浅析深基坑支护工程SMW工法桩施工质量控制

黄 诚

（福建建工集团有限责任公司，福建 福州 350000）

0 引言

随着城镇化步伐不断迈进，地下空间开发更加深入，特别是施工场地狭窄、地质条件复杂和距离周边建筑较近等情况下的深基坑支护方式选择极为重要，基坑支护方案合理性不仅影响基坑支护工程的造价与安全，还影响基坑周边建筑安全与正常运行。SMW工法桩是指采用三轴水泥搅拌桩机在测放好的桩位上进行开钻，当钻头钻至设计标高时，通过灰浆泵将水泥浆液喷入周边土层中，经过钻头的搅拌和提升形成水泥土桩，根据施工情况采取合理的套打成孔工艺，将各个水泥搅拌桩连成整体的止水帷幕[1]。采用振动锤将H型钢插入水泥搅拌桩中变成复合桩形式，该桩型吸收了H型钢的强度和水泥搅拌桩的出色止水效果等优点，从而形成型钢水泥土挡墙，起到类似地下连续墙的作用。SMW工法桩具有施工速度快、对周边环境影响小、挡水防渗性能好和造价低等优点，在复杂深基坑支护中得到广泛应用，其适用于黏土、淤泥、素填土和砂性土等地质的软土，根据基坑深度和支护需求可以配合设置内支撑，结构强度可靠，经济效益良好，具有较大的发展前景。

1 工程概况

仓山区社会福利中心位于福州市仓山区建新镇，由综合文化活动中心、社会福利中心和门卫等组成，总建筑面积为21784.31m2，综合文化活动中心为地上6层，建筑高度25.4m；社会福利中心为地上9层，建筑高度35.9m；门卫为地上1层，地下室为1层，结构形式为框架结构。施工场地高程略有起伏，地面高程为6.56~7.66m。施工场地南侧为市政道路，西侧为花溪南路，东侧为东岭路，北侧为内河，在东南侧路面下埋设有电力、给排水和通信管线，管线埋深为0.80~2.00m，施工场地周边环境十分复杂。基坑开挖深度最大为8.5m，侧壁安全等级为一级，出于周边市政道路及地下管线的沉降与水平位移变形控制的考量，本工程基坑支护方式采用SWM工法桩+锚索，确保基坑施工安全性。SWM工法桩的直径为850mm，套打搭接宽度为250mm，搅拌桩桩长为17m，插打的H型钢截面尺寸为HN700mm×300mm，插二跳一，插打间距为0.6～1.2m；锚索由3束钢绞线组成，钢绞线直径为15.2mm，长度为20～22m，设置间距为1.2m，锚索设置2道。

2 工程地质与水文情况

2.1 地质情况

基坑所处位置的岩土层地质情况如表1所示。

表1 岩土层地质情况表

2.2 水文情况

在距离施工场地约180m位置为乌龙江，江面宽广，江浪较大，最大潮差为23m。施工场地北侧20m位置为内河，河宽8～10m，深度为2.6～5.3m。施工场地实测稳定水位埋深为1.2～3.3m，水源补给主要来自周边的乌龙江和内河的地下渗流和上层降雨形成的滞水，其中含泥细砂层的透水性中等，水量较为丰富。

3 施工质量控制难点

（1）基坑开挖底部的土质主要为含泥细砂，而本工程的地下水位相对较高，坑底在承压水作用下很容易出现流砂现象，基坑开挖过程中采取一定降水措施，使得内外地下水存在压力差，这对SMW工法桩的施工质量要求更高，一旦套打连接不紧密，将可能出现管涌现象，这将极大地影响周边建筑与管线的安全性。

（2）水泥土28d无侧限抗压强度设计要求≥1.0MPa，而浆液水灰比设计为1.5～2.0，鉴于水泥土在较深深度的离散性相对较大，而含泥细砂层较深，这对水灰比选择和施工方法提出更高的要求。

（3）该工程表层土相对松软，导向轨设置容易出现位移现象，轴线控制难度较大。

（4）该工程地质较为复杂，搅拌桩成桩时垂直度偏差与桩身均匀性难以得到一定的保证，而桩身垂直度将直接影响到后续H型钢的插入施工，如何保证桩身垂直度成为摆在管理人员面前的一道难题。

4 深基坑支护工程SMW工法桩施工质量的控制

4.1 组建SMW工法桩质量控制小组

根据基坑周边环境情况和工程特点，工程部组建以项目经理为组长，总工程师为副组长，施工管理人员为组员的SMW工法桩质量控制小组，明确SMW工法桩的质量目标为合格，要求所有组员按照岗位职责来划分自身的质量目标。通过召开SMW工法桩工艺流程培训会议，加强施工管理人员对SMW工法桩施工方法的认识与了解，为他们补充专业理论知识，增强其质量意识，使工程管理水平提高一个层次。通过观看SMW工法桩基坑支护相关视频，对该工艺施工的质量缺陷有了直观的认识，从而针对性地制定质量控制点。要求管理人员严格执行项目部质量管理规章制度，加强各道工序的质量检查与监督，使SMW工法桩的施工质量符合设计和规范要求。

4.2 加强主要材料质量控制

SMW工法的主要材料是水泥和H型钢。水泥采用P·O42.5，水泥进场应检查其出厂时间和有无硬块与潮湿，按照规定抽样复试，待复试合格方可投入使用。水泥应具有合格证与检验报告，水泥相关指标应符合设计要求[2]。H型钢应有质量合格证，材质符合设计要求，表面无锈迹和扭曲，H型钢应根据施工要求分段加工与焊接，采用坡口焊接方式，插打时要求相邻2根H型钢接头焊缝应错开1m，焊缝应饱满，焊接质量等级为二级，H型钢长度应满足设计要求。

