SMW工法桩在萧山机场深基坑围护施工中的应用

张志永 （中铁十六局集团第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

1 项目背景

1.1 工程概况

杭州萧山国际机场横向管廊长度约500m，覆土厚度3m，管廊基坑深度6.0～9.5m。管廊下穿箱涵处和桥桩承台下沉避管廊处最大埋深分别为11.2m和11.9m。根据现场条件，综合管廊采用明挖法施工，基坑围护结构采用SMW工法桩，三轴水泥搅拌桩有效桩长14～28m，上部设钢筋混凝土冠梁，根据开挖深度设1～3道支撑。该工程施工区域涉及土层自上而下分布如下：杂填土、砂质粉土、粉砂夹粘质粉土、粉砂、粉砂夹粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土。

1.2 工法选择

在该项目深基坑围护结构施工时，采用三轴水泥搅拌桩机施工，成桩工艺选择“两次搅拌、两次喷浆”工艺；为确保成桩墙体的连续性、稳定性，保证接头的作业质量以及各个桩体间的充分搭接，采用SMW工法施工时选择跳槽式双孔全套复搅式连接型式（如图1）。

图1 跳槽式双孔全套复搅式施工示意

与传统深基坑围护结构施工相比，采用SMW工法桩作为综合管廊深基坑围护施工工法，有效避免了工期短、抗渗性能差、环境污染以及占用地下空间等难题，且采用该工法能够有效提升作业进度，确保基坑围护结构的抗渗性与稳定性。且施工用H型钢能够循环多次利用，不仅有效降低了施工成本，而且显著提高了资源的利用率，避免了永久性围护对地下空间资源所造成的不良影响。

2 SMW工法桩施工技术要点

2.1 工艺流程

见图2。

图2 施工工艺流程

2.2 施工要点

2.2.1 定位放样

施工前应首先对施工场地进行平整处理，并对施工区域内影响SMW工法施工的管线、地下障碍物等予以细致检查与处理，确保施工区域内无影响作业的障碍物。完成场地的平整处理后，按照坐标基准点、设计图纸、总平面布置图及布置网，然后由测量人员开展定位放样，放出SMW围护桩中心线位置，并根据围护桩中心线位置放出导槽边线，以确定导槽的开挖位置。在复核测量无误后，按照放样结果做好相应标志，以为后期施工提供便利。最后，细致整理定位放样资料，并上报监理进行复核验收。

2.2.2 导槽开挖

采用三轴搅拌桩施工时，会有大量的置换土涌出，为确保后期作业时桩机能够安全顺利移位与作业现场的干净整洁，须预先开挖1m深的导沟。导沟开挖时，应以围护桩中心线为基准，并根据围墙厚度确定导沟槽的开挖厚度，开挖过程中遇到障碍物时应及时用空压机予以清除。若障碍物清理后的空隙过大，则应先回填并夯实后再进行导槽开挖，进而确保SMW法桩的顺利施工[1]。

2.2.3 放置定位型钢

完成导槽的开挖且达到规定的强度要求后，沿开挖的导槽两侧位置放置导向定位型钢导轨及横撑（如图3），依据施工图纸将钻孔位置与插入H型钢的位置用红漆进行标记。定位型钢应按要求做到平稳、直顺，一旦检查发现有松动不稳定等情况时，应及时安排人员用点焊进行相互连接固定。

图3 定位槽钢示意

2.2.4 钻机就位

定位型钢固定牢靠后，由相应人员根据指定位置指挥桩机移动就位，桩机移动前应细致观察前、后、左、右的具体情况，发现有障碍物存在时应及时安排作业人员清除，桩机移动就位后应细致检查，查看定位情况，确保就位后的误差不得超过3cm，对于偏差较大时应及时安排人员纠正。桩机就位后，用水平尺对平台平直度进行调平，并用线锤对机架龙门立柱垂直度进行检测，确保机架垂直度偏差不得超过1%，偏差超标时应及时予以纠正。然后，利用钻管与桩架的错位原理，在钻管上标出钻孔深度线，确保下钻操作时钻管深度满足要求[2]。

2.2.5 浆液制拌及钻进施喷

结合杭州萧山国际机场综合管廊实际，严格依照配合比设计进行浆液制备，根据设计需要水灰比为1.5～2.0，水泥掺量约20%，浆液拌制应严格控制拌制质量，确保充分搅拌均匀。浆液拌制完成后，准备实施喷浆作业，启动搅拌机沿导向作业平台切土搅拌下沉，并开启灰浆泵，开始喷浆、喷气实施下钻，严格把控下钻速度不得超过1m/min，下钻过程中应控制喷浆的压力保持在1.5～2.5MPa，使水泥浆按照此压力持续不断喷入地基，直至设计桩底标高时提升进行复搅，提升复搅时的速度应控制不得超过2m/min。

