浅谈SMW工法桩施工技术质量控制

刘永军

摘    要：近年来随着城市建设步伐的加快，城市平行交通不能满足车辆的通行，因此，为了缓解交通压力，在城市繁华地段十字路口设置地下穿越通道势在必行。与传统的钢板桩、地下连续墙、钻孔桩施工相比，SMW工法桩具有施工工期短、对周围环境影响小、造价低等优势。本文通过对银川市亲水大街下穿隧道SMW工法桩施工实例，从施工准备、搅拌桩施工、H型钢施工、基坑降水、监控量测、基坑开挖与支护等方面进行具体分析，结合工程实例重点分析SMW工法桩在城市下穿隧道施工中的应用。

关键词：SMW工法桩;施工技术质量控制

1  工程背景

该下穿隧道工程位于银川市沈阳路与亲水大街交叉路口处，隧道暗埋段长度为217m，隧道宽度29m。隧道主体结构采用明挖顺作法施工，基坑深8.59m～11.63m。围护结构采用SMW工法桩Φ850@600，内插型钢（H700×300×13×24mm），型钢隔一插一;墙顶设置钢筋混凝土冠梁（1100×800mm）冠梁转角处设板撐并配筋加强。隧道基坑视开挖深度竖向设置2-3道钢管支撑，支撑采用三道Φ609钢管支撑，第一道支撑撑在冠梁上，其余支撑撑在钢围檩上，钢围檩均采用2根工45c组合型钢。降水井布置间距沿隧道纵向约18m/个（同侧），横向间距15m，交错布置，主体结构施工中地下水位保证降至基底下2.0m。

2  SMW工法桩施工环节质量控制

2.1  施工准备

依据设计图纸和相关技术标准与规范、本工程地质资料和水文地质资料以及亲水大街和沈阳路周围建筑物、构筑物和地上、地下管线的具体资料。按照实施性施工组织设计编写施工操作规程，对临近基坑周边亲水大街和沈阳路的建筑物、构筑物和地上、地下管线进行详细调查，并制定监控和保护方案，提前做好监测点的布设、检测及初始数据收集记录。依据工程进度安排和施工工艺要求充分做好施工人员、材料和机械的调配。

2.2  SMW工法桩施工要点

（1）SMW工法桩采用Φ850@600mm，内插型钢（H700×300×13×24）型钢，水泥强度等级42.5级，单位被搅拌土体中水泥掺量大于360kg/m3，水灰比1.5～2.0，并在水泥浆液中掺5%膨润土，按套接一孔法施工。加固土体28d无侧限抗压强度标准值不小于1.2MPa，墙体渗透系数小于1.0×10-7cm/s。

（2）在SMW工法桩正式施工前，应按相关规范要求要求进行试成桩，确定实际采用的水泥浆液水灰比、成桩工艺和施工步骤。SMW工法桩的成桩工艺应保证水泥土强度、防水要求和型钢较易插入的要求。

（3）搅拌桩桩体垂直度不大于1/200，桩位偏差不大于50mm，桩径允许偏差±10mm，桩底标高允许偏差+100及-50mm。

（4）为保证型钢准确位置，本工程制作了相应的型钢定位导向架和防止下沉的悬挂构件。

（5）SMW工法桩施工时应保持桩机底盘的水平和立柱导向架的垂直，成桩前应使桩机正确就位，并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1/250。

（6）本工程位于黄河冲积平原Ⅲ级阶地，地层岩性主要以人工填土、细砂等为主。因此，应严格控制搅拌机搅拌下沉和提升速度，宜控制在0.5～1m/min和1～2m/min，并保持匀速下沉或提升。搅拌提升时不应使孔内产生负压造成周边地基沉降，尤其注意保护右侧地下管廊，随时关注检测数据;依据成桩工艺、水泥浆液配合比、注浆泵的工作流量准确计算下沉和提升速度值，搅拌次数或搅拌时间应确保水泥土搅拌桩成桩质量。

