SMW工法在顶管工程基坑围护中的应用

常钟

摘要：SMW工法围护以其施工速度快、成本低、安全性高等特点，越来越多应用于顶管工程的工作井施工中。以洪武路与中山东路污水节点工程为例，介绍SMW工法围护应用于顶管工作井的特点以及施工时的工艺流程及技术处理措施。

关键词：SMW工法 基坑围护 技术处理措施

近年来随着城市建设不断发展，地下管网的建设也越来越复杂，很多情况下不允许大开挖施工，因此大直径给排水工程也较多采用对道路交通及周边环境影响较小的顶管法施工。SMW（Soil Mixing Wall）工法是1976年日本在深层搅拌桩的基础上发明的一种基坑围护方法，采用专用深层水泥土搅拌机械沿基坑维护线，按顺序进行深层搅拌施工，同时在钻头处喷出水泥作为强化剂与地基土反复混合搅拌，然后在水泥混合体未结硬前按设计间跨，深度，将涂有隔离减摩剂的H型钢靠自重或者借助一定外力插入水泥土中，经养护后形成一种具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的、有优良防水性能的地下连续墙体。本文通过洪武路与中山东路污水节点工程施工为例，分析SMW工法围护应用于顶管工作井的一些施工措施及特点。

1、工程概况：

洪武北路与中山东路污水节点工程是南京市内秦淮河污水收集系统主干管工程的一个重要通道。本次实施段为该污水管道穿洪武北路与中山东路的这一节点。

本次实施的污水管道长154m，位于洪武路地下过街通道南北向主通道的西侧。该污水管道服务面积4.33km2，设计污水量6.67万km3/d，管径D1500，设计纵坡0.0013，设计充满度0.50。

顶管工作井桩基工程施工涵盖?850SMW工法搅拌桩、土体加固等。基坑围护采用?850SMW工法三轴搅拌桩内插700*300H型钢挡土止水合一体，深层搅拌桩采用新鲜普通硅酸盐水泥，强度等级32.5，水泥掺入比不小于20%，水灰比为1.5，并掺入水泥用量6%的特密斯水泥增强剂。

2、SMW工法围护用于顶管工作井的特点

目前顶管工作井一般采用沉井、钻孔灌注桩、地下连续墙等工艺施工。相对于这些工艺，SMW工法围护具有下述优点：

（1）、对周边环境影响小。SMW工法施工时对周边 的扰动较小，可在距离建筑物和管线很近的情况下施工。

（2）、施工速度快。按桩长20m计算，SMW工法完成一幅需要1h，每天24h可完成24幅，约为25m。

（3）、简化进出洞措施。顶管进出洞时，只需将洞口的H型钢拔出即可。洞口的土体采用和围护工法一致的搅拌桩施工，保证了搭接的有效性。

（4）、节约施工成本。SMW工法施工的废弃余土、泥浆少，同时H型钢可以反复回收利用，在施工工期一定的前提下，相对其他工艺，成本费用较少。

4、SMW工法施工工藝

⑴、施工工艺流程：三轴深搅钻机架设-开挖导向- SMW钻机定位-施工水泥土桩体- SMW钻机移位-插700*300H型钢-余土弃运处理-下一根桩施工-成桩保护。

⑵、测量放线：

根据坐标基准点，遵照图纸制定的尺寸位置，在施工现场放置围护结构的轴线。

⑶、开挖导沟：

由于施工范围内地下管线比较密集，采用人工开挖工作沟槽，沟槽宽度为1.2m，深度为1.5m。遇有地下障碍及地下管线及时清理外迁。

⑷、定位、钻孔、移机：

在开挖的工作沟槽两侧铺设导向定位辅助线，按设计要求在导向定位辅助线上做出钻孔位置，操作人员根据确定的位置严格控制钻机桩架的移动，确保钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔下钻深度的达标，利用钻杆和桩架相对错位原理，在钻管上做出钻孔深度的标尺线，严格控制下钻、提升的速度和深度。

