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摘要：根据SMW工法的工艺特点，结合横琴新区某市政道路工程地下行车通道基坑围护结构工程实例，详细阐述了施工过程中的质量控制要点并简要分析了SMW工法桩在深厚软弱土层中的适用性。
关键词：SMW工法深厚软弱土层质量控制适用性
前言
SMW（SoilMixingWall）工法连续墙是以多轴型搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢作为其应力补强材料，至水泥土结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。主要适用于填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂性土和饱和黄土等地层，对于淤泥、泥炭土、地下水具有腐蚀性和无工程经验的地区需通过现场试验确定其适用性。
1工程概况
珠海市横琴新区某市政道路工程共有10座地下行车通道，其基坑围护桩采用SMW工法桩，工法桩形式为φ850mm三轴水泥搅拌桩内插HN700×300×13×24工字钢，桩长18~20m，设计要求水灰比1.5~2.0，水泥掺量20%~22%。本工程SMW工法桩桩顶标高+2.0m，围护桩长度范围+2.0~-18m内除了顶层3m存在素填土外，其余部分均为淤泥。虽然前期已进行了软基处理，但根据工后土体的十字板剪切数据（20~30Kpa）来看，工法桩围护范围的地层土体仍比较软弱。且部分地下行车通道边角区域位于软基处理范围之外，天然淤泥的十字板剪切数据不到10Kpa。
2施工工艺
SMW工法桩施工时成桩主要有两种顺序，本工程地下行车通道围护采用方式一，跳槽双孔全套复搅式施工。方式二为单侧挤压式施工，在围护转角处或有施工间断的情况下使用。
主要施工方法为：
1、场地平整：三轴搅拌机进场施工前将场地平整到设计标高，清除施工区域内的障碍物。机械作业区局部采用素土回填夯实，必要时铺设钢板，保证作业区承重荷载能满足重型三轴搅拌机行走。2、测量放样：根据坐标和高程基准控制点，按照设计图进行桩位中心点放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志，在施工过程中定期对控制点进行校核，并做好有效保护。3、开挖沟槽：放出基坑围护SMW工法桩内边控制线，采用挖机开挖沟槽并清除地下障碍物，开挖沟槽余土及时处理，以保证SMW工法正常施工。4、定向架固定：在槽沟两侧打入地下4根10#槽钢深1.5m，作为固定支点，垂直槽沟方向放置两根型钢与支点焊接，再在其上平行槽沟方向放置两排型钢，基坑支护范围通长布置。两组型钢之间焊接住，作为工字钢的定位及临时固定装置。5、孔位定位：三轴搅拌桩中心间距为600mm（Ф850mm工法桩），根据这个尺寸在导向架平行工字钢表面用红漆划线定位。6、施工就位：指挥搅拌机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，搅拌机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。7、钻进喷搅：三轴水泥搅拌桩在预拌下沉和提升搅拌过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。
3质量控制要点
3.1桩孔定位及垂直度控制
桩孔的定位及桩体的垂直度直接影响到支护体系的受力均匀和稳定，因此施工过程中搅拌机应平稳、平正，并用两台经纬仪双向对钻杆导向架垂直定位观测以确保搅拌机的垂直度，搅拌机立杆导向架垂直度偏差不大于0.5%H（H为桩长）。三轴水泥搅拌机定位和钻进过程采用两台经纬仪进行钻杆垂直度观测，使其垂直度偏差值满足要求，发现偏差过大立即提杆重钻。
3.2桩体的连续性和接头
桩体的连续是围护结构止水效果的保证，SMW工法桩的桩体连续性通过重复套钻来实现，本工程采用三轴搅拌机跳槽双孔全套复搅式施工。每组桩采用“四搅四喷”工艺，即下搅喷浆与提升喷浆各两次后，搭接桩需再次下搅喷浆与提升喷浆两次，搭接桩实现了“八搅八喷”，因此桩体连续性得到了有效保证。为防止施工出现冷缝，保证桩体接头质量，搭接施工的相邻桩的施工间歇时间不应超过24小时，有条件的情况下可采用两台钻机反向同步施工。当因设备故障不可避免的产生冷接头时，要采取套钻工艺，即单排咬合式连接。
3.3桩体强度及均匀性
桩身水泥土的的强度和均匀性直接关系到围护墙的抗渗效果，钻芯法试验证明水泥土的强度离散性很大，随着深度的增加而递减，施工过程主要通过以下三点进行质量控制：
3.3.1施工参数控制。正式施工前应进行工艺性试桩，主要控制变量为水泥掺量、水灰比和喷浆压力，施工参数通过试桩确定。本工程三轴搅拌桩水泥浆液采用P.O42.5R级普通硅酸盐水泥拌制，设计水灰比要求1.5~2.0。施工现场型钢安插配备了振动锤，型钢下沉到位有保证，因此尽可能采用低水灰比，实际施工中采用1.5。注浆压力根据浆液输送能力，实际采用1.0Mpa，设计要求水泥掺量为20~22%，因本工程所在的区域淤泥层较厚（20~30m），虽然试桩结果显示各掺量均能满足强度要求，但是为提高桩体强度的保证率，水泥掺量采用22%。
