SMW工法桩在临海深基坑围护中的应用

邱建伟

(1.福建永强岩土股份有限公司 2.福建省岩土与环境企业工程技术研究中心 福建龙岩 364000)

SMW工法桩在临海深基坑围护中的应用

邱建伟1,2

(1.福建永强岩土股份有限公司 2.福建省岩土与环境企业工程技术研究中心 福建龙岩 364000)

以厦门市某临海基坑支护工程实例，根据工程地质情况并通过经济对比确定该项目基坑支护形式，并结合施工过程中的重点和难点，介绍了SMW工法在临海基坑工程应用中防涌砂及水泥浆液水灰比确定等关键技术。

SMW工法；基坑围护；涌砂；水灰比

0 引言

随着地下空间的开发，地下室基坑工程施工已经成为很多工程不可避免的一部分。基坑围护的造价及施工工期对整个项目的影响日渐突出。如何有效降低基坑围护的造价且加快施工进度，对降低工程风险，保护周边建筑及自然环境，降低投资成本有重要意义。

目前基坑工程中常用的基坑围护结构有连续墙、SMW工法桩、灌注桩等形式[1]。连续墙支护止水效果好，但是工艺复杂、技术要求高，无论是槽体施工、浇筑混凝土、墙体间接头，均需要处理得当，工序较多且一旦工序搭接不紧凑产生施工冷缝，将影响连续墙的止水效果，造价很高、工期长，经济性角度分析不太适合临时基坑。灌注桩+止水帷幕造价较连续墙低，但是施工仍然比较复杂、工期长。SMW工法采用水泥作为胶凝材料与地基土进行搅拌大量利用原状土成桩，且承受主要荷载的H型钢在基坑施工完成后可回收利用。相对于常用的连续墙、钻孔灌注桩等围护结构而言，SMW工法桩具有工期快、造价低等优势[2]。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[3]。

本文拟以厦门市某临海基坑支护工程为实例，阐述SMW工法桩在临海深基坑围护中应用，以供类似工程项目借鉴。

1 工程概况

拟建工程场地原为海湾滩涂地带，后经固岸护堤吹填平整，现场地地势较为平坦，整平后地面黄海高程约为6.5m，地下室底板底标高-1.70m，基坑开挖深度8.20m。主要拟建建(构)筑物为8栋120m～150m高层住宅。设2层地下室,占地面积80 000m2。基坑周长约1 100m，基坑总面积约70 000m2。

2 地质概况

根据地勘报告揭露，场地基坑围护范围内地基岩土层主要为：①1素填土、①2吹填砂、②1粗砂、②2淤泥、③1粉质粘土、③2粗砂、③3淤泥质粘土、④凝灰岩残积粘性土、⑤全风化凝灰岩。详见图1地质剖面图。

图1 地质剖面图

3 方案比选

3.1 施工难点

(1)基坑的开挖深度约8.2m，上部存在较厚未沉降固结的填砂，可以借鉴的成功经验较少。

(2)填砂层较松散，透水严重，基坑开挖范围受潮汐影响地下水位较高，围护结构设计除必须满足强度、刚度和稳定性的要求外，同时对坑外止水或基坑降水要求非常高，防止基坑开挖过程中出现流沙现象。

(3)项目周边存在较多市政管网，基坑围护施工还要减小对周边环境的影响，地面沉降需控制在一定范围内防止周边地面开裂，确保邻近建筑物和地下管线的正常使用。

3.2 方案选择

根据工程力学性质、基坑地下水位高、基坑均处于软土区，设计提供了以下两个参考方案：

(1)冲孔灌注桩+三轴搅拌桩止水

设计方案：冲孔灌注桩+止水帷幕，冲孔灌注桩桩径800mm，桩中心间距1 200mm，桩间设直径850mm三轴搅拌桩，咬合225mm，桩长12m或15m。灌注桩桩身强度C30，搅拌桩水泥采用P.C32.5复合硅酸盐水泥，水灰比1.5～2.0∶1，水泥土搅拌桩的水泥渗入量不小于20%。

