浅析U型槽基坑围护工程SMW桩的施工应用与发展前景

史苏　程琳

【摘 要】本文通过结合SMW桩在U型槽基坑围护的应用实例，详细地阐述了SMW桩工艺流程、施工质量保证措施、异常情况处理等，提出SMW桩在铁路建设中的成功运用说明其具有广阔的应用前景。

【关键词】基坑围护；SMW桩；施工工艺；发展前景

引言：

新建铁路德龙烟线德州至大家洼线路从京沪线黄河涯站南端引出，经德州市陵县、临邑县，济南市商河县，滨州市惠民县，阳信县，东营市利津县，从五庄和四图村之间跨越黄河。又经寿光市、汉江油田利用既有益阳线引入至大家洼站。在DK21+070处原设计为上跨京沪高铁特大桥，后变更为下穿京沪高铁U型槽，线路在京沪高铁DK343+007处C107与C108号桥墩间通过，梁下净空4.9m，净寬27.7m；既有桥宽13.4m，桥墩采用圆端型桥墩，群桩基础，承台埋深1.0m，承台高2.0m。线路与京沪高铁线路交角67°，全长1550m。U型槽部分里程段基坑围护采用SMW桩。

1、自然条件及水文地质情况

U型槽经过地段位于山东省境内西北部地区，总的地势为东高，中、西低。所处地貌单元为黄河冲积平原及滨海平原。黄河冲积平原海拔高程8～25m，地形平坦，向东北微倾，河流及沟渠纵横交错，村庄密集，大部分为耕地，局部为盐渍化荒地、水塘湿地。DK20+320—DK21+870段71.3m范围内地层为第四系全新统冲击层及第四系上更新冲击层。岩性以黏土、粉质粘土、粉土及粉砂为主，承载力90-180kpa。地下水埋深1.2-1.4m。地面标高18.1-18.8m，内涝水位19.03m。含水层主要为粉土、粉砂层，水量丰富。地下水补给主要以大气降水及河流侧向补给为主，排泄条件以地面蒸发为主。

2、SMW桩施工原理

U型槽基坑围护采用SMW桩进行处理，其原理是利用多轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到围护和止水效果。

3、SMW桩主要施工工艺

⑴施工顺序

SMW工法施工顺序按下图，其中阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量。水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。施工中一般情况下采用单排挤压式连接方式进行施工，具体布置如下图所示：

⑵搅拌速度及注浆控制

三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于0.5m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。

⑶注浆控制

在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好技术交底工作。严格按照实验配合比及试桩参数控制水泥掺量。

⑷H型钢插入

三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。起吊前在H型钢顶端处开一个中心圆孔，装好吊具和固定钩，然后用吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，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，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制。根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在定位型钢上搁置槽钢，焊吊筋控制H型钢顶标高，误差控制在±5cm以内。待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。若H型钢插放达不到设计标高时，则采取振动锤辅助下沉，使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。若仍然无法达到设计标高，则提升后重新搅拌喷浆再下沉。

⑸H型钢回收

为便于H型钢回收，先涂刷减摩剂后插入水泥土搅拌桩，结构强度达到设计要求后回填密实搅拌墙与主体结构缝隙后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H型钢。用0.5水灰比的水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙，减少对邻近建筑物及地下管线的影响。对于洞门所处位置，为加强安全系数，也可切割后永久埋入。

⑹SWM桩施工质量控制

①SWM桩施工时应保持桩机底盘的水平和立柱导向架垂直，孔位放样误差小于5cm，钻孔深度误差小于+10cm，-5cm，桩身垂直度误差不大于1/200。

②采用“二喷四搅”施工工艺，第一次喷浆量控制在60%，第二次喷浆量控制在40%；严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度。

③土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和。

④浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。

⑤压浆阶段，若发现断浆和管道堵塞时，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。

⑥相邻两桩施工间隔不宜超过12h，施工过程中一旦超过12小时出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm左右。如下图所示。

⑦H型钢不允许出现扭曲现象，插入时要保证其垂直度。对需要拔出回收的H型钢插入前须涂减摩剂，型钢拔出后应及时用水泥砂浆灌注密实。

⑺质量检测方法

成桩过程中对水泥土取样，制成标准试块，取样数量为每台·班机一组，每组6块。搅拌桩桩体在达到龄期28天后，进行钻孔取芯测试其强度，其无侧限抗压强度不得小于1.0mpa，检查桩的数量不少于已完成桩数的1%。

结语：

SMW桩是近几年来兴起的一种新的深基坑围护形式，本文通过结合U型槽实例，阐述了SMW桩详细的施工工艺，针对各个施工过程提出其相应的施工要点及施工质量保证措施，有效地指导同类工程施工。SMW桩施工对周边环境影响小，成桩质量可靠，连续施工防水效果好，搅拌桩的水泥使用量远低于其它围护施工方法，型钢又可回收，造价明显降低，加快了工程进度，取得了良好的经济和社会效益。在施工中只要严格按质量要求控制，SMW桩在铁路深基坑围护施工中具有很大的发展空间。

参考文献：

[1] 丁俊文.SMW工法基坑支护技术的应用研究[j].山西建筑，2009，28（10）：118～119

[2] 郭俊伟，张营.基坑围护SMW工法应用技术[j].山西建筑，2007，31（05）：57～58