CMW工法桩在深基坑工程中的施工应用

雷虹

【摘要】本文结合该工程实例，介绍了CMW工法桩的施工工艺流程、和质量控制方法等。可为广大工程界的技术人员提供技术参考。

【关键词】CMW工法桩；SMW桩；质量控制；水灰比

引言

SMW（Soil Mixing Wall）桩是在充分总结了钢筋混凝土地下连续墙和水土壤深层搅拌桩各自的优缺点的基础上，将两者取长补短有机结合发展而来，近些年来，SMW桩在我国也得到了长足发展。CMW工法桩是在SMW桩在水泥土未凝结硬化前插入预应力管桩，在桩顶施作冠梁，利用水泥土的止水性能和管桩的挡土作用，共同形成深基坑支护结构。该工法桩具有安全、经济、高效等特点，本文结合湖南长沙某公寓项目基坑施工情况，介绍了CMW工法桩的施工工艺。

1、工程概况

根據勘察揭示的50.8m以上各土层沉积物组成，结合土的沉积规律、土性和状态，将勘察范围深度35.5m内的土体划分为6个单元土层，各土层名称和物理力学参数见表1。

表1 土层物理力学参数

土层名称 重度γ/（kN·m-3） 黏聚力c/kPa 内摩擦角φ/（°）

①填土 18.6 15 12

③4粉质黏土 19.4 29 14

⑤1粉土 18.9 23 21

⑤2粉土夹粉砂 18.9 16 26

⑤3粉土夹粉质黏土 18.8 19 21

⑥3粉质黏土 18.2 28 2

其中各土层土壤特性如下：①填土：松散，主要由建筑垃圾和新近回填土，层底标高为-0.6～2.0m。③4粉质黏土：含氧化物斑点，夹高岭土条纹，切面稍光滑，干强度、韧性中等，层底标高为-8.7～-2.0m。⑤1粉土：稍密～中密，很湿，切面无光泽，摇震反应迅速，含云母碎片，具层理，干强度及韧性低，夹粉质黏土，土性不均匀，层底标高为-11.5～-8.7m。⑤2粉土夹粉砂：中密，很湿，切面无光泽，摇震反应迅速，含云母碎片，具层理，干强度及韧性低，夹粉砂，层底标高为-13.8～-11.5m。⑤3粉土夹粉质黏土：稍密～中密，很湿，切面无光泽，摇震反应迅速，含云母碎片，具层理，干强度及韧性低，夹粉质黏土，土性不均匀，层底标高为-15.8～-13.8m。⑥1：粉质黏土软塑～流塑，切面稍有光滑，摇震反应无，韧性及干强度中等，层底标高为-35.5～-15.8m。

根据场地地质条件，场地地下水可分为上层滞水和承压水。上层滞水主要赋存于场地上部填土中，富水性差，水位变化较大，主要来自大气降水的垂直入渗和河流的侧向补给，排泄以泻入河流和蒸发为主。勘探期间测得该层水位在地表下0.5m左右，水位年变化幅度在1.0～1.5m。承压水主要赋存于场地⑤1，⑤2，⑤3粉土、粉砂层中，透水性一般，主要接受较大规模水体的侧向补给，水位较稳定，勘探期间测得其稳定水位标高2.000m左右。近几年该含水层的水位变化幅度在1～2m，最高水位标高约1.000m。

湖南长沙某公寓项目基础施工阶段场地狭小，距离地下室北侧边线最近处约10m处是公路主干道；南侧道路距离地下室南侧边线最近处约1.80m；西侧距离地下室西侧边线最近处约1.20m，东侧为已建5层建筑物，距离地下室东侧边线最近处约3.50m；基坑开挖深度为8.00m。支护结构为CMW桩+1道水平内支撑。其中SMW桩参数为?850mm@1200mm桩长为19.00m，水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比2.0，水泥掺量20%～24%；预应力管桩参数为HC-600（130）-B-14管桩。内支撑为700mm×600mm，800mm×700mm钢筋混凝土梁。

2、施工工艺及操作要点

2.1 施工工艺流程

三轴深搅桩施工采用间隔式双孔全套复搅式连接，按图1所示顺序进行，其中非阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量，水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。预应力管桩在搅拌桩完成后及时插入.施工顺序如图2与图3所示。

图1 SMW桩施工搭接顺序

图2 CMW工法桩施工顺序

图3 CMW工法施工工艺流程

2.2 施工要点

2.2.1 障碍物清理

因SMW桩工序要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物进行探测清理，以保证施工顺利进行，减少施工冷缝的数量。

2.2.2 测量放线

根据设计院提供的边轴线基准点、围护平面布置图。按图纸尺寸放出围护桩边线和控制线，设立临时控制标志，做好技术复核单，提请监理验收。

2.2.3 开挖沟槽

根据基坑围护边线开挖沟槽，沟槽尺寸为1000mm×1000mm，并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以保证SMW桩正常施工。

2.2.4 SMW桩施工

2.2.4.1 桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应<15mm。成桩后桩中心偏位不得超过50mm，桩身垂直度偏差不得超过1/150。

2.2.4.2 水泥土配合比

根据SMW桩的特点，水泥土配比的技术要求如下。

1）设计合理的水泥浆液及水灰比，使其确保水泥土强度的同时，确保SMW桩能顺利下沉。因南通地区土质以砂土为主，水泥浆中需掺入适量的膨润土以利钻机下沉。

2）水泥掺入比的设计，必须确保水泥土强度，降低土体置换率，减轻施工时环境的扰动影响。

3）设计要求并结合工程实际情况确定其基本配合比为：水灰比为2.0；42.5级普通硅酸水泥掺量为20%，水泥掺量为360kg/m3。

4）CMW搅拌桩施工时每班组需做试块同条件养护，28d强度应达到1.0MPa。

2.2.4.3 制备水泥浆液及浆液注入

在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，开机前按要求进行水泥浆液的搅制。将配制好的水泥浆送入储浆桶内备用。水泥浆配制好后，停滞时间≤2h，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不超过10h。注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y形接头从入口混合注入。注浆压力：4～6MPa，注浆流量：150～200L/（min·台）。