机械设备沿基坑围护轴线移动，采用跳槽式施工顺序的方法套钻，可避免桩架侧向力偏移。以次循环直至围护墙体成型。水泥土搅拌桩为基坑内外隔水围幕，施工时不容许出现施工冷缝，如出现超过24h的冷缝，需采用搭接套钻或在后排补桩工艺。

⑸、搅拌注浆：

在现场施工安装自动搅拌设备，在开机前应进行浆液的控制，开钻前对操作人员做好交底工作，水泥浆液的水灰比在1.5以内，搅拌及注浆量以每钻的加固土体方量换算，浆液流量以浆液输送能力进行控制。

根据设计所标深度，钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升，同时根据下钻和提升二种不同的速度，钻进0.5～1m/min，提升1～2m/min，注入不同掺量的搅拌均匀的水泥浆液（下钻70%～80%，提升30%～20%）。并注入压缩空气在孔内使水泥土翻搅，使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，确保搅拌桩注浆质量。

⑹、H型钢的插拔和固定：

本次?850SMW工法围护体系桩长20.0m，700×300×24×13H型钢隔一插一，型钢长19.4m。

在钻孔的水泥土充分搅拌均匀，在开始初凝硬化之前，采用履带吊机（≥50t）吊装机械将焊接定尺的H型钢吊起，插入指定位置，其垂直度控制在0.5%内，依靠H型钢的自重下插到设计规定深度，采用吊筋将型钢固定在沟槽两侧铺设的定位枕木上，直至孔内水泥土凝固。

在砼圈梁钢筋绑扎后，对砼圈梁部位的型钢进行隔离包扎，采用油毡沿型钢四周包扎，充分与砼圈梁隔离，便于型钢拔除。

待顶管施工及工作井和主体结构全部施工结束并封盖完毕且基坑回填至地面后方可拔除所有H型钢。拔除过程中采取跳孔拔除措施，同时加强对基坑及周边环境的检测，并视监测情况对拔除后形成的空隙采取跟踪注浆填充等措施。

⑺、清理沟槽内泥浆：

由于水泥浆液的定量注入搅拌和H型钢的插入，将有一部分水泥土被置换出沟槽内，采用挖掘机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，被清理的水泥土将弃之现场临时砌筑的泥浆池中，待水泥土硬化后，运出场地。

5、技术处理措施

⑴、冷缝的处理施工措施

桩与桩搭接时间不大于12h，如超过12h，则在第二幅桩施工时增加注浆量20%，同时减慢提升速度，如因相隔时间太长致使第二幅桩无法搭接，则会产生冷缝，当出现冷缝时，需在冷缝位置做好标志，待SMW工法桩施工完毕后，用高压旋喷桩进行补强处理。

⑵、下沉提升速度和注浆控制措施

根据地勘报告现场土质情况在下搅拌桩头下沉速度不大于1.0m/min，提升速度不大于1.5 m/min，但亦需根据地质、周边环境情况而定。采用两喷两搅，第一次的喷浆量控制在60%～70%，第二次的喷浆量控制在30%～40%。注浆泵出口压力控制在0.4～0.6 Mpa，防止出现夹心层或断浆情况。

⑶渗漏水处理

在整个基坑开挖阶段，密切注视基坑开挖情况，一旦发现墙体有漏点，及时进行封堵。具体采用以下两种方法补漏。

①在基坑渗水点插引流管，在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵，待水泥砂浆达到强度后，再将引流管打结。

②配制化学浆液。将配制拌合好的化学浆和水泥浆分别送入贮浆桶内备用。注浆时启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从出口混合注入孔底被加固的土体部位。

结束语

SMW工法围护用于顶管工程，可以贴近建筑或管线施工，而不会引起明显的沉降破坏，对周边环境影响小。同常规钢筋砼沉管井比较，工期可以缩短1/3，施工速度快。型钢可以回收，成本低等优点，并减少了顶管进出洞措施。在工期紧、周边环境复杂的软土地区施工顶管工作井的围护可优先考虑SMW工法。

参考文献

1 刘建航，侯学渊. 基坑工程手册. 北京：中国建筑工业出版社，1997

2 建筑地基处理技术规范JG79-2002，北京：中国建筑工业出版社，2002