深基坑工程中SMW工法桩的应用与评价

深基坑工程中SMW工法桩的应用与评价

摘要：近年，国内许多城市如上海、南京、天津、广州等，将SMW工法广泛应用于地铁基坑工程、市政建设工程、建筑基坑工程及海岸防渗工程等。本文主要按工程的国标、行业标准或地方标准中有关规定以及针对SMW工法的工艺要点，对深基坑工程中SMW工法桩的应用进行了研究与评价。

关键词：深基坑，SMW工法桩，应用，评价

Abstract: in recent years, many Chinese cities such as Shanghai, nanjing, tianjin, guangzhou etc, will SMW is widely used in the subway foundation pit engineering, municipal construction engineering, building foundation pit engineering and coast seepage control project and so on. This paper mainly by the engineering of the national standard, the industry standard or local standard and the view of the relevant provisions of the SMW technological points of deep foundation pit engineering in the pile SMW method used in the research and evaluation.

Keywords: deep foundation pit, SMW pile, application, evaluation

SMW是Soil Mixing Wall的缩写，于1976年在日本问世，并得到很大推广，广泛应用于海底隧道工程、地铁、电铁等重大项目，以及各类高层建筑的深基坑开挖支护工程等。最近数年，SMW工法在日本地下连续墙中的应用面高达70％左右，且该法已在我国台湾地区以及泰国等东南亚国家和美国、法国许多地方广泛应用。

已有工程实例表明，SMW工法适用软硬各类土层，包括砂砾层、卵石层、岩层，国内开挖深度一般在6~20m。据统计国内各城市深基坑工程中使用SMW工法桩的基坑最大挖深是杭州一号线秋涛路站，为19.5m；最大桩长是南京一号线珠江路站，为32.16m。

一、深基坑工程中SMW工法桩的特点及适用条件

SMW工法以多轴搅拌机在现场一定位置向一定深度进行钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土自上而下、自下而上反复进行混合搅拌，在各施工单元之间则采取部分重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬之前插入H型钢或钢板作为补强材料，与水泥土结硬形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。该工法的特点主要表现在止水性能好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，施工噪音小，排土量少，型钢可回收重复利用，成本低，对周围地层的影响小等。

SMW工法以水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用该工法，特别适合于以黏土和粉细砂为主的松软土层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。SMW工法适宜的基坑深度与施工机械有关，在国内开挖深度6~13m的基坑比较适宜，但近几年南京、上海、杭州、北京的地铁工程中使用SMW工法桩的基坑挖深越来越大，最深的是杭州一号线秋涛路车站，基坑开挖达19.5m。在国外尤其是日本开挖深度达到20m以上时也曾得到应用。

二、深基坑工程中SMW工法桩的施工工艺流程

SMW工法桩施工的流程为：导槽施工→钻机就位与钻进→型钢制作与安装→桩顶冠梁施做→型钢拔除与回收等工序。详见图4.2和图4.3。具体施工步骤如下：

(1) 施工准备

开工之前调查地下管线、清除地上和地下的一切障碍物，平整施工场地。根据施工场地内建立的导线测量控制点和水准测量控制点，进行施工放样。采用全站仪和水准仪进行定位和高程测量。施工放样经工地监理复核确认后方可施工。

(2) 导沟开挖、置放导轨

为使搅拌钻机顺利钻进，保证墙体垂直度，沿排桩中轴线开挖宽1.0m、深1.5m的导沟。在沟槽旁边打入4根1.5m长10号槽钢作为固定支点，垂直沟槽方向放置两根200×200mm工字钢与槽钢焊接，然后在平行沟槽方向放置两根300×300mm工字钢作导轨，并与下面的横向工字钢焊接，形成井字形框架。导轨上标出孔位中心及插入H型钢位置等施工标志。

(3) 钻掘及搅拌

桩机就位，调整桩架垂直度。钻机在钻孔全过程中，始终保持螺杆匀速转动、匀速下钻和匀速提升。钻进速度对于粘性土一般为0.5~1m/min，砂土为1~1.5m/min。提升速度一般为1~2m/min。钻进速度比提升速度慢1倍左右。根据钻进和提升两种不同的速度，注入不同掺量、搅拌均匀的水泥浆液，并采用高压喷气进行孔内水泥土翻搅，使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌。在钻进时水泥用量占总数的70~80%，提升时占20~30%。使用的水泥浆搅拌时间不少于2~3min，并不停搅拌，防止水泥离析。压浆时要连续进行，不得中断。

图4.1 三轴搅拌机搭接施工顺序图

图4.2SMW工法桩现场施工顺序图图4.3SMW工法桩施工工艺流程图

(4) H型钢插入

①H型钢的减摩剂制作

清除H型钢表面的污垢和铁锈。使用电热棒将减摩剂加热至完全熔化，均匀涂敷于H型钢表面，如遇雨天，型钢表面潮湿，则首先用抹布擦去表面积水，热风机吹干后涂刷减摩剂，如出现剥落现象，及时铲除重新涂刷。

②起吊及插入

H型钢采用30t履带吊起吊，通过定位装置将型钢插入搅拌桩内，型钢插入到设计位置后，固定在钢悬挂梁上，以免型钢继续下沉，待水泥土搅拌桩达到一定强度后，拆除钢悬挂梁及定位导轨。为防止型钢在起吊过程中因不断转动而出现扭曲变形，在起吊前于端部用铁块加以固定。

③回收H型钢

地下结构完成后，凿除砼冠梁，先用千斤顶松动顶起H型钢再用千斤顶配合100t吊机将H型钢拔出回收。并用6%～10%的水泥浆填充H型钢拔除后的空隙。

三、深基坑工程中SMW工法桩的施工中常见问题及预防处理措施

(1) 施工冷缝

因故中断施工或二台以上搅拌机同时作业时，SMW工法桩围护结构必然会出现接缝（称冷缝），影响止水效果。

处理方法：在围护桩达到一定强度后，采取在冷缝处围护桩外侧补三轴素搅拌桩止水，素桩与围护桩应咬合10cm。

当然，在场地布置时应综合考虑各方面因素，避免设备多次搬迁、移位，尽量保证施工的连续性，减少冷缝。

(2) 遇孤石

在桩机成桩过程中如遇孤石则采用加水冲击，提高水泥掺量的方法，若孤石较大无法冲脱，则采用扩大桩径或加桩补强的施工方法。

(3) 垂直度控制及纠斜措施