4.3 加强水泥浆制备质量控制

为了防止出现水泥土的强度无法达到设计要求，通过试桩和实验室室内水泥土试验等方法来确定水泥浆的水灰比，通过不同工况下的多种试验结果，管理人员综合分析与比选后最终决定水泥浆水灰比取值为1.5。水泥浆制备采用全自动拌浆装置，只要设定好水灰比即可自动称量下料搅拌，浆液经过密网过滤后排入储浆桶待用。为了后续H型钢能够顺利地插入搅拌桩，在水泥浆中掺入1%膨润土，使水泥土的凝固时间适当延长和水泥土的和易性更好。

4.4 导向轨施工质量控制

根据工艺流程开挖导沟，导沟开挖应平整，为了更好地控制SMW工法桩的轴线方向，在导沟上设置导向轨，将规格为0.2m×0.2m的型钢布置在导沟的短向位置，型钢长度为2.5m，根据地质情况和桩机型号可以确定短向型钢的安装间距为6m，而桩机行走将不可避免地出现振动，为了防止导向轨出现偏移情况，在型钢双侧各插打2排钢钎，并将钢钎与型钢进行焊接，确保型钢固定牢固[3]。在短向型钢上面纵向安装2根尺寸为0.3m×0.3m的型钢，型钢长度为12m，上下型钢以双面满焊方式固定牢固形成定位导向轨，接着根据H型钢的插打间距在导向轨上安装定位卡，确保H型钢插打位置的准确性。

4.5 水泥搅拌桩施工质量控制

在桩架上正对着钻杆方向悬挂1个线锤，在与悬挂线锤垂直方向的地面上悬挂另1个线锤，钻杆垂直度偏差≤0.5%，钻头对准桩位即可下沉切土搅拌，下沉过程中应时刻关注垂直度偏差情况，发现超标应立即纠正，防止出现斜孔导致后续H型钢无法插打[4]。待钻头下沉到设计标高时即可停止钻进，不断地喷浆与搅拌，持续时间2min，然后不断搅拌和提升到桩顶后再次循环下沉、喷浆、搅拌与提升，成桩施工工艺为“两喷两搅”。水泥搅拌桩施工时应严格控制轴线位置与标高，根据量测好的桩位标高计算出入土深度，当桩架上的刻度线达到设计值时即可喷浆搅拌[5]。喷浆压力、钻进速度、输浆量、原位搅拌时间、水泥掺量、提升速度和喷浆与搅拌次数等施工参数应严格按照试桩确定标准执行，确保桩身水泥土均匀性。为了防止断电造成喷浆中断而影响搅拌桩质量，施工现场应预备柴油发电机，一旦断电应马上发电进行喷浆，钻头应下沉到断浆面以下0.5m后再恢复喷浆和搅拌。管理人员应加强喷浆量和提升速度等过程质量检查，尤其是水泥掺量应满足设计要求，确保桩身水泥土强度能够满足设计要求。

4.6 H型钢插打质量控制

H型钢进场验收合格后应按照插打位置进行堆放整齐，H型钢上应涂刷减摩剂，从而让H型钢顺利地插入搅拌桩中。采用橡胶皮对定位卡四周进行保护，从而防止因定位卡与H型钢之间摩擦导致减摩剂损失，从而影响到插打效果。定位卡的轴线位置与标高应复核准确无误，定位卡的中心就是桩位位置。采用振动锤来插打H型钢，应保证型钢垂直插入[6]。由于地质中存在砂层，而水泥浆容易在砂层中快速渗透与凝固，因此，应严格控制H型钢插打时间，要求在搅拌桩成桩后0.5h内完成，防止水泥土强度过高无法插入型钢。H型钢插打完成后应复核桩顶高程，为了防止型钢下沉，采用定位卡和吊筋固定型钢。

4.7 细节处理的质量控制

搅拌桩直线方向上进行套打时，采用跳槽式双孔复搅方法，如图1所示，该套打方法能够有效地保证止水帷幕的连续性。在转角部位套打形式为单侧挤压方法（如图2），即通过单孔复搅来实现连接，使搅拌桩的垂直度能够得到有效的补正。如果因不可抗力因素导致出现了施工冷缝，应在该位置补打素桩，从而弥补止水帷幕的连续性，确保搅拌桩的止水效果。

图1 跳槽式双孔复搅方法

图2 单侧挤压方法

5 结束语

综上所述，该工程针对地质及周边环境的复杂性采取多项SMW工法桩施工质量控制措施，采用钢钎对导向轨进行加固，采用吊筋辅助固定H型钢，在水泥浆中掺入膨润土，根据各项试验数据来确定水灰比，严格按照试桩方案确定的标准对搅拌桩进行质量控制。水泥土28d无侧限抗压强度值为1.2～1.5MPa，满足≥1.0MPa的设计要求，H型钢插打后桩顶高程一致，整齐美观。SMW工法桩施工连续未出现施工冷缝，形成较为完整止水帷幕，基坑开挖后，基坑侧壁未出现渗漏和管涌现象，基坑监测数据均在规范允许范围内，基坑稳定可靠，SMW工法桩的施工质量控制效果显著。