SMW工法地连墙在深基坑支护中的应用

丁站武

中图分类号：TU71

摘要：SMW工法地连墙是市政、公路、水利、铁路等深基坑防护工程中新型支护方式，特别是在城市地质条件差、狭小场地及邻近建筑物多的周边地区进行地下深基坑施工应用较多。主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，施工不扰动邻近土体。本文根据工程实例，详细介绍了SMW工法地连墙的关键工序，质量控制及应用效果。

关键词：深基坑；SMW工法地连墙；预应力锚索

Abstract : SMW method of diaphragm wall is municipal, highway, railway, water conservancy, deep foundation pit protection engineering of new supporting way, especially in the city''s poor geological conditions, narrow site and adjacent buildings more in the surrounding area of underground deep foundation pit construction is widely used. The main feature is simple structure, good sealing performance, short construction period, low cost, little environment pollution, construction without disturbing adjacent soil. According to the engineering example, introduced in detail the SMW method of diaphragm wall the key process, quality control and result of application.

Keywords： Deep Foundation pit；SMW method of diaphragm wall；Prestressed Anchor

中图分类号：TU99

SMW工法地连墙是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道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。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害，广泛应用于市政、公路、水利、铁路等深基坑防护工程。

1 工程概况

海明河调蓄池位于昆明市城中，基坑平面呈长方形，长度81.35米，宽度58.4米，开挖最大深度16.4m。场地周围30米以外南北高楼矗立，东西铁路、公路在场地两侧通过，距桥墩最短距离22.5米。地下水位埋深1.2m左右。支护墙体深度24m，HN700×300×13×24型号型钢长度24.5m，型钢间距0.6m，自上到下设置4道3束φs1*7钢绞线预应力锚索，锚索长度16.0m～25.0m，锚索水平间距1.8m，竖向间距3.0m～3.5m，锚索处与冠梁、腰梁相连，形成整体支护结构，克服了场地狭小，地质条件差，施工难度大，开挖深的施工难题，有效控制了周围结构物的稳定。

2 关键技术

2.1 搅拌桩的制作

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

注浆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。

2.2 保证桩体垂直度

（1）在铺设道轨枕木处要整平整实，使道轨枕木在同一水平线上；

（2）在开孔之前用水平尺对机械架进行校对，以确保桩体的垂直度达到要求；

（3）用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直；

（4）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。

2.3 保证加固体强度均匀措施

（1）压浆阶段时，不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。发现管道堵塞或断浆，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10-20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生；

（2）采用“二喷二搅”施工工艺，第一次喷浆量控制在60%，第二次喷浆量控制在40%；严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度；

（3）相邻桩的施工间隔时间不能超过24小时，否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆，以保证桩间搭接强度；

（4）预搅时，软土应完全搅拌切碎，以利于与水泥浆的均匀搅拌。

2.4 型钢的制作与插入起拔

（1）施工中采用H型钢，连接采用坡口对焊接桩法。保证H型钢表面平整光滑，平整度控制1‰以内；

（2）型钢需要拔出重复使用，减摩剂至关重要。应先清除型钢表面的污垢及铁锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂，搬运时应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩前，事先用泡沫板或沥青漆将型钢包裹好进行隔离，以利拔桩；

（3）型钢应在水泥土初凝前插入。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。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高；

（4）型钢回收。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，然后采用振动锤，利用振动方式或履带式吊车强力起拔，将H型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。

3 SMW地连墙支护施工技术

SMW工法地连墙施工一般采用三轴深搅设备，其型号多为ZKD85-3型多轴钻孔机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。

3.1 施工工艺（见图1）。

图1 施工工序

3.2 施工技术

（1）施工顺序

SMW工法施工按下图顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，该施工顺序一般适用于N值小于50的地基土，水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。

跳槽式双孔全套复搅式连接：一般情况下采用该种方式进行施工见图2。

图2 跳槽式双孔全套复搅式连接

单侧挤压式连接方式：对于支护墙转角处或有施工间断情况下采用此连接见图3。

图3单侧挤压式连接方式

（2）桩机就位

a)桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正；

b)铺设轨道枕木要平顺，钻机就位要平稳、平正，并用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度，并用经纬仪校核；

c)三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm。

（3）搅拌速度及注浆控制

a）三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制钻孔和提升速度。钻孔速度不大于1m/min ，提升速度不大于2m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，使水泥浆与土体搅拌均匀；

b)制备水泥浆液及浆液注入

在开机前应进行浆液的搅制。水泥浆液的水灰比为0.55，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28天抗压度不小于设计强度1.5MP。

