SMW工法桩在软弱地层施工中的应用

王莹

摘要：SMW是Soil Mixing Walt的缩写，亦称作劲性水泥土搅拌桩地下连续墙，是基于深层搅拌桩施工方法发展起来的。SMW 将承受荷载与防渗挡水结合起来，是一种同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构。本文以实例分析了SMW工法桩在软弱地层施工中的应用。

关键词：SMW工法桩；软弱地层；施工应用；

尽管SMW工法施工方面存在一些问题，但因其具有经济、工期短、高止水性、对周围环境影响小等特点，作为基坑围护结构仍有较高的可行性。近几年，SMW工法已广泛应用于地铁基坑工程、市政建设工程、建筑基坑工程及海岸防渗工程等，并正不断地显示出它独特的经济和环保优势。

一、SMW工法特点

SMW 支护结构的特点主要为：施工时基本无噪音；对周围环境影响小；结构强度可靠；凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层；挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕；可以配合多道支撑应用于较深的基坑。此工法在一定条件下可代替地下连续墙，因而具有较大发展前景。

二、实例分析

1.工程概况。某盾构隧道线路下穿隧道之间以R=500m半径曲线穿过，曲线长度87.9695m，两端的直线段长度分别为29.336m、731.6945m，盾构隧道总长度850m。

2.工程地质、水文条件地质条件。隧道地质条件差。隧道主要穿过②-2b4、②-3b3-4淤泥质粉质粘土地层。其中②-2b4淤泥质粉质粘土为隧道穿过的主要地层，有明显河湖相沉积特征，具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度，易产生土体流动、开挖面不稳等现象。

3.基坑围护结构设计。目前，有些地区深基坑围护墙体采用的结构形式一般都为地下连续墙（单墙或双墙），但是工程造价均较高，对环境的影响、污染均较大。与之相比较，SMW工法有如下优点。对周边建筑物、管线影响小，施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。在现代城市修建的深基坑工程，经常靠近建筑物红线施工，SMW工法在这方面具有相当优势，其中心线离建筑物的墙面80cm即可施工。地下连续墙由自身特性决定，施工时形成大量泥浆需外运处理，而SMW工法仅在开槽时有少量土方外运。废土外运量远比其他工法少。SMW工法构造简单，造价低，经济；施工速度快，可大幅缩短工期。它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。能在绝大多数地层（特别是软土地区：粘性土、粉土、砂土、砂砾土等土层）中应用。可成墙厚度550-1300mm，常用厚度600mm；成墙最大深度目前为65m，视地质条件尚可施工至更深。综合考虑，采用SMW工法桩支护是非常适合本工程的围护方式。

4.SMW工法桩施工工艺。SMW工法的施工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。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。

（1）关键技术的处理。H型钢水泥土搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作，以及H型钢的制作和打拔。

（2）搅拌桩制作。与常规搅拌桩比较，要特别注重桩的间距和垂直度。施工垂直度应小于1%，以保证型钢插打起拔顺利，保证墙体的防渗性能。注浆配比除满足抗渗和强度要求外，尚应满足型钢插入顺利等要求。注浆速度0.24m3/min，浆液浓度为1∶1。

（3）保证桩体垂直度控制措施。在步履式桩机步履下铺设钢板，防止桩机下陷及不均匀沉降。在铺设道钢板处地坪要整平整实，使道钢板在同一平面上。在开孔之前用水平尺对机械架进行校对，以确保桩体的垂直度达到要求。用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直。施工过程中随机对机座四周标高进行复测，确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测。

（4）保证加固体强度均匀控制措施。水泥土搅拌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。第一，采用“二喷二搅”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。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。第二，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30s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。第三，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10-20s恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。第四，相邻两桩施工间隔不宜超过12h，施工过程中一旦超过12h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。H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型钢插入前需涂减摩剂，型钢拔出后应及时用水泥砂浆灌注密实。

（5）型钢的制作與插入起拔。第一，施工中采用H型钢，对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑，其表面平整度控制1‰以内，并应在菱形四角留Φ10小孔。第二，型钢拔出，减摩剂至关重要。型钢表面应进行除锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂，搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩和竖井衬砌前，事先用油毡纸将型钢包裹好以进行隔离，以利后期拔桩。型钢在水泥土初凝前插入。第三，插入前校正位置，设立导向装置，以保证垂直度小于1%及间距符合设计和规范要求，插入过程中，必须吊直型钢，靠自重压沉（本工程采用履带式吊机，一般汽车吊没有空档，型钢无法最大限度地以自重下沉）。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。第四，型钢回收。采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升，使其松动，然后采用振动锤，利用振动方式或履带式吊车强力起拔，将H型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。

（6）在后期基坑开挖过程中发现，基坑壁渗水点少，水量小，收敛符合设计及规范要求。实践证明该工程采用SMW工法施工是成功的。由于四周可不作防护，型钢又可回收，造价明显降低，加快了工程进度。

通过该隧道工程始发竖井采用SMW工法的工程实践证明：软弱地层（软土层）深基坑采用SMW工法桩支护是可行的，而且大大降低了工程造价，加快了工程进度，取得了良好的经济社会效益。

参考文献：

[1]李凤明，倪西民.SMW 工法的设计与应用[J].市政技术，2010，25（1）.

[2]王俊平.SMW 工法桩在地下工程中的应用[J].科技信息，2011，（1）.