浅谈苏州地铁4号线1标SMW工法桩施工

杨晓虎

摘 要：本文结合苏州轨道交通4号线Ⅳ-TS-01标的具体实践，就SMW工法桩施工的关键工序和技术控制进行了简要阐述。

关键词：SMW桩施工；关键工序；技术控制

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司承建的苏州轨道交通4号线01标段土建工程主要包括两站两区间、一个明挖段、元和停车场±0以下土建部分：苏虞张路站、苏蠡路站、元和停车场出入场线～苏虞张路站盾构区间、苏虞张路站～苏蠡路站盾构区间、出入场线明挖段、元和停车场±0以下工程新建箱涵一座、公路桥一座、拆复水闸一座和停车站路基工程。其中，在车站围护结构工程中采用了SMW工法桩施工，现就其关键工序和技术控制进行介绍如下。

SMW是Soil Mixing Wall的缩写。SMW工法连续墙是以多轴型钻掘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型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，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。

1.施工流程

施工准备→导沟开挖→置放导轨→设定施工标志→钻掘及搅拌→H型钢插入→固定H型钢→施工完成SMW→型钢回收

2.施工准备

2.1 场地准备

施工前先进行场地平整和桩位定位，然后开挖导沟。安装机械用的场地地基必须能够经受住机械的振动和压力。

2.2 水电准备

水、电源接通综合考虑与钻孔灌注桩的协调共用；根据施工规模及设备配置情况，计算和确定工地所需的供电量。

2.3 施工参数选择

主要技术参数的控制：水泥（PO42.5）掺入比：20%；供浆流量：160L/min～180L/ min；浆液配比（水：水泥）：1.5；泵送压力：1.5～2.5 Mpa；下沉速度：<1m/min<1m/min；提升速度：<2m/min；28天无侧限抗压强度≥1.0Mpa。

2.4 主要机械设备配备

配备三台灰浆搅拌机、一台二套三轴搅拌机钻进成桩，成桩后将钻机移到下一桩位施工。

3 施工工艺

3.1 测量放样

根据坐标基点，按设计图放桩，并设临时控制桩。

3.2 施做导槽

在沿SMW墙体使用挖掘机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽，沟槽宽约1.0m，深1.5m，并设置定位型钢。

3.3 钻机就位与钻进

钻进的施工步骤如下：

第一步桩位放样：施工过程中桩位误差必须小于50mm。

第二步桩机就位：

移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到5‰以内

②桩机应平稳、平整，每次移机后可用水平尺或水准仪检测桩机平台的平整，并用线锤对立柱进行垂直定位观测以确保桩机的垂直度，经纬仪检测频率为每天至少一次；

③桩机定位后再进行定位复核，偏差值应小于5cm；

④严禁发生定位桩及定位线移位，一旦发现挖机在清除导槽沟时碰撞定位桩及定位线使其跑位，立即重新放线；

第三步桩机垂直度校正：桩架垂直度指示针可调整桩架垂直度，并用线锤经纬仪进行校核。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。

第四步桩长控制标志：施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记；

第五步水泥浆液拌制：配备了六只水泥浆搅拌桶，一只存浆桶，其上分别悬挂一台搅拌机，水泥浆在搅拌桶中按规定的水灰比配制拌匀后排入存浆桶，再由二台泥浆泵抽吸加压后经过输浆管压至钻杆内注浆孔。水泥浆液的水灰比严格控制在1.5左右。

第六步桩机钻杆下沉与提升、注浆：三轴搅拌桩的施工工艺采用三轴搅拌设备，该设备二根边轴顺转，中间轴逆转。该三轴由两个压浆管和一个压气管组成，压气管位于三个轴的中部。采取2搅2喷，钻杆下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，控制重复搅拌提升速度在0.8～1.0m/min，水泥掺量达到设计要求20%。钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。待纯水泥浆到达搅拌头后，按计算要求的速度提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和原地基土充分拌和，直至提升到桩顶设计标高后再关闭灰浆泵，使搅拌桩桩体搅拌均匀，表面密实、平整。桩顶凿除部分的水泥土也采取上提注浆，确保桩体的连续性和桩体质量；现场设专人跟踪检测、监督桩机下沉、提升搅拌速度，并在桩架上每隔1m设明显标记，用秒表测试钻杆速度以便及时调整钻机速度，以达到搅拌均匀的目的，在桩底部分适当持续搅拌注浆至少15s，确保水泥土搅拌桩的成桩均匀性。

