SMW工法桩在城市污水总管施工中的应用

许敬夕

SMW工法桩在城市污水总管施工中的应用

许敬夕

SMW工法连续墙，是Soil Mixing Wall 的缩写，于1976年在日本问世，该工法现已在东南亚国家和美国、法国许多地方广泛应用，近几年在我国的上海、杭州、南京等地推广非常迅速。

一、工程概况

上海市奉贤区南桥新城配套污水总管完善工程位于金海公路上，本工程新建污水总管长约11.58km，新建2座污水提升泵站，分别为临江泵站及高丰泵站。临江路泵站、高丰路泵站和39座顶管工作井接收井均采用SMW工法桩作为围护结构。开挖深度7.56～9.68m，基坑内部设置围檩支撑。

高丰路泵站，位于奉贤区金海公路与高丰路交界部位的东南侧，污水泵房的基坑开挖深度为9.05m，采用Ø850@600SMW工法桩围护。围护范围22.35m×12.6m，其中水泥搅拌桩采用42.5#普通硅酸盐水泥，水泥掺量不小于20%，水灰比1∶8，桩间搭接250mm。桩长16m，工法桩的总数为112根，内插H型钢采用规格为H700×300×13×24,型钢长度为15.8m，布置形式为插一跳一。

二、工程地质条件

围护范围的地质为填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粘土等，开挖层以粉质粘土为主，承压水埋深18m较深，对工程影响较小。

三、SMW施工方法

SMW工法的施工原理是利用三轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到围护和止水效果。

1.施工顺序

SMW工法三轴止水搅拌桩施工按顺序进行。施工时先施工第一单元（分为A、B、C三轴），然后隔开一轴位，施工第二单元。第三单元的A轴及C轴分别插入到第一单元的C轴及第二单元的A轴孔中，完全套接施工。依次类推，施工第四单元和套接第五单元，形成连续的水泥土搅拌墙体。

2.搅拌速度及注浆控制

（1）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。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于0.5m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。

（2）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，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为2.0，按水泥掺量20%计算，每立方搅拌水泥土水泥用量为380kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为1.5Mpa ～2.5Mpa，以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28天抗压强度不小于1.0Mpa。

（3）施工冷缝处理

相临搅拌桩施工时间间隔不得超过12小时，如遇特殊原因不可避免出现冷缝，则采取在冷缝处搅拌桩外侧补搅设计参数相同的搅拌桩的方案或采取其它补救措施（如旋喷桩），并标明位置。在先施工搅拌桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，补桩与先施工搅拌桩搭接厚度约10cm。

3.吊放型钢：三轴水泥土搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。

（1）起吊前在距H型钢顶端200mm处开一个中心圆孔，孔径为40mm，装好吊具和固定钩，然后用50t吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，必须确保垂直。

（2）型钢插入

①型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查其直线度，接头焊缝质量，并满足设计要求。

②型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，用吊车起吊型钢，必要时可采用全站仪校核型钢插入时的垂直度，型钢插入到位后，用悬挂物件控制型钢顶标高。

③型钢插入宜依靠自重插入，也可借助带有液压钳的振动锤等辅助手段下沉到位，严禁多次重复起吊型钢，并松钩下落的插入方法，若采用振动锤下沉工艺时，不得影响周围环境。

④若H型钢插放达不到设计标高时，则采取提升H型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度，并用全站仪校核。

根据高程控制点，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，在定位型钢搁置槽钢，焊φ10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硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

三轴搅拌机移位进入下个循环施工。

4.H型钢回收

为便于H型钢回收，将涂刷减摩剂后插入水泥土搅拌桩，结构强度达到设计要求后回填密实搅拌墙与主体结构缝隙后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H型钢。用0.5水灰比的水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙，减少对邻近建筑物及地下管线的影响。对于洞门所处位置，为加强安全系数，也可切割后永久埋入。

四、工质量控制

1.严格控制设计要求配制浆液。

2.水泥浆中应掺入一定量的缓凝剂（多用木质素黄酸钙），还可掺入一定量的膨胀土，利用膨胀土的保水性来增加水泥土的变形能力，防止墙体变形后过早开裂影响抗渗性。

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，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。

4.在压浆时，前方搅拌桩机与后台供浆应紧密配合，联络信号必须明确，后台供浆必须连续，一旦因故停浆，必须立即通知前方。

5.土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆液均匀拌和。同时为了加速和减少对周边地层影响，搅拌时可接入压缩空气进行充分搅拌。

6.在搅拌桩的施工过程中，要特别注意控制下钻与提升的速度。下钻速度应比提升速度慢1倍左右，既可保证水泥土的充分搅拌，又可获得较高的贯入速度。

7.水泥土搅拌桩施工时，不得冲水下沉，钻头提升速度不得大于2m/min，其垂直度偏差不得超过0.5%，相邻两桩施工间隔不得超过12h。

8.在搅拌成桩时，所需容量70%～80%的水泥浆宜在钻进时灌入，其余的20%～30%宜在搅拌提升时灌入，以充填钻具撤出留下的空隙。螺旋钻提升时，最好反向旋转，且不能停止，防止产生真空导致柱体墙的坍塌。

9.压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层。发现管道堵塞，立即停泵进行处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0m后方能注浆，等10～20秒后恢复正常搅拌，以防断桩。

10.在深层搅拌桩施工过程中，注入地层的浆液总有一部分返回地面（冒浆），为防止水泥浆四处溢流妨碍施工，应将设备行进方向的泥浆及时清理出沟槽。

11.搅拌桩应养护28d后方可进行连续墙的施工。

12.H型钢应该一次轧成，到工地连接，制作时必须平整，不能发生平面形状的弯曲变形，贴角必须满焊以保证力的传递，使H型钢能够顺利插入。

13.施工中应注意，水泥土要充分结硬后才能拆除固定型钢的槽钢，否则将导致型钢的再次下沉，使型钢标高不足，影响起拔。

14.SMW工法施工完成后，必须注意桩顶位移监测，保证其水平位移量不能>5cm。

五、结语

SMW工法桩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；工法构造简单，施工速度快，大幅缩短了工期；型钢可回收，造价明显降低；对周围环境影响小，污染较小。在上海市奉贤区南桥新城配套污水总管工程的基坑围护施工中取得良好的经济和社会效果。综上所述，SMW工法桩是一种先进的施工工艺，它将会随着社会的发展逐步得到推广。

（作者单位：上海永宏工程建设监理有限公司）