SMW工法桩在深基坑中的应用及控制措施

吴子鑫

广东省第一建筑工程有限公司 广东 广州 510010

前言

近年来，随着我国城市化建设的快速发展，地下工程越来越多，开发和利用地下空间的要求日显重要。大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的更新发展，SMW( Soil-cementMixedWall)工法便是一种新型的基坑支护技术。本文将从设计与施工两方面，简要探讨SMW工法桩在深基坑支护工程中的应用情况及相关控制措施，以期促进该技术的推广和应用。

1 关于SMW工法概述

SMW工法也称劲性水泥土搅拌桩法，于1976年在日本问世，主要应用于软土基坑围护中。1993年通过技术引进，SMW工法率先在上海得到应用，经过近20年的发展改良，该工法现已在我国中南部地区得到了普遍的应用，广泛用于地铁基坑工程、市政建设工程、建筑基坑工程及海岸防渗工程等，成为目前国内常规支护结构形式之一。SMW工法施工原理为：通过多轴深层搅拌机在施工现场按设计深度将土体切散，同时从其钻头前端将水泥浆强化剂注入土体，并使之与原位土体反复混合搅拌，然后在水泥土未硬化之前插入 H型钢作为应力加强材料，直至水泥土硬结。在施工平面上，使用重复套打法进行施工，使桩与桩之间重叠搭接，同时又由于插入的H型钢的作用，使其在地下形成一个抗渗性好、刚度大、强度高、能承受较大水平土压力的地下连续壁体。其中插入的H型钢，还能在地下结构施工结束后拔出回收再利用，既经济又环保。

2 关于 SMW工法设计要点

水泥土配合比的确定SMW工法桩设计的重要内容之一，若水泥土配合比不当，水泥用量过少可能导致水泥土强度不够，过多既造成水泥浪费且施工困难。水泥掺量必须由现场试验确定，一般取泥土质量的7%、9%、11%、13%、15%做试验。型钢的入土深度可比水泥土搅拌桩入土深度稍小，主要由基坑抗隆起稳定性、挡土墙的内力、变形、型钢拔出等条件决定；而水泥搅拌桩的入土深度要确保坑内降水不影响基坑外环境，防止管涌及墙底隆起发生。

SMW工法设计时，主要考虑的内力验算如下：

①基坑底部土体的抗隆起稳定性和抗渗流或抗管涌稳定性验算；②水泥土搅拌桩内插H型钢结构的抗倾覆稳定性；③水泥土搅拌桩内插H型钢结构和地基的整体抗滑动稳定性验算；④水泥土搅拌桩的内力和变形计算；⑤支撑与围檩体系的结构内力，变形和稳定性计算；⑥支撑竖向立柱的结构内力、变形和稳定性计算；⑦支护结构的构件截面强度和节点构造设计与计算；⑧基坑外地表变形和土体移动的验算；⑨基坑底部土体的抗隆起稳定性验算。为保证型钢顺利拔出回收，需进行抗拔验算，进行现场试验确定型钢最大抗拔力，且由于型钢底端截面为一变刚度截面，还须校核水泥土的抗剪切强度。

3 关于 SMW工法施工要点

3.1 工艺流程

施工放样→开挖导沟、清除地面、地下障碍物→导向定位型钢设置→三轴搅拌桩孔位定位→桩机就位、复核桩机水平和垂直度→拌制水泥浆液、开启空压机、送浆至桩视搅拌及注浆→搅拌桩二喷四搅成型→H型钢垂直起吊、定位→校核H型钢垂直度→H型钢准确垂直插入搅拌桩→临时固定→施工完毕→H型钢起拔→H型钢回收。

3.2 施工质量控制要点

（1）搅拌桩的制作

①与常规搅拌桩比较，要特别注重桩的间距和垂直度。施工中垂直度＜1%，以保证型钢插打起拔顺利，并保证墙体的防渗性能。

②桩机架行走线铺设导木，桩机就位后检查机架垂直度，确保桩垂直度不得超过0.5%，桩机上下误差≯50 mm，桩径偏差不超过1cm。施工过程中随机对机座四周标高进行复测，确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测，通过对机械的控制达到对桩体垂直度控制。

③浆液配比除满足抗渗和强度要求外，尚应满足型钢插入顺利等要求。施工中随时抽查水泥浆液密度，每工作台班不少于4次。

④在搅拌下沉及提升过程中，下沉速度一般为0.5～1.0m/min，下钻过程注浆压力一般1.5MPa～2.5Mpa。到设计桩底标高后提升复搅，提升速度一般为1～1.5m/min，以保证加固深度范围内均得到充分搅拌。

⑤按照三轴搅拌桩的施工工艺，三轴搅拌机在下钻时，注浆的水泥用量占总数的70%～80%，而提升时为20%～30%。按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。

⑥做好桩与桩间搭接的工作。桩与桩搭接时间不应大于24h；如超过24h，则在第二根桩施工时增加注浆量20%，同时减慢提升速度。如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接，则在设计人员认可下采取局部补桩或注浆措施。

（2）H型钢的打拔

①H 型钢涂减摩剂。涂减摩剂对H 型钢拔出至关重要。因此，型钢表面应进行除锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂，搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩前，事先用泡沫板(或牛皮纸等可隔离材料)将型钢包裹好进行隔离，以利H型钢的起拔回收。

②置放H 型钢。制桩完毕后，搅拌机移位，用50t吊车H型钢置人桩内，置放过程中要严格按照导轨上的标志，同时利用两台经纬仪在90°方向监测H型钢的垂直度，及时纠偏，找正，保证H 型钢的垂直度要求。H 型钢在自重作用下沉放，故对搅拌桩与H 型钢沉放的间隔时间应严格控制。

③H型钢的起拔回收。基坑混凝土结构施工完， 基坑回填后，用专用引拔机配合履带式吊车，拔出回收H型钢。

4 结束语

总之，SMW工法桩在深基坑中广泛推广应用，在满足基坑支护的同时，还具有节约工期、环保经济、无泥浆污染、低噪音、低振动等优点，符合我国绿色施工，发展循环经济的要求。随着SMW工法成桩设备、工艺的不断完善和提高， SMW工法桩在深基坑应用已逐渐普及，而在后续的工程应用中，由于适用的基坑支护深度不断加深、土层类型不断增多，还可能出现更多问题，为此，还需我们继续与时俱进、开拓创新，在确保安全的前提下，将先进的科学技术转化为生产力，为国家建设服务。