SMW 工法的在深基坑围护中的实际应用分析

石波

上海森信建设集团有限公司 上海 200000

引言

基坑工程是建设项目的重要基础，城市建设各种基坑围护形式越来越多，常见的基坑围护有土钉墙、钻孔灌注桩、地下连续墙、SMW工法桩等形式。本文结合上海某学校改扩建工程，对SMW工法桩工艺的实际应用进行探究。

1 SMW工法桩工艺概述

SMW工法以多轴型钻掘搅拌机对基坑进行钻掘，同时利用钻头处喷出水泥系强化剂而与基坑土搅拌混合，并在未凝结的水泥土混合体中插入H型钢或钢板进行应力增补。

2 SMW工法深基坑支护工程的应用

本文以SMW工法桩工艺在上海某学校改扩建工程中的实际应用，对SMW工法桩工艺进行探究。

2.1 工程概况

上海某学校改扩建工程需新建教学综合楼、礼堂、食堂及体育馆等构筑物，局部新建1层地下室，并挖掘电梯井，工程项目临近居民小区且进出场道路较狭小，需确保施工对周边环境影响较小[1]。

经工程勘察，项目基坑工程影响范围内的土层以黏质粉土、灰色黏质粉土夹淤泥质粉质黏、灰色砂质粉土、灰色淤泥质黏土、灰色黏土、灰色粉质黏土为主。

2.2 基坑围护设计

2.2.1 围护方案选择。常用的基坑围护施工有地下连续墙、钻孔灌注桩、槽钢钢板桩、SMW工法桩等，不同施工方法适用环境不同。

表1 项目不同围护方案工艺特点分析

综上，项目基坑围护方案宜采用SMW工法桩施工工艺。

2.2.2 施工设计。工程基坑开挖面略呈正方形型，基坑围护结构设计采用SWM工法桩+一道钢管支撑的围护形式，围护工程由基坑围护支护桩、基坑支撑系统和支撑立柱共同组成围护结构。①基坑围护支护桩：设计采用Φ650＠450三轴搅拌桩，桩顶标高-1.65m，桩长14.4m，电梯井集水坑落深处桩长15m。在三轴搅拌桩中插入H500×300×11×18型钢，桩长12m，电梯井集水坑落深处桩长15m。型钢采用插一跳一的插入方式，电梯井集水坑落深处型钢采用插二跳一的插入方式。②基坑支撑系统：采用一道直径609×16mm钢管内支撑，支撑中心标高为-2.050m。单根钢管支撑预加轴力600kN。外围一圈设钢筋混凝土围檩，围檩顶面标高为-1.65m，截面为1100×800mm。③支撑立柱：立柱采用 H400×400×13×21型钢，桩顶标高为-1.355m插入深度为18m。

2.3 围护结构施工

2.3.1 工艺流程。施工工艺流程为：场地平整（障碍物清理）→测量放线→开挖沟槽→桩机就位→搅拌桩施工→桩机撤出。①场地平整：施工前场地平整，清除施工区域内的表层硬物，素土回填夯实并铺设钢筋混凝土道板，路基承重荷载以能行走30t及重型桩架为准。②测量放线：根据坐标基准点，按照设计图进行放线定位和高程引测。③开挖沟槽：根据基坑围护内边控制线。采用挖机开挖，并清除地下障碍物，开挖沟槽余土及时处理，以保证正常施工。④桩机就位：在沟槽垂直方向安置型钢导轨，用以固定桩机，桩机应平稳、平正，并用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度。⑤搅拌桩施工：三轴搅拌桩基坑进行钻掘，同时水泥胶合剂与基坑土搅拌混合，之后在未凝结的水泥土混合体中插入H型钢或钢板进行应力增补。

2.3.2 三轴搅拌桩施工。采用单排Ø650＠450三轴搅拌桩，止水帷幕采用一孔套接法施工，搭接形式为全断面套打的施工工艺进行施工。为保证三轴搅拌桩的质量，采用二喷三搅的施工工艺，桩体范围内要求做到水泥搅拌均匀。