（4）涂刷减摩剂

为便于今后施工，对支护区域所有的H型钢进行回收利用。因此，减摩剂的涂刷质量应严格控制，具体如下：

清除H型钢表面的污垢及铁锈。

减摩剂必须用电炉加热至完全融化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀，才能涂敷于H型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。

如遇雨雪天，H型钢表面潮湿，应先用抹布擦干表面才能涂刷减摩剂，不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。

H型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。

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，方能进行焊接。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。

浇注压顶冠梁时，埋设在冠梁中是H型钢部分必须用沥青漆或泡沫板将其与混凝土隔开，否则将影响H型钢的起拔回收。

（5）H型钢插入

H型钢连接采用坡口对焊。

三軸水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。

起吊前在距H型钢顶端0.15m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，必须确保垂直。

在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，然后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制。

高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在定位型钢上焊接一根钢筋用于控制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硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

若H型钢插放达不到设计标高时，采用外力辅助措施确保型钢插至设计标高，严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的方式插入。

（7）H型钢回收

① 待地下主体结构完成并达到设计强度后，采用专用夹具及千斤顶以冠梁为反梁，起拔回收H型钢；

② 采用0.5水灰比的水泥浆用压浆机充填H型钢拔除后的空隙。

3.3 预应力锚索施工

（1）当基坑土方开挖到每排锚索设计标高以下1.0米时方可施工锚索，锚索使用前杆体应平直、除锈、除油，有死弯、机械损伤及绣坑处应剔除。杆体保护层厚度不得小于20mm，安装锚索时，沿杆体轴线方向每隔1.5米～2.0米设置一个钢质定位支架。安装锚索前，孔内积水和岩粉应吹洗干净；

（2）灌浆材料为M30的水泥浆，水灰比为0.45，锚固段采用二次高压灌浆，时间根据注浆工艺试验确定或在一次灌浆浆体强度达5.0MPa后进行，二次灌浆压力控制在2.0～4.0MPa之间，水泥浆添加早强剂。灌浆水泥选用普通42.5MPa硅酸盐水泥，浆体材料28天龄期的无侧限抗压强度不得低于30MPa。拌制浆液的水采用自来水，注浆管应与锚索同时放入孔内，注浆管端头到孔底距离为300mm，注浆后不得敲击锚索杆体；

（3）锚索施工前，按照要求进行锚索基本试验。试验值为锚索张拉设计值的85%，锚索锚固段浆体强度达到20MPa并达到设计强度值的85%后方可进行锚索基本试验。每层锚索施工完毕且灌浆强度达到设计强度后，每根锚索均应进行张拉，且需施加预应力40KN，每层锚索张拉完成后方可开挖下部基坑土方。

4 质量控制

4.1 施工冷缝处理

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

4.2 渗漏水处理

在整个基坑开挖阶段，一旦发现墙体有漏点，应及时采用双液注浆进行封堵。一般注浆压力：0.3-0.8MPa，注浆流量：25-35 l/min，注浆量：0.375m3/延米。浆液配比为A液：B液=1：1，初凝时间：45秒，凝固强度：3-4 MPa/2h。

A液 水：水泥：膨润土：外掺剂 =0.7：1.0：0.03：0.03，水泥强度等级为P.O42.5。

B液 水玻璃选用波美度为35-40°bl。

将配制拌合好的化学浆和水泥浆送入贮浆桶内，通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从H口混合注入孔底被加固的土体部位，注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。

4.3确保桩身强度和均匀性

（1）工法桩施工过程中必须配备需要的计量器具。严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，并用比重仪随时检查水泥浆的比重；

（2）土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和；

（3）浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须保证搅拌时间，确保水泥浆搅拌均匀后再倒入存浆桶；

（4）压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层；

4.4 支护结构及周边环境监测

1、按基坑支护规范规定应进行基坑、周边建筑物、周边道路管线的沉降位移监测。在基坑四周设置水平位移及沉降监测点，重点是高层建筑及立交桥；

2、基坑支护施工须做好信息化施工工作，通过不断对监测结果的分析以指导整个施工。

5 应用效果

SMW工法地连墙和预应力锚索在昆明海明河调蓄池工程的结合应用，开挖后通过对基坑、周边建筑物、周边道路管线及地下水水位等的水平位移及沉降监测，没有超出设计及规范规定的允许范围，均满足了设计及规范要求的止水和防护要求，确保了周边建构筑物的安全及调蓄池主体结构施工的顺利进行，取得了良好的施工效果。给以后在城市地质条件差、场地狭小及邻近建筑物多的周边地区进行深基坑支护施工提供了一定的参考价值及经验。

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