第七步搅拌桩的咬合施工：SMW工法施工按连接方式分间隔式双孔全套复搅式连接和单侧挤压式连接方式两种（如下图）。

间隔式双孔全套复搅式连接：一般情况下均采用下图施工顺序方式进行施工。

SMW工法桩间隔式双孔全套复搅式施工顺序示意图

单侧挤压式连接方式：对于围护桩转角处或有施工间断情况下采用下图施工顺序进行施工。

SMW工法桩单侧挤压式施工顺序示意图

3.4 型钢制作与安装

搅拌桩施工完毕后立即插入700×300mmH型钢。用吊机起吊H型钢，靠型钢自重插入，插入时保证H型钢的垂直度。型钢上涂减摩擦材料以减少阻力当型钢插至设计标高时，用Φ18钢筋将型钢固定。操作工艺如下：

（1）H型钢减摩剂施工

H型钢的减摩，是H型钢插入和顶拔顺利进行的关键工序，施工中成立专业班组严格控制，减摩制作主要通过涂刷减摩剂实现：

（2）H型钢插入

H型钢就位后，通过桩机定位装置控制，靠型钢自重或借助一定的外力（送桩锤）将型钢插入搅拌桩内。

①型钢起吊前在型钢顶端400mm处开一中心圆孔，孔径约100mm，装好吊具和固定钩，根据引设的高程控制点及现场定位型钢标高选择合理的吊筋长度及焊接点，控制型钢顶定位误差30mm，标高误差小于20mm；

②型钢用两台吊车合吊，以保证型钢在起吊过程中不变形。吊装采用一台50t的履带吊和一台100t的履带吊先水平三点吊起H型钢，吊点位置和数目按正负弯矩相等的原则计算确定，在型钢离地面一定高度后，再由100t吊垂直起吊，50t吊水平送吊，成竖直方向后，用100t履带吊一次进行起吊垂直就位；

③三轴搅拌桩三轴中心间距为600mm，根据这个尺寸在平行H型钢表面用红

漆划线定位。型钢定位卡牢固、水平，将H型钢底部中心对准桩位中心沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，用经纬仪或线锤控制型钢插入垂直度；

3.5 桩顶冠梁施做

（1）清除SMW搅拌桩桩顶的余土、浮浆并将桩顶水泥土凿毛，并用清水清洗净；

（2）按设计要求和构造要求绑扎冠梁钢筋；

（3）侧模采用定型组合钢模板，支撑体采用50mm×100mm方木和Φ48mm钢管；

3.6 型钢拔除与回收

主体工程完工后，用组合拔桩机将型钢拔出，在H型钢回收施工前进行型钢抗拔验算与拉拔试验，以确保型钢的顺利回收。

（1）施工顺序

起拔机就位、施加油压反力→吊机就位→起吊H型钢→空隙灌浆；

（2）起拔H型钢施工条件

①顶板强度达到设计要求；以保证25t汽车吊及R200能在进行起吊作业；

②清理冠梁上的泥土，直至混凝土冠梁完全暴露出来；

③起拔H型钢：起拔系统主要是两台油压千斤顶，两台最大起拔力为400t，加夹具自重约3t，插入水泥土中H型钢规格为H700mm×300mm，理论估算起拔力约为11t/m；

④工作区间围护部分4m～17m主要为粉质粘土，H型钢起拔后，空隙应灌注水泥浆。

3.7 H型钢回收后注浆

注浆管选用Φ10mm钢管，采用焊接将其顺水泥土壁插入桩底。注浆材料采用细砂掺加0.5～1.0%高效减水剂及3～7%膨润土，水灰比控制在0.7，通过高效减水剂及膨润土调整水泥砂浆的流动性。注浆时采用压力不小于1.0MPa的注浆泵。。

4 结语

通过对以上关键工序进行了严格的技术控制，通4号线01标段SMW工法桩施工合格率100%，完全满足了设计要求，并为整体工程施工优质高效展开打下坚实基础。