2.2.4.4 钻进搅拌

三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，喷浆下沉速度≤1m/min，提升的速度≤2.0m/min，樁底部分重复搅拌注浆，停留1min左右，并做好原始记录。

2.2.4.5 清洗、移位

将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其他所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。

2.2.4.6 施工冷缝处理

桩间搭接时间≤24h，否则按照补强加固处理。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，素桩与围护桩搭接厚度约10cm（见图4）。

图4 施工冷缝处理示意

2.2.4.7 置换土清运

搅拌机在下沉和提升过程中会产生大量的置换泥浆，故在施工中配备一台挖机进行及时清运。

2.2.4.8 报表记录

施工过程中由机长负责记录，即时填写《施工记录表》，详细、真实、准确地记录每根桩的下沉时间、提升时间，并及时报送监理。

2.2.5 插入管桩

2.2.5.1 安放型钢腰梁（见图5）

图5 型钢腰梁示意

SMW桩施工完成后安放型钢，并作为管桩的临时固定，型钢安放于三轴深搅桩两侧，相对于SMW桩中心对称布置，型钢内边与内边距离为600mm。插管桩位置在型钢上每隔1.2m做记号。

2.2.5.2 管桩起吊、定位、插入

插入管桩应在搅拌桩施工完毕后即进行，间隔时间不得超过3h，管桩靠自身对准位置，插入搅拌桩立稳，利用两台经纬仪观测调整打入桩，当打入桩位置、垂直度调整后，将管桩下放，利用管桩自重将管桩插入SMW桩体内，保证管桩的插入深度。桩位偏差不得大于±20mm，标高误差控制在±50mm，垂直度偏差控制在0.5%。如果搅拌完成后因特殊原因造成不能尽快插桩，则重新套接搅拌。

2.2.5.3 管桩固定

管桩插至设计标高后，采用2?20钢筋将管桩与型钢焊接连接，待稳定后撤去汽车式起重机。

2.2.6 钢筋混凝土冠梁以及水平支撑梁施工

1）放线定位测量员依据设计图纸用经纬仪放出冠梁及支撑梁的位置。

2）凿除浮浆按设计要求凿除支护桩桩顶浮浆至设计的深度和宽度，松散层要清理干净，无碎块。

3）绑扎钢筋按设计图纸配筋要求绑扎钢筋。所有联系梁钢筋锚入支撑梁内长度不少于35d，支撑梁保护层厚度为35mm。

4）立模根据冠梁及支撑梁的设计宽度、长度、高度立模。立模要平整、边直，做到几何尺寸准确无缝隙，不漏浆。

5）浇注混凝土圈梁浇注采用C30商品混凝土，混凝土坍落度为6～8cm。圈梁应连续浇注。

6）养护，拆模混凝土浇注完成后要覆盖草包洒水保湿养护，达到设计强度要求后，方可进行基坑开挖。

7）试块制作根据规范的要求，同一班组同一强度等级混凝土每100m3制作一组试块。

3、施工质量要点

3.1 水泥浆液的配制

水灰比是影响工程质量的一个重要因素，过浓或浆液不足都会导致部分桩段少浆或缺浆；过稀，浆液冒出地表过多，不但浪费材料，而且影响桩身强度质量，以及导致预应力管桩沉桩困难。本工程设计水灰比为2.0，要求配出的水泥浆具有较好的流动性、和易性。施工中可用泥浆比重计控制水泥浆稠度以保证最佳的水灰比。另可根据现场需要掺加5%的膨润土搅拌。水泥浆的制备须有充分的时间，要求>3min，以保证搅拌均匀性。制作好的水泥浆液应不间断搅拌，以防止浆液离析，对停止时间超过12h的应做废液处理。

3.2 质量保证措施

为保证SMW桩桩端及桩身质量，应严格控制喷浆时间和停浆时间，每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。钻杆提升前应在桩底喷浆30s，严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于1根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述质量时，不得进行下一根桩的施工，应整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。

3.3 管桩插入质量控制

1）控制预应力管桩垂直度：插入前沿桩身长度方向弹墨线，墨线与桩端垂直，插入过程通过经纬仪控制下沉。

2）预应力管桩一般利用自重自沉至桩顶标高，少部分高于或低于设计桩顶标高的可采取以下措施：①当桩顶标高高于设计桩顶标高2m以下时，可采用振动助沉，当高于2m时一般不采用助沉方法，而是将管桩拔出，重新施工搅拌桩后插入管桩。②当桩顶标高低于设计桩顶标高时，可采用钢筋混凝土接桩措施。

4、结语

实践证明湖南某公寓采用CMW工法桩进行挡土和止水设计，有效地解决了地基承载力不足的问题。通过长期监测，基坑支护变形以及四周道路、建筑物变形均在规范允许范围内。因此，CMW工法桩不仅能解决地基承载力不足的问题，而且具有快速、安全、经济的综合效益，宜在以后处理地基承载力不足的工程中加以推广应用。

参考文献

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[3]李哲琳，倪晓荣.北京地区深基坑支护SMW工法的创新应用[J].施工技术，2013，42（1）：47-49.