SMW工法桩结合重力式水泥土墙复合基坑支护技术的应用

2020-09-02珠海市第二城市开发有限公司井长富

中国建设信息化 2020年15期

文｜珠海市第二城市开发有限公司井长富

一、引言

我国近年来建筑业得到快速增长，离不开大量建筑施工新工艺、新技术的应用大力开展，SMW工法桩集合重力式水泥土墙复合基坑支护工程作为重要的施工技术得到建设各方的高度重视，SMW工法能较好地达到基坑支护效果成为重要施工技术应用之一。

二、工程概况

国家新能源汽车动力电池及电驱动系统质量监督检验中心（广东）项目位于珠海市金湾区三灶镇机场西路东侧、机场高速西侧、金海岸大道北侧，项目总建筑面积约49529.0m2，其中1#楼地上14 层地下1层总建筑面积35483.0m2（地上27523.0m2，地下7960.0m2），2#楼地上2 层地下1 层总建筑面积7827.0m2（地上7047.0m2，地下780.0m2），3#楼地上2层总建筑面积6219.0m2（地上6219.0m2，地下750m2）。

三、基坑支护设计

3.1 基本设计参数

本项目基坑坑底面积约9379.3m2，坑底周长约484.1m，基坑开挖深度2.30～6.85m。基坑支护采用重力式水泥土墙+SMW工法桩+桩顶放坡+坑底水泥搅拌桩局部加固的复合式支护形式详见（图1），具体支护参数如下：

（1）放坡开挖：放坡坡度为1∶1。坡面打土钉φ20，长度L=1.0m，间距1.5m，坡面挂网喷射砼 C20 厚100mm，钢筋网规格Φ8@200×200，泄水管设置间距为2000m。

（2）SMW工法桩：三轴水泥搅拌桩设计直径850mm，间距600mm，桩长21.0m；H 型钢采用Q235B H 型钢，规格为700mm×300mm×13 mm×24 mm，长度21.0m。

（3）重力式土墙水泥搅拌桩：直径800mm，间距600mm，桩长15.0m；水泥搅拌桩施工完成后立即插入钢管，钢管规格为φ=114mm，δ=3.5mm，L=6.0m。

（4）坑底加固水泥搅拌桩：直径800mm，间距650mm，桩长6.0m。

（5）压顶板：采用C20混凝土浇筑，厚度300mm，在水泥搅拌桩上植入20L=1000mm 插筋，与插筋相连接。

3.2 设计优点

本项目基坑支护使用SMW工法桩结合重力式水泥土墙主要有以下优点：

（1）基坑无需大量支护和拉锚体系，便于施工现场大量基坑土方的开挖和运输，能够节省一定的工期。

（2）SMW工法桩和水泥土挡墙中水泥搅拌桩咬合搭接的应用既可以实现基坑挡土，又可以实现基坑地下水的防渗漏功能，同时型钢后期可以实现回收再利用，一定程度上节约了项目建设成本。

（3）基坑支护施工期间不扰动临近的土地，大大降低了基坑开发时周边临近的既有房屋、道路及地下管线设施的下沉和位移风险。

（4）SMW工法桩与水泥土墙支护形式的复核应用，以及水泥搅拌桩咬合搭接的结合应用，提高了基坑支护的整体性抗侧向土压力能力，同时大大提高了基坑底周边基地的承载能力，从而很好的解决了单一支护形式所形成的支护弱点。

（5）由于水泥搅拌桩的施工特点，基坑支护施工时较其他支护形式大大较少了外运土量。

图1 支护剖面图

3.3 基坑支护施工

3.3.1 工艺流程图（图2）

3.3.2 基坑支护施工控制

在正式施工前进行搅拌桩试成桩试验，以水泥土施工后达到设计龄期28 天，且早强为原则，确定水泥掺入量，外加剂的类型，以及确定三轴搅拌桩在本工程的适用性。

（1）测量放线

①用计算机复核每个桩位坐标。

②采用全站仪对每根桩孔进行放样。

③检查与设计桩位坐标一致后，报监理单位复测，复测合格后，方能开始灌注桩施工。

④对基坑施工中易出现变形的重点部位采取严密的监测措施，并及时做好现场记录工作，监测结果及时向建设各相关单位进行反馈。

（2）开挖沟槽

根据基坑围护边线用挖机开挖搅拌桩沟槽，如有旧基础等障碍物，可开挖导槽换填，槽深宜穿过障碍物，一般槽深为1.0～1.5m，槽宽宜比设计宽度增加0.6m。

（3）桩机准备移位开机

桩机进场后调整好平衡后，测量桩机垂直度，移动到支护设计要求指定位置，发现导致不平衡位置杂物及时清除，保证桩机作业在平整的场地实施。

（4）制备水泥浆

现场桩机的水泥采用42.5R 普通硅酸盐水泥，水灰比1.0，注浆压力为0.3～0.8MPa，水泥掺入比为20～25%。

（5）型钢现场焊接操作

①型钢施工前要有相应加强受力措施，针对用机械吊出型钢后可能出现顶端部应力受力过大情形，提前焊接两片强化钢材腹板保证受力均衡有效性。

②针对本项目中施工现场的型钢采用的规格为H700×300×13×24mm，使用H型钢除锈机进行现场除锈工作，在晴朗干燥天气中对除锈完毕的型钢及时在其外表涂上厚度至少1mm 以上的减少摩擦力特殊防护涂料，涂料在现场实施中要保证均匀性和一定的厚度，降低型钢入土摩擦力。

