SMW工法桩在综合管廊深基坑围护施工的应用

孙成龙

(中铁十六局集团第五工程有限公司，河北 唐山 064000)

当前，城市生产生活基础建设项目多、力度大，不仅建筑物建设高度与规模呈几何指数增长，其地下区域利用效率和利用空间也逐年增加，致使深基坑建设工程不断增多，而深基坑围护是施工安全和施工重点[1]。本文以杭州萧山国际机场综合管廊建设项目为实例，SMW 工法桩施工作为其深基坑围护结构施工技术，简要概述项目及SMW 工法桩施工工艺，对SMW 工法桩施工重要节点和施工质量管控做分析，以期以最优的施工组织及较短的施工周期完成综合管廊建设项目。

1 工程概况

杭州萧山国际机场内综合管廊项目为两舱现浇混凝土结构，横、纵向各一条，纵向管廊长度约502m，横向管廊长度约500m。综合管廊覆土厚度3m，一般段管廊基坑深度6.0～9.5m，采用明挖法施工。采用型钢水泥土搅拌墙基坑支护形式，三轴水泥搅拌桩规格∅850，内插H 型钢700×300（插一跳一型）。

2 SMW工法桩施工特点

SMW 工法桩是利用专业化的多轴型钻掘搅拌机在基坑处就地按一定深度钻入切削土体[2]，同时在钻头端喷灌水泥浆与土体混合搅拌后形成水泥土柱列式挡墙，再将H 型钢或其他钢材插入水泥土柱列式挡墙内[3]，待凝结硬化后便形成一段完整连续的高强度、高硬度的截水抗渗地下墙体，而土体的侧压力被H 型钢或其他钢材所承受抵消，对基坑起支护作用，故SMW 工法桩既有基坑支护和挡土作用又能形成止水帷幕等多重效果，也称为新型水泥土搅拌桩墙施工工艺。

施工优势主要是挡水性能与防水性能好；又因结合支撑、锚杆等支护形式，其结构简单，施工周期短，施工造价低，施工灵活性强；对施工周边环境影响较小，适用于软土层、较复杂地层等基坑建设中。

3 SMW工法桩施工要点

3.1 施工前准备工作

施工前准备工作主要包括测量放线和地下管线改迁等事项。按照基坑围护设计图纸，放出基坑围护中心线，然后在根据设计围护宽度范围外两边各50cm 范围内为SMW 工法桩施工范围，并结合原地下管线综合图，进行人工探沟核实SMW 工法桩施工范围内的地下管线情况，与建设单位和监理单位协商管线的改迁方案，保证管线的安全和正常使用。

3.2 多轴钻掘搅拌机现场就位

根据定位型钢位置，操作多轴钻掘搅拌机人员确定桩机就位，要求就位误差不大于3cm，用水平尺将平台调平，并调直机架，确保机架垂直度偏差≤1%，从而保证钻孔的中心轴线与预定的位置一致。为控制钻管下钻深度达标，要在钻杆上标出与钻掘深度要求相同的标尺线，并利用钻管和桩架相对错位原理，从而保证钻孔的深度，此外钻杆提升速度应符合规定要求。

3.3 喷浆搅拌及施工

因高效减水剂及膨润土增强水泥浆的流动性，SMW 工法桩的水泥浆多数是以含膨润土的细砂、高效减水剂、普通硅酸盐水泥等原料制成，应按照设计要求比例制备并充分混合搅拌，充分混合搅拌的水泥浆随多轴钻掘搅拌机下钻喷浆，此过程应严格控制下钻速度不大于1m/min，喷浆压力一般为1.5～2.5MPa。为保证基坑稳定性和施工质量，应根据下钻与提升速度差异控制水泥浆喷浆量，使其水泥浆与土体充分混合搅拌，使用钢管将注浆管底部放置在浆液里，边喷浆边提升注浆管来确保浆液流动性，在最底部施工时，应停留一定时间，喷浆并与土体混合搅拌确保水泥土柱列式挡墙的基础层形成[4]。