(2)SMW工法桩支护

SMW工法桩，桩身为三轴搅拌桩，桩径850mm，桩中心间距600mm，搭接250mm，桩长12m或15m，内插H型钢采用Q235钢H700×300×13×24隔一插一。搅拌桩水泥采用P.C32.5复合硅酸盐水泥，水灰比1.5～2.0∶1。两个方案经济对比详见表1。

表1 方案经济对比

通过对比冲孔灌注桩+止水帷幕整体造价高出约374万元，且冲孔灌注桩施工工期较长，在砂层中施工容易出现塌孔夹渣等质量问题，项目策划组和技术部相关人员经过讨论最终选择了SMW工法作基坑支护。

4 施工关键技术

施工流程应根据施工现场临设布置、周边环境、交叉作业施工等因素，施工时候不得出现施工冷缝，相邻段咬合桩的施工必要间歇时长不得超过12h，为满足防渗要求必须进行重复套钻施工。针对临海区域深基坑特殊地质情况，其支护设计见图2，施工关键技术主要有如下3点。

图2 支护剖面图

4.1 止水帷幕防涌砂施工技术

(1)涌砂现象

基坑开挖过程中，3-3剖面中部处，开挖到地下4m处出现直径约35mm的孔洞，孔洞内流砂量不断增大，孔洞直径呈扩大趋势，且随着孔洞直径的增大，基坑坡顶出现轻微裂缝，裂缝宽度约3mm。

(2)原因分析

涌砂位置粗砂层中存在大粒径的块石，三轴搅拌桩施工过程中遇块石易出现搅拌不均匀现象，块石和水泥浆不能完全结合。

施工现场局部桩成桩质量较差，经取样发现为砂夹桩，现场判定原因是施工过程中提钻速度过快，未搅拌均匀，导致桩体出现真空段，形成流砂。

(3)施工关键技术

施工范围内砂层较厚且块石粒径较大，为确保三轴搅拌机的搅拌效率，需采用大功率的三轴搅拌机，结合现场情况，该项目采用JB-160型号桩架钻杆直径为850mm的三轴搅拌机，施工效果良好。

在搅拌桩的施工过程中,要特别注意控制下钻与提升的速度。该项目规定下钻速度应比提升速度慢1倍左右,这样，既可保证水泥土的充分搅拌,又可获得较高的贯入速度。水泥土搅拌桩施工时，不得冲水下沉，钻头提升速度不得大于2m/min。

4.2 制备水泥浆液关键技术

(1)水灰比确定原因分析

设计要求中，为了使H型钢能够通过自重下沉到位，水泥浆液拌制时要求水灰比为1.5～2.0∶1。设计说明中要求水泥土28d无侧限抗压强度≥1.2MPa。通过水泥土强度试验数据显示，采用该水灰比的水泥浆液强度很难满足1.2MPa的要求，水泥土的离散性使得强度随深度的增加而逐渐减小，靠近地面的水泥浆液强度最大为0.8MPa，一定深度内水泥浆液强度最小为0.3MPa。所以，根据现场实际情况确定水灰比尤为重要。

(2)施工现场水灰比的确定

设计过程中，H型钢负责承受作用在土体上的力，而水泥墙仅仅负责止水，从而忽视水泥浆液对基础的加固作用，导致施工现场很多基坑加固达不到设计要求。为了提高水泥浆液强度，使其起到基坑加固作用，提高安全性，施工现场经过试验确定不同情况下水泥浆液水灰比取不同的值，具体为：搅拌桩内插型钢作为支护桩墙时水灰比取1.3∶1，作为止水帷幕的搅拌桩时水灰比取1.5∶1。