（6）搅拌注浆

①搅拌下沉至设计深度，喷浆提升，重复喷浆搅拌下沉至设计深度，再搅拌提升至孔口。

②施工搅拌轴转速宜为中档，提升速度为0.8～1.0m/min。

（7）型钢插入（仅SMW工法桩）

①SMW工法桩实施插入前控制在水泥混凝土时间为初凝，注意控制好型钢插入前的垂直度，现场控制垂直度使用精度较高的经纬仪双机同步进行校核，导向架要保证型钢定位的精确性。

②型钢顶部端头标高由高精密的构件实施严格控制，在现场插设型钢过程中，吊直型钢，型钢直接使用专用机械插入至设计要求深度，深度要达到与三轴搅拌桩等长，压沉过程中若发现未达到设计要求值，应进行振动下沉方式进行。

（8）H 型钢桩的拔除操作

①待基坑工程完工，并回填土方后，即可以开始拔桩，拔桩时要注意拔桩的速度及桩拔除后孔洞的处理，为了防止不均匀沉降而影响质量，计划对桩缝用高压旋喷进行孔洞灌浆处理，桩拔除后及时清理外运，做到现场干净。

②SMW工法桩中选用振动锤拔方式，通过外部强力对土体的振动方式，强力振动降低内部土质摩阻力拔桩方法对H 型钢桩进行拔除。

四、施工控制要点

4.1 水泥搅拌桩施工要点

（1）现场测量人员对水泥搅拌桩的施工桩位进行二次复核，对水泥搅拌桩位作好保护标志并有严格的保护措施。

（2）水泥搅拌桩实施作业之前通过项目部技术负责人对现场桩施工班组进行技术交底，要求施工班组根据试验桩的相关指标实施作业，技术指标必须符合试验桩要求不能随意修改参数。现场作业过程中一旦出现可能影响到技术指标的计量器具、机械设备的更换情形，需要及时向建设单位负责技术工程师、监理工程师提出书面报告，经过重新进行试验桩确定后技术指标再进行水泥搅拌桩施工。

（3）实施水泥搅拌桩施工过程中要注意与试验桩的技术参数进行对照检查，详细真实记录水泥浆输浆量、桩钻入、提升的速度值、桩压力等技术指标，每一条桩均有对应的真实记录，禁止任意涂改参数，作为水泥搅拌桩质量重要参照依据。

（4）选用的水泥的体积安定性、细度、强度要符合规范标准，存放在干燥地方。

（5）水泥搅拌桩技术要求高，对质量把关较严格，现场作业中质量员、技术管理人员要对水泥浆喷入和停止喷浆时间严格控制，桩机钻入深度、钻进时的垂直度进行严密的监测。

（6）搅拌桩作业前机械设备做好维护保养，现场搅拌桩过程中配备专业电工、机械维护人员对施工用电和搅拌桩机械设备进行认真监测，保障喷浆使用的水泥供应量连续性。出现喷浆供应临时中断时，桩机钻头往断浆下方钻入至少0.5m 等待砂浆重新供应后再提升。喷浆中断时间超过6h 时，搅拌桩需要实施补桩。

（7）水泥搅拌桩喷浆量实施前进行复核计算，对施工用量和设计用量进行对照，作业过程中对施工使用量进行对比，施工用量不足时要多次进行原有桩位重新钻进，并严格真实记录每一枝水泥搅拌桩喷浆使用量，及时进行施工和设计用量技术性对比，发现使用量相差较大时及早采取解决措施。

（8）水泥搅拌桩钻进过程中，钻头进入土体可能遇到岩层、硬质石头等对钻头易产生磨损物质，在班组作业交接前对钻头的叶片进行详细检查，清理杂物，注意检查钻头磨损量要在标准范围值内。

（9）对照复核地质勘察资料，根据基坑支护施工中土体含水量探测值，水泥搅拌桩施工喷浆用量进行合理调节。

（10）针对水泥搅拌桩完成后的强度、长度、搅拌均匀度等技术指标进行质量检测，选择多种检测方式进行以保证桩质量，轻便触探方法使用时要注意保证穿心杆的垂直度，触探位置选择距离桩心中间2/5 桩径部位。钻孔抽芯法使用较常见，通常抽取比例2%，对桩身整体质量、桩身连续程度均能较好地检测出来，由于钻孔人员技术水平对取出的芯样的无侧限抗压强度有直接影响，需要选择经验丰富的检测人员实施操作。

4.2 SMW工法桩型钢施工要点

（1）H 型钢加工：提前加工焊接校正，加工长度应超过冠梁不少于50cm；注意要对生锈的型钢及时处理并涂上减少摩擦力的材料，仔细均匀地涂抹在型钢表面，厚度控制在1mm 以上。

（2）H 型钢打设：采用自行振动式振动锤专用机械插打，按照导梁上起始H 型钢定位；H 型钢桩夹桩龙口在打桩机变幅范围内衔桩，夹住入龙口，并将桩夹紧，带好保险，起吊打桩锤，起吊H 型钢，调整桩的垂直度或倾斜度，精确定位，校对桩的垂直度或倾斜度，载桩到位，误差控制在误差范围内沉桩；先轻锤轻击，待桩入一定深度后，再重锤重击，直至设计高度；测量桩的偏位置及标高；做好沉桩记录，依次吊H 型钢桩、H 型钢桩到位。

（3）H 型钢拔除：工程完工后，并回填土方后，即可以开始拔桩，拔桩时要注意拔桩的速度及桩拔除后孔洞的处理，为了防止不均匀沉降而影响质量，计划对桩缝用高压旋喷进行孔洞灌浆处理，桩拔除后及时清理外运，做到现场干净。