3.3.2拌浆设备控制。人工拌制的水泥浆液误差较大，浆液的质量难以保证。因此，本工程浆液拌制采用自动拌浆系统，并由专业操作人员控制，最大限度的减少了人为误差。
3.3.3钻杆提升与下沉速度控制。桩体的均匀性主要通过钻杆速度来控制，速度则通过一次提升或下沉的时间来体现。搅拌桩在提升（下沉）时应保持匀速且喷浆不得中断，钻头每转一圈的提升（下沉）量宜为10mm~15mm，提升速度控制在0.6~0.8m/min，这样便可以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。另外根据水泥土的强度离散性随深度增加而递减的特点，为保证桩身下部的成桩质量，在桩底至桩底以上3m左右的范围应采用低速喷搅，速度控制在0.5~0.6m/min。
3.4型钢制作与安插
3.4.1型钢制作
型钢作为工法桩应力补强的材料，重点应控制其焊接质量，采用E50焊条开坡口焊接以确保接头焊透。焊接制作完成的型钢应在探伤检测合格后再投入使用，另外相邻型钢焊接接头应避免在同一水平面上。
3.4.2型钢定位
因本工程前期未设置导向架和固定装置，早期施工的地下行车通道围护桩型钢安插参差不齐，精确度不够。后续施工采取的定位措施：在槽沟两侧打入地下4根10#槽钢深1.5m，作为固定支点，垂直槽沟方向放置两根型钢与支点焊接，再在其上平行槽沟方向放置两排H200×200型钢，基坑支护范围通长布置。两组型钢之间焊接住，作为工字钢的定位及临时固定装置，型钢安插前，根据定位型钢和H型钢顶标高的高差，在H型钢安插深度到位后，将吊筋与定位型钢焊接，防止型钢下沉。
3.4.3减摩措施
为便于型钢的插入及后期拔出，H型钢在现场加工拼接完毕后，需在表面干燥整洁的情况下均匀涂刷减摩剂，安插前应检查涂层是否开裂和剥落，必要时重新涂刷。另外，在水泥浆液中掺入适量的膨润土可增加水泥土的触变性，亦能有效的减少H型钢下沉的阻力。
3.4.4型钢安插
为保证型钢顺利下沉和最终的围护桩质量，型钢插入尽可能在成桩后30min内完成。若水灰比或水泥掺量较大时，可适当延长。确有困难时，采用振动锤辅助型钢下沉，安插到位后及时固定。
4适用性分析
4.1质量情况
钻芯法试验结果显示，桩身水泥土强度全部在0.8Mpa以上，仅部分桩身匀性稍有欠缺，主要原因为局部的砂层导致水泥浆的扩散及施工间断导致搭接的连续性欠缺。已完成的两座地下行车通道基坑开挖期间出现了两处轻微渗漏的情况，渗漏后采用墙后补打一排钢板桩截水+高压旋喷桩止水的方式及时止漏，对基坑的安全稳定几乎无影响。综合检测结果和施工过程中的实际情况看，采用SMW工法桩在本区深厚软弱土层中形成的围护结构总体质量可靠、止水效果良好，基坑支护体系变形稳定可控，满足基坑开挖和结构施工的安全需要。
4.2工效情况
本工程SMW工法桩采用四搅四喷法，18m桩长每组桩成桩时间约90分钟，24小时作业每天可完成15组左右，形成搅拌墙长度18m，43m×11.7m基坑围护桩实际施工时间只需要7天，但成桩后需要的养护时间较长。不过像地下连续墙和灌注桩等传统工艺同样需要养护时间，而SMW工法施工步骤较少，工效明显提高。钢板桩和水泥搅拌桩工艺工效相对与SMW工法可能更高，但在深基坑和软弱淤泥层中并不适用，因此综合对比SMW工法桩工效最佳。
4.3经济效益
经造价信息比对，采用SMW工法桩止水每米搅拌墙的综合单价约2.05万元，而采用灌注桩每米围护墙的综合单价约3.71万元，地下连续墙在不兼做结构主体的情况下单独作为围护结构则造价更高，显然SMW工法桩成本低，经济效益明显。
4.4环境影响
SMW工法桩和其它适用围护工艺相比施工噪声基本相当，SMW工法的H型钢在主体结构完成后可拔除，不影响后期地下行车通道资源的开发。而像地下连续墙或是灌注桩，作为永久结构埋在了地下，成了地下障碍物，不利于远期周边地下行车通道的对接。另外地连墙还存在弃土和污水处理，对环境有一定的污染。
结束语
经本工程综合分析，从工效、成本和对环境的影响来看，SMW工法均存在着一定的优势，在本区的地质条件下完全适用。实践证明，只要在过程中做好质量控制，即使在横琴新区工程经验较少的固结淤泥层中，基坑开挖过程中基本无渗漏，止水效果良好，基坑的安全可有效保证。另外SMW工法施工速度快，污染小，成本低，经济效益明显，也符合建设节约型社会和发展循环经济的要求。
参考文献：
[1]《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T199-2010）
[2]葛汉明，魏劲松《用于深基坑围护的SMW工法桩施工技术》，建筑施工，2008，12
论文作者:韩玉虎1,任亚静2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/9
标签：型钢论文; 工法论文; 水泥论文; 基坑论文; 地下论文; 搅拌机论文; 工程论文; 《基层建设》2017年第36期论文;