超深SMW功法桩施工技术

超深SMW功法桩施工技术

周庆风

中交第三航务工程局有限公司江苏分公司江苏连云港222000

【摘要】SMW工法桩通常用于开挖深度12m以下的基坑支护，桩长多为15~30m，横琴岛多处的行人通道和车行通道基坑施工SMW工法桩维护，最大桩长达到了罕见的33m，并且H型钢采用密插的形式，施工难度大，需采取相应的措施，工程才得以顺利完成，本文通过超深SMW工法桩在横琴岛各基坑的实践，介绍其在施工过程中遇到的问题及解决方法。

【关键词】超深；SMW工法；套接一孔法施工

1、工程概况

珠海横琴岛上有多条道路和排洪渠相交，在相交处均设置地下行车通道，根据横琴新区北片区防洪及景观工程初步设计文件，排洪渠轴线两侧各15m宽，共计30m宽范围已采用真空预压进行地基处理，30m范围以外未进行地基处理。排洪渠的地下空间均位于排洪渠下方，支护形式均采用SMW工法桩+内支撑的支护形式（1砼撑+1钢支撑），基坑深度约10.3m，工法桩深度20m~30m不等，桩径φ850mm，工法桩中的HN700×300×13×24mm工字钢为密插。

2、工程难点分析

本工程工法桩长度较长，属于超深桩，施工机具的选择以及成桩质量的控制都要求更高，工法桩H型型钢采用密插，插入阻力大，且H型钢的插放受到桩体水泥土硬化的影响，难度很大。

SMW工法桩的施工机具为三轴搅拌机，目前国内应用较多的是履带式DH-658桩机及步履式JB-160桩机，由于受到搅拌桩机桩架高度的限制，目前常规三轴搅拌桩机最大施工深度为30m。如果桩深超过30m，则需要通过加钻杆工艺实现。

3、施工工艺及解决方案

3.1、三轴搅拌桩的施工

三轴搅拌桩及利用三轴搅拌机在原地层中切削土体，同时钻机前端低压注入水泥浆，与切碎土体充分搅拌形成截水性较高的水泥土柱状挡墙，三轴搅拌桩采用套接一孔法施工，即先施工的搅拌桩与后施工的搅拌桩有一孔是重复搅拌搭接的。

与单独作为止水帷幕的三轴搅拌桩不同，SMW工法桩在搅拌桩桩体未硬化前插入了H型钢，（一般间隔时间不超过20分钟），形成了一种复合的具有挡土与截水功能的结构。基坑开挖后，SMW工法桩桩体直接暴露在外，即作为围护结构也作为止水帷幕，桩体间一旦出现渗漏，则会对围护结构整体及基坑安全会造成重大影响，所以其他施工要求更高。为保证搅拌桩的成桩质量，我们采取了以下措施：

（1）水泥掺量及水灰比的选择

水泥掺量及水泥浆配比是影响SMW工法桩成桩质量的重要参数，目前SMW工法桩的水泥掺量为18%~22%，水灰比为1.5~2.0：1，具体数值需要通过现场试桩确定。本工程在施工前进行了超深桩的试桩，试桩分3组，水泥掺量分别为20%、22%、24%，水灰比为1.8：1，通过对试桩的检测结果，我们采用了22%的水泥掺量；另外根据现场施工需要，水灰比我们采用了两种，搅拌下降时为2：1，搅拌提升时为1.8：1.

（2）下沉提升速度及注浆控制

搅拌机下沉和提升速度及注浆量对成桩质量起着关键性作用，搅拌机的下沉速度应控制在0.5~1.0m/min，提升速度控制在1.0~2.0m/min。在桩底部适当反复提升下沉搅拌。

注浆泵的流量控制应与搅拌桩的提升下沉速度相匹配，一般下沉时喷浆总量为每幅桩总量的70%~80%，提升时为总量的20%~30%。另外，注浆流量由于受到钻头处的土压力影响，钻头深度越大，注浆流量越小，所以在桩长范围内为了控制成桩的均匀性，通常需要动态控制下沉速度。

根据试桩结果及现场实际情况，本工程的搅拌机下沉速度控制为0.5/min，提升速度控制为1.0m/min，注浆泵标准流量为180L/min。SMW工法桩施工过程中在注浆管安装了流量计，通过实时观察流量变化控制施工速度，保证成桩质量。