3.4 型钢加工及插入

为使型钢快速插入水泥土柱列式挡墙中，应减少两者间的摩擦阻力，在型钢加工时应涂刷减摩剂，涂层宜为1～3mm，减摩剂涂刷厚薄均匀，清除型钢表面的污垢及铁锈，加快插入[5]。同时因长度不够而接焊时，焊缝应满焊，不许存在气泡、夹渣等不合格焊缝，并用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平方可下料插入。在型钢插入过程中，应放置型钢定位卡[6]，通过起重机将型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重徐徐插入水泥土搅拌桩体内，下插过程中始终用经纬仪跟踪控制H 型钢垂直度，偏差＜0.5%。待型钢插入至设计标高后，将其固定在定位型钢上，直到孔内的水泥土桩体凝固。为保证施工进度和质量，可使用振动锤使型钢振动插入，严禁多次重复吊起再下插，插入施工宜在搅拌桩施工结束后30min 内进行，成桩3h 内完成型钢插入施工[7]。

4 SMW工法桩施工质量管控

4.1 原料质量管控

SMW 工法桩原料主要包括水泥浆原料和型钢。水泥浆原料设计要求为：42.5#普通硅酸盐水泥，水泥密度不小于360kg/m3，掺入比为20%，水胶比1.5；型钢为800 型钢和700 型钢。在选购时，应检验是否具有出厂合格证和试验报告；当材料进场后，需再次验证原材料质量，确保施工原材料的本质安全。

4.2 水泥浆搅拌与浇筑质量管控

根据设计的要求，严格的控制与使用水泥浆搅拌质量，水泥浆液初凝时间不得超出20h，因水灰比为1∶1，对水泥浆搅拌时间不少于2～3min，滤浆后倒入集料池中，然后不断地搅拌，防止水泥离析压浆，不可中断。停滞时间不得超过2h，搭接施工的相邻搅拌桩施工时间不得超过10h，浇筑过程中，成桩采用二次搅拌工艺，喷浆搅拌时钻头的提升(下沉)速度不得大于0.5m/min，钻头每钻一周的提升(或下沉)量以10～15mm 为宜。

4.3 型钢插入施工管控

H 型钢插入前，表面需涂减摩剂，与顶圈梁间采用牛皮纸或聚苯板隔离，待覆土完成后拔出回收，拔桩时必须同步灌浆，以减少拔桩影响；插入前测量插入架的垂直度，并核查型钢插入位置，以保证型钢位置准确及垂直度的控制。插入时，其定位误差平行于基坑方向≤50mm，垂直于基坑方向≤10mm，垂直度≤1/200，桩底标高误差 ≤30mm，形心转角≤3°。

4.4 验收质量管控

SMW 桩施工完成后采用钻芯取样监测桩身的完整性，监测数量为总数的2%，且不小于5根，检验强度和水泥浆与土体搅拌均匀程度[8]。开挖检验时，主要检查SMW 桩的外观质量、桩体强度、搭接质量和桩体的裂缝、缺损情况，应监测数量为总数的5%以上，且不小于12 根。

4.5 SMW工法桩成桩效果及质量

SMW 工法桩施工止水防渗性能好，水泥土渗透系数相对较小[9]，工法桩工艺为套接一孔法，对上一幅进行复搅，使将水泥浆与土体二次混合，形成更均匀的水泥土，更具有截水功能。SMW 工法桩施工及成型后效果见图1。

图1 基坑开挖后支护效果图

5 结语

本文结合杭州萧山国际机场综合管廊建设项目，介绍了SMW 工法桩施工内涵和施工应用优势及本建设项目中SMW 工法桩施工节点和质量管控要点，充分发挥SMW 工法桩的施工简便、施工周期短、墙体止水性能良好等特点，以期达到最优的施工组织及较短的施工周期完成综合管廊建设项目。