（7）指定专人按水泥浆液的设计配比与搅拌机操作规定拌制水泥浆液，并通过滤网倒入具有搅拌装置的贮浆桶或贮浆池中，以防浆液离析。施工过程中搁置超过2h以上的拌制浆液，应作为费浆处理，严禁再用。

（8）施工时如因故停浆，应在恢复压浆前将搅拌机提升或下沉0.5m再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。

（9）在无特殊情况下，搅拌桩施工必须连续不间断进行，桩与桩的搭接时间小于24h，若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌速度保证搭接质量。若因时间过长无法搭接或搭接不良，应作为冷缝记录在案，并经监理和设计单位认可后，采取在搭接处补做搅拌桩或旋喷桩等技术措施，确保搅拌桩的施工质量。

（10）当班质量员应填写每组桩成桩记录及相应的报表。

（11）在H型钢施工前，必须对型钢进行外观检查，凡是变形扭曲严重的、外表有明显裂纹的、锈蚀严重的H型钢均不能在SMW围护结构中使用。本工程型钢插入深度有15m、18m和21m三种规格，现场备存型钢长度有6m、12m两种规格，故需要采用分段焊接，分别焊接为12+3、12+6和12+9三种组合方式，现场焊接采用坡口焊等强焊接; H型钢在插入前均匀涂抹减摩剂，厚度不小于1mm。

（12）型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查垂直度，接头焊缝质量并确保满足设计要求。本工程型钢插入主要依靠自重插入，个别插入困难地段采用液压钳振动锤下沉到位。

（13）在型钢的插入前，再次检查定位导向架，并用两台经纬仪双向校核型钢插入时的垂直度，型钢插入到位后用悬挂构件控制型钢顶标高，并应将已插好的型钢连接起来，防止在施工下一组搅拌桩时，造成已插好的型钢移位。

3  冠梁施工

围护桩施工完成后，即可进行冠梁施工，冠梁施工前应破除桩头，将浮浆清除干净，破至新鲜混凝土面且高于桩顶标高2-3cm，并用水将桩头冲洗干净，不得有残渣。用砂浆对桩顶进行找平，高程误差控制在±1cm之内。严格按照施工图纸和规范要求绑扎钢筋和模板，严格控制保护层厚度。

4  降水施工

本工程地下水位高，开挖地层自稳性差，同时该地层具有透水性好、富水性好、涌水量大的特点，严重影响土方开挖施工。因此为了以提高土层的水平抗力，防止开挖面的土体隆起和保证基坑干开挖施工的顺利进行;依据地质水文条件，本工程采用深管井点降水方案，降水井布置间距横向15m/个;沿隧道纵向18m/个，交错布置，管井伸入底板以下5m。管井开孔直径700mm，井管采用Ф400的钢筋笼，镀锌铅丝包网，外裹一层尼龙网。井管外150mm厚及井底500mm高度内充填粒径3mm～15mm圆形、亚圆形砂卵石滤料，井口1500mm深用粘土回填夯实。

5  監控量测

本工程主要监控量测的内容有：地下管廊水平和垂直位移、围护结构检测、钢支撑监测和地表沉降检测等。

（1）围护结构每个拐角处必须布点，围护结构标准段按不大于20m间距对称布点。沿基坑长边布置5～7个测点，基坑短边中部各设一个测点。沿基坑两侧、距围护结构1.5m左右设水位监测孔，设于隧道结构两头及中部，以监测基坑开挖对地下水的影响。（2）钢管支撑轴力监测，与围护桩变形设在同一监测断面处，断面位置竖向支撑均设测点，每层布置3个。（3）地表沉降监测，沿基坑周边布置3道，第一道距基坑周边3.0m，第二道距离第一道周边3.0m， 第三道距离第二道周边3.0m，每道测点间距20m。（4）围护结构侧向土压力监测，测点间距15m～20m，竖向间距3m～5m。