4.3 插入型钢并固定

在距离H型钢顶部15cm处切割一个孔径约8cm的圆孔，作为型钢插入和回收时的吊孔，且在圆孔上部加焊两块腹板，减少H型钢起吊过程中引起的应力集中。三轴搅拌桩施工完成之后，50T履带吊起吊H型钢，型钢在自重作用下保持竖直插入搅拌桩中心。H型钢下沉至设计标高，用槽钢穿过吊孔将H型钢吊沟槽侧边的定位型钢上，施工完成2d后再将吊筋和槽钢撤去。

5 质量控制

5.1 搅拌桩质量控制

为保证搅拌桩墙的连续性和防渗效果，三轴搅拌桩采用套接一孔法施工。由于吹填砂层含水量较大，部分水泥浆顺着潮水导致的水头差渗入砂层，导致桩身水泥浆实际水灰比有所提高，降低了桩身水泥的掺量。为此项目实际施工时候参照试桩取芯结果，在吹填砂层喷浆时降低水灰比，增大水泥用量15%，穿过吹填砂层后进入粉质粘土再适当增大水灰比，防止土层中存在较大的土块影响搅拌桩质量[4]。

5.2 型钢定位控制

采用拉线方法安设定位型钢，沿型钢长度方向每隔2m在型钢两侧对称插入长50cm的Φ10钢筋限制型钢的横向移动。通过钢卷尺测量H型钢到定位型钢的距离确保型钢中心与设计桩中心一致，用槽钢穿过H型钢顶部开孔，并将槽钢固定在定位线上与定位型钢相互垂直，在H型钢定位安放过程必须保证性定位型钢的稳定性。

施工顺序见图3。

图3 施工顺序示意图

6 基坑监测

根据设计要求在基坑顶埋设56个监测点：

(1)基坑沉降变形量最大累计沉降量为2.3mm，日均变形量为0.03mm；

(2)基坑水平侧移变形量最大累计侧移3mm，日均侧移量为0.04mm。通过检测数据可知，在基坑检测阶段内日均变形速度≤0.04mm/d。基坑开挖未出现滑坡，支护垮塌等事故，周边管线无损坏，周边建筑地板未出现裂缝和建筑整体未出现倾斜，周边地面未出现沉陷。

7 结语

SMW工法在我国已经使用了二十几年，该工法减少了挤土效应、减少泥浆排放、降低资源消耗，对我国建筑资源的循环利用及可持续发展具有重大意义。作为施工过程的实施者，应该在施工过程中总结各种工况下的施工控制措施，进一步加强防范施工过程中容易出现的施工质量问题，减少施工质量事故，减少经济损失。通过工程实践对目前的施工工艺进行大胆创新，推动SMW工法的普及应用。作为研究人员应进一步完善SMW工法的理论分析模型，最大程度地模拟现场实际受力情况，增强对工法可靠度的控制。

[1] 王俊平.SMW工法桩在地下工程中的应用[J].科技信息，2008(01)：104-105.

[2] 张义龙.SMW工法桩在软土地基的施工应用和质量控制[J].工程技术，2015(41)：162-163.

[3] 韦明嵩.SMW工法桩在深基坑围护中的应用[J].江西建材，2015(11)：88-89.

[4] JGJ/T199 - 2010 型钢水泥土搅拌墙技术规程[S].中华人民共和国住建部，2010(10).

Application of Soil Mixing Wall in coastal Foundation Supporting

QIUJianwei1，2

(1.Fujian Yongqiang Geotechnical Co., Ltd.,2.Geotechnical and environmental enterprise engineering technology research center of Fujian, LongYan 364000)

This article combined with the Xiamen City,a foundation pit supporting engineering examples,according to the engineering geological conditions and the economic comparison to determine the project foundation pit support form.Combined with the key and difficult in the construction process,introduces the SMW method in the excavation engineering,prevent sand gushing and determine the key technology of water cement ratio of cement slurry.

Soil Mixing Wall;Foundation Supporting;Sand gushing;Water cement ratio

邱建伟(1989.12- )，男，助理工程师。

E-mail:yqytqjw@163.com

2016-09-08

TU4

A

1004-6135(2016)12-0056-03