在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近设置水泥筒仓，在开机前进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为1.5～2.0，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，浆液流量以浆液输送能力控制。拌制水泥浆液，开启空压机，送浆至桩机钻头，钻头喷浆下沉至桩底标高，喷浆提升至桩顶标高，钻头喷浆二次下沉、提升。

2.3.3 H型钢插入、回收。搅拌桩施工完毕后，吊机立即就位，准备吊放H型钢。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。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。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，则采取提升H型钢、重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度，并用经纬仪校核。

地下室结构完成并回填后，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。H型钢回收，严格控制减摩剂的涂刷质量，H型钢部分用泡沫将其与混凝土隔开，避免影响H型钢的起拔回收。

2.4 施工要点分析

2.4.1 搅拌速度控制。三轴搅拌桩施工采用两次搅拌工艺，下沉和提升过程中均匀喷浆搅拌，施工过程应严格控制下沉和提升速度。搅拌下沉速度宜控制在0.5～1.0m/min，提升速度宜控制在1.0～2m/min，在桩底2～3m范围内持续搅拌注浆。

2.4.2 注浆控制。①单桩注浆量控制：单桩注浆量通过单桩水泥用量来控制，根据计算确定的单桩土体体积，再根据土体体积确定单桩水泥用量，严格按照水灰比拌浆和注浆，从而保证单桩注浆量。②注浆均匀性控制：注浆均匀性通过注浆流量以及钻杆提升速度来控制。

2.4.3 施工冷缝处理。施工时，桩与桩的搭接时间不宜大于24h，若因故超时，搭接施工中须放慢搅拌速度保证搭接质量。若因搭接时间过长无法搭接或搭接不良，需在冷缝处外侧与隔水帷幕相切补做不少于三根搅拌桩，并在补做搅拌桩与原隔水帷幕接缝处两端各设置不少于两根搭接长度为200mm的Ø800旋喷桩进行封堵加强的技术措施，以确保搅拌桩施工质量以及止水可靠性。

3 侧向位移监测分析

项目基坑围护结构采用SWM工法桩+一道钢管支撑的围护形式，施工过程严格按照相关规范和施工组织设计进行施工。通常，基坑施工过程中，不可避免会出现不同程度的周边土体沉降和位移现象，为分析SMW工法桩施工工艺对周边土体影响，通过施工过程中在基坑四周围护墙体设置监测孔，对围护效果进行监测。

3.1 基坑变形监测

项目在地下管线，邻近建、构筑物、道路，围护体系等处布设监测点，对围护桩顶、立柱顶端、地下管线、周边道路及邻近建筑物的水平位移及沉降，围护墙身位移等情况进行监测，结果表明，SWM工法在基坑施工过程中，对基坑变形及渗水控制效果较好。

3.2 监测情况分析

根据现场施工记录情况和基坑监测结果，对上海某学校改扩建工程基坑变形情况仅分析，主要有以下几点：

3.2.1 在工程基坑围护工程施工完成后，项目围护墙体监测孔均监测出一定程度的水平位移，移动方向朝基坑内侧，位移程度均在标准限值内，对周边构筑物和工程影响在可控范围内。

3.2.2 根据监测的每日日交量数据情况，反映出围护墙体位移呈缓慢连续移动，无突变位移情况发生，属正常现象。

3.2.3 监测最大位移出现在围护顶垂直、水平位移，主要位移时间为基坑开挖和基底施工时期，表明该施工时间段对周边环境影响较大，出现沉降和水平移动。

4 结束语

本工程四周建筑距离基坑边均较近，尤其是北侧的人防出入口外墙距离基坑仅有2.5m左右。项目搅拌桩施工过程中，通过控制好施工速度、优化施工流程，减少搅拌桩挤土效应对周边环境的影响等措施，最大程度降低对周边建筑及管线的影响，施工监测结果表明，SMW工法桩施工工艺对周边土体扰动较小。