3.2、H型钢的插放

H型钢的插放为本工程的关键与难点所在。H型钢插放的好坏决定了围护墙体结构的优劣。

H型钢的插放在一组搅拌桩施工完毕后20min内进行，插放时先在桩位上方放置定位架，定位架放置准确后，用吊车吊放插入H型钢，H型钢在自重的作用下插入桩体，当与阻力平衡后则采用振动锤振动插入，一般情况下20m以内的H型刚可以在自重作用下顺利插入。

工法桩中的HN700×300×13×24mm为密插型，H型钢间距仅为60cm，其插放需要达到“手术刀”般的精度，否则会影响后续H型刚的插入及后续桩的施工，H型钢的插入阻力随着深度的增加而增大。

H型钢插放遇到的难题及解决方案：

（1）存在部分H型钢无法顺利插入到制定标高

解决办法：利用50t履带吊，长度较长的H型钢可用80t履带吊改装振动锤，对钢板桩进行长时间振动，可以达到设计深度。

（2）插入后的H型钢容易受到后续施工幅的晃动影响，出现插入后移位的现像。

解决办法：施工前放出基坑围护SMW工法桩内边控制线，采用挖机开挖沟槽，沟槽大小如图3.2-4所示，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，长约2.5m，再在其上平行槽沟方向放置两根型钢，长约7～12m，两组型钢之间焊接住。作为H型钢的定位及临时固定装置。起吊前在距H型钢顶端0.10m处开一个中心圆孔，孔径约8cm，装好吊具和固定钩，然后用80t吊机起吊H型钢，必须确保垂直。在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平。

型钢应在搅拌桩施工后30min内吊插完毕，防止水泥搅拌土初凝造成H型钢插入困难，H型钢插入到位后用钢筋和槽钢将H型钢顶部固定，以防止H型钢自重下沉。

4、SMW工法桩质量保证措施

（1）桩位的放样和定位。放样误差要求小于1cm，放样后采用H型钢定位，桩体位置误差要求平行基坑方向小于5cm，垂直基坑方向小于1cm。

（2）桩体垂直度控制。桩机就位后需严格调整桩架垂直度，垂直度偏差不大于L/250，L为桩长。

一般的桩机通过桩架上的铅锤调整垂直度，而进口的桩机通常都有先进的电子控制系统，可以在机器内通过仪表控制桩架垂直度，其精度可以达到2”，效果非常好。

（3）原材料进场的保证。SMW工法桩的主要材料为水与水泥，用量非常大，一幅33SMW工法桩水泥用量高大22t，日消耗量150t左右，每天需要保证足够的进场量，同时场地内需要用多个水泥筒仓储存水泥，保证连续施工。

（4）施工用电保证。SMW工法桩一套施工设备总功率达到340KW左右，多套设备同时开工需要保证电力供给满足要求。尤其注意严防长时间停电，一但停电时钻头埋于水泥土中，很容易出现埋钻。

（5）严格控制水泥浆配置。水泥浆配置需要专人负责，并作配浆记录，每天定期检查水泥浆比重。

（6）加强现场管理，保证施工效率。搅拌桩的施工与H型钢的插放管系密切，如果施工不连续，搅拌桩施工时间长，将导致水泥土硬化加大H型钢插放难度。

（7）动态的水泥浆泵送控制。水泥浆的泵送受到土压力的影响，施工深度越大则流量越小。为了保证搅拌的均匀性，需要安装流量并根据流量计动态调整提升与下沉速度。

5、施工总结

SMW工法桩作为一种较新型的围护结构，在横琴道的基坑开挖支护中，体现了其良好的工程适用性及优越性。超深SMW工法桩横琴深基坑的成功应用，不仅为超长SMW工法桩的施工积累经验，也证实了SMW工法桩可以适用于更广的范围。

在横琴SMW工法桩的施工中，通过不断的发现问题与解决问题，使得工程顺利完工，随着土工技术的发展，施工难题将不再是影响工程进度的主要因素，任何困难都可以通过技术手段解决，先进的现场管理及资源调配水平才是实现搞笑的关键。