中铁十局集团第五工程有限公司 江苏省苏州市 215000
1、工程概况
明挖区间暗埋段为单层、双跨箱型钢筋砼结构。明挖区间均采用明挖顺筑法施工，基坑开挖深度为5.064m～12.423m，顶板覆土厚度为0.146～6.064m。围护结构采用φ850SMW工法桩，沿基坑深度方向设置二～四道支撑。SMW工法搅拌桩直径φ850，单桩间距为600mm，共计632幅。SMW工法搅拌桩长度为20～24m，型钢长度为12.5～23.5m。
2、地质情况
明挖区间为滨海平原地貌类型，地势平坦，地面起伏不大。场区内各土层特性见下表：
地基土物理特性参数表
根据详勘报告所揭示的地质情况，本工程SMW工法桩围护结构施工质量影响地层为④2层粉砂层，层厚7.0m～11.5m。④2层特性为：灰色粉砂，饱和，中密～密实，颗粒成分主要为石英、长石及云母等，偶见贝壳碎屑，局部夹少量粉土。中等压缩性。
3、工程施工难点
1）SMW工法桩的施工深度进入④2粉砂层，其地基承载力标准值失水时接近0kPa，土质坚如磐石，硬度高。而砂层含水时凝聚力变大，具有很大的吸附作用。
2）粉砂层搅拌桩成桩质量差，后续基坑开挖易出现围护结构渗漏情况。
3）粉砂层中型钢插入垂直度控制困难和插入时间较长，影响工法桩成桩质量。
4、施工参数确定
桩径:SMW工法桩，φ850@600
水泥掺量:42.5级水泥,不小于20%
形成方式:整圆套打
5、型钢材质、规格:型钢H700*300*13*24 ，预留孔注水泥浆
正式施工前先进行试桩，试桩参数根据地质条件、施工经验及设计要求等选定，通过试桩再对施工参数进行修正。本次施工共进行2次试桩。确定：水泥用量以水灰比取2，参见下表：
SMW工法桩配合比表
以水灰比取2、水泥掺量20%、搅拌桩直径为850mm为例计算过程如下：
1)单桩截面积按搭接的水泥土搅拌桩每幅桩截面积的计算，深度按设计计算，通过V（体积）=A（截面积）×H(高度)计算出需要要加固的土体体积；
2)设计水泥掺量为20%，根据岩土工程勘察报告，土的容重按18KN/m³，
即：加固土体的水泥用量=被加固土体的重度×水泥掺量
水泥用量=土的重量×水泥掺量=1.8t/m³×20%=0.36t/m³=360kg/m³,
即：加固1m³土体的水泥用量为360kg，这样通过1）、2）两项可计算出单根桩 需要的的水泥用量；
通过两次试桩使我们对设备性能和地层条件有了较深刻的了解，并在认真总结试桩经验的基础上，再次对施工参数进行了调整，将调整后的施工参数用于正式施工。调整后的施工参数基本符合本工程实际情况，但在施工过程中还需要灵活掌握，不断完善。在填土、淤泥质土的特别软弱的土中以及在较硬的砂性土中、砂砾土中，钻进较慢时、水泥用量应适当提高。
5、技术措施
影响SMW围护结构强度及抗渗性能的主要因素决定着质量控制的要点。在特定的土层条件下，主要控制好水泥用量及水灰比、泵送压力、合理的下沉与提升速度等施工参数，使得形成的SMW工法桩成桩满足设计所规定的强度和抗渗要求，从而保证基坑开挖过程中的稳定性。施工中除了加强施工参数的控制外，主要从以下几个方面进行质量控制：
1）为使砂性土具有可塑性与流动性，防止出现三轴搅拌机下沉搅拌后水泥土中的砂沉积，发生钻杆埋钻现象，施工分2步进行：
⑴先行搅拌土体，搭接25cm，减少第一次喷浆浆液中的水泥掺量（所减少的水泥量加在第二次喷浆的浆液中），加入一定比例（由试验确定）的膨润土，并适当加大水灰比；
⑵在水泥浆初凝前，套打搅拌，增加水泥用量，使④2粉砂层砂粒与水泥充分混合，反浆到地表并减少土体对钻杆与H型钢的贯入阻力，便于水泥搅拌桩施工中的翻砂和H型钢插入。
2）控制水泥土深层搅拌桩下沉和提升速度，若喷浆搅拌钻进速度过快，则会对周围的土体产生挤压作用，造成周围土体隆起；若钻杆提升速度过快，则会使钻头周围的土体压力减小，使桩周围的土体向成桩区域挤压移动，造成桩周围土体的沉降。因此，在地面下0～20m段，下沉钻进速度为0.5m/min，提升速度为1m/min；地面20m以下，下沉钻进速度为0.2m/min，提升速度为0.5m/min。在④2粉砂层中，要进行复搅，保证H型钢能够顺利插入。
3）因施工场地不做硬地坪，施工设备的自重约为60t，为了使三轴深层搅拌桩机能够方便移动与准确就位，在搅拌桩墙体施工两侧各放置1根H型钢，并定出桩位与H型钢插入的位置记号。
4）采用直径20mm钢筋焊制型钢定位架，型钢插入时，用定位架固定型钢插入位置。
5）在保证SMW工法桩水泥掺量的前提条件下，适当调整粉砂层水灰比系数，增加钻头搅拌时间。经过统计，确定粉砂层段最佳的施工水灰比为2.0，整圆进行套打。
论文作者:周希勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/1
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