6  基坑开挖与钢支撑施工

6.1  基坑开挖

（1）隧道主体结构基坑长度为217m，本工程采用分段分层（每层深度为2.5m）开挖，分段与主体结构分块对应。（2）基坑开挖采用挖掘机配合人工开挖的方式，首先整体开挖第一层土方至第一道钢支撑以下0.5m，进行第一道钢支撑的施工，支撑施工完成后，由西向东进行第二层土体的拉槽开挖。每次开挖深度不超过2.5m。横向先中间拉槽开挖，拉槽开挖两侧按1：1放坡，随后依次开挖两侧土体，每次开挖两侧均留2m宽平台，利用两侧土体平台进行网喷施工。（3）基坑开挖应在距基底设计标高0.3m时停止开挖，待下一工序开始前继续人工挖除剩余土方，避免基底长时间暴露。（4）在土方开挖过程中，现场加派专人人员进行观察和监控量测工作，以便发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖程序。

6.2  钢支撑施工

钢支撑作业顺序：钢支撑及围檩的加工制作→三角托架的架设→钢围檩的安装→焊接支撑托架→钢支撑架设→预应力施加→防脱装置安设。

7  网喷混凝土施工

根据设计图纸，该下穿隧道对桩间土体进行喷射C25混凝土支护，桩间喷射厚度100mm。第一层土方开挖完成后，人工对开挖面进行修整，剔除桩间土体，喷射混凝土;初喷完成后，按照一定的间距安装金属膨胀螺栓，将网片钢筋与其焊接牢固，然后网片外侧再附压筋，提高网片整体稳定性，最后复喷混凝土至设计厚度。随后依次开挖第二层、修整、剔除、初喷、挂网和复喷。直至开挖喷护至设计标高。

7.1  网喷混凝土施工工艺流程

本工程采用潮喷机进行喷射施工。按照实验室出具的配合比，把喷射混凝土用的原材料输入搅拌机，混合拌制成混凝土，送入喷射机料斗，喷射机活塞将混凝土送入混合室，与压缩空气和速凝剂等外加剂混合后进入喷射管，从喷嘴喷射到受喷面。

7.2  喷砼施工注意事项

（1）喷射机安装好后，先注水、通风、清洁管道内杂物。同时用高压风吹扫受喷面，清除受喷面上的尘埃。（2）喷射混凝土的喷射路线应自下而上，呈“S”形运动;喷射时，喷头作连续不断的圆周运动，并形成螺旋状前进，后一圈压前一圈三分之一。（3）喷射施工时，由专业试验人员负责喷射混凝土的配合比与现场控制，由专职安全人员负责现场安全事项，喷射施工前先进行试喷，试喷合格后再投入喷射施工，并按规定取样喷射大板，制作检验试件。

8  安全注意事项

（1）加强施工过程中的降水，降低基坑侧压力，确保水位降至基底以下2000mm;降水井外露部分做好标识，土方开挖机械作业施工过程中避免损坏降水井。（2）严格按照分层对称开挖、先撑后挖、杜绝超挖的原则施工，及时施做防护结构，开挖至基底时及时施做垫层混凝土。（3）在钢管支撑施工时，现场派驻专人安全管理人员进行全程盯控施工，严格控制支撑的施工质量，严格按设计要求施加相应的预应力，确保围护体系受力可靠。（4）安排监控人员，每天定时2次监控量测，在开挖土方后加强监控量测频次，及时整理和分析施工信息，确保施工的安全和各保护对象的变形在允许值之内。（5）在隧道基坑四周用设置1.2m高防护栏进行围护，并涂刷醒目标记确保施工安全，现场配备安全消防器材。（6）制定专项防涌水、涌砂、支撑失稳和边坡失稳等应急预案，并定时进行预案演习。

9  结束语

通过实践证明，SMW工法桩具有工期快、造价低、H型钢可以回收再利用、对周围建筑的扰动小等特点，但在支撑体系中，围檩的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大，目前普遍存在对型钢围檩制作不规范、认识不足的现象，造成安全隐患，所以在实际施工中一定要控制好每道工序的施工质量。

参考文献：

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[4] 银川市沈阳东路（亲水大街-京藏高速）快速通道工程 亲水大街隧道工程围护结构施工图.

[5] 饶凌勤.浅析SMW工法桩在工程深基坑加固中的应用[J].福建交通科技，2017（4）：147～149.

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