJ81-2002； [4]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009； [5]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012;
[6]《型钢水泥土搅拌桩墙技术规程》JDJ/T199-2010 ⑺《水泥基渗透结晶型防水涂料》GB18445-20012。