2.2.6 H型钢加工及插入

①为便于H型钢的吊装作业，在施工前可于型钢顶部的中心位置距顶端约25cm处开设一个φ8cm的圆孔，并于型钢两面位置各焊接加强板（厚度＞12mm）。若所用H型钢长度达不到要求需要拼焊时，应采用坡口满焊（坡口度＜45°），二级焊缝。焊接完成后应按要求对焊缝予以细致检查及探伤检测，确保焊缝平整度达标且无气泡、夹渣、焊瘤、裂纹等质量缺陷，对于检测发现焊缝质量不满足要求时，应及时安排焊工进行补焊。最后，用砂轮对焊缝位置予以细致打磨至焊缝与H型钢面保持齐平，同时，后期结构满足强度要求后为便于型钢顺利拔出回收，应对H型钢表面的铁锈、污垢、灰尘等杂质予以彻底清理，并均匀涂刷1～3mm厚的减摩剂，涂刷减摩剂时须先加热至完全融化，并在搅拌感觉厚薄均匀时方可涂刷于H型钢表面，避免因涂刷不均而导致的减摩剂剥落。②三轴水泥搅拌桩施工接近完工后，应及时组织50t吊车就位做好吊装H型钢的准备。首先，根据复测得到的高程控制点数据，将点位引放至定位型钢，根据定位型钢与H型钢顶标高的高差，在型钢两腹板外侧焊接吊筋，并控制误差＜±5cm；然后，安装好吊具及固定钩，吊车吊起H型钢，用线锤对吊起型钢的垂直度予以检测，确保垂直度达标，并在导槽型钢上设H型钢定位卡，定位卡设置须牢固、水平；之后，按照定位卡位置将H型钢底部中心对准桩位中心垂直缓缓插入水泥土搅拌桩体内，若H型钢插入达不到设计标高的要求，应重新按上述步骤重新提升并再次插入至设计标高，或采用振动下插的方式使型钢插入深度满足要求。整个插入的过程中，应全程采用线锤对插入H型钢的垂直度进行检验，控制垂直度偏差不得超过0.5%。H型钢插入施工完成后，待水泥土搅拌桩硬化至凝固后，撤除吊筋及沟槽定位钢筋，并将施工中沟槽内涌出的水泥土用挖掘机清理干净，并通过硬化处理后外弃，以免产生泥浆污染。

图4 H型钢插入固定流程

2.2.7 桩顶冠梁施工

沿沟槽设置吊架对型钢进行临时固定，SMW桩完成后在沟槽内进行钢筋绑扎、模板立设、浇筑桩顶钢筋混凝土冠梁，固定型钢顶部，并做好预埋件的设置。在进行压顶圈梁的浇筑时，应将用泡沫板将埋设在圈梁内的H型钢与混凝土隔开，以免影响后期型钢的拔除。

2.2.8 H型钢拔除

待主体结构施工完成并达到设计要求的强度，主体结构与支护结构土方完成回填，且对于有顶板换撑的应浇筑并达到设计强度后开始拔除H型钢。H型钢拔除时应采用专用夹具、千斤顶，并以冠梁作为反梁进行拔除。H型钢拔除后应及时将拔出后的空隙用纯水泥浆（水灰比1.15～1.18），并掺加适量减水剂、膨润土，以提升浆液的流动性，确保填充的密实性[3]。

3 SMW工法桩施工注意事项

①采用SMW工法桩施工时，应按要求先进行试桩，并根据试桩数据合理选择施工设备及参数；另外，桩位定位偏差应＜2cm，桩径偏差应＜4%设计桩径，垂直度偏差应＜0.5%桩长，桩底标高偏差应＜5cm。

②若施工中由于故障而停止注浆时，应于重新恢复压浆作业前，结合施工实际下沉或提升50cm后再实施注浆搅拌作业，以确保整个搅拌施工的整体性与连续性，因故停工大于2小时，应将拌制浆液作废，不得投入使用[4]。

③为确保搅拌桩施工时的连续性，在混凝土浇筑环节务须要保证混凝土浇筑作业的连续性以及混凝土供料的及时性，同时，还要避免作业工序衔接不畅造成混凝土罐车长时间等待导致混凝土初凝，或间歇时间过久出现施工冷缝。如因特殊原因不得已出现施工冷缝时，应及时补强并在图纸及现场予以详细标注，以便后期采取统一的加强方案，对于超48小时的施工冷缝应采取加桩补强的措施。

④三轴水泥搅拌桩施工结束后30分钟内进行H型钢的插入作业，插入所用型钢应优先选择整体材料，若长度不够需要拼焊时须采用坡口焊接，接口焊缝质量须满足建筑钢结构焊接技术规程的相关要求，单根H型钢的焊接接头最多2个，且应避免在型钢的最大受力位置施焊。

⑤SMW工法桩施工过程中，务须对综合管廊深基坑周边沉降及位移情况予以实时监测，并根据监测数据资料，合理控制与设置搅拌注浆压力与压入阻力。

4 结语

SMW工法桩通过承荷与防渗相结合，进而形成了具备较强受力与良好抗渗为一体的围护结构，尤其在软弱土层、深大基坑施工中的应用优势更为突出。本项目SMW工法桩施工中，通过方案优化、合理组织、精心施工、得力管控而取得了良好的经济效益与社会效益。