软土地层SMW 工法桩基坑支护施工技术

黄韶华

（福建巨岸建设工程有限公司，福建 莆田 351100）

0 引言

常规的基坑支护方式采用灌注桩+水泥搅拌桩或旋喷桩，但是灌注桩施工周期长，现场存在泥浆污染现象，造价相对较高，基坑整体抗渗性能效果不佳。而SMW 工法桩是在水泥搅拌桩中插入型钢， 使支护结构满足具有一定的抗渗性和刚度双重要求， 相比较于常规基坑支护而言，SMW 工法桩施工速度快、施工扰动小、止水效果更佳，基坑土方回填后，型钢还能拔出进行回收，降低了施工成本， 因此，SMW 工法桩在软土地层深基坑支护中有较好的应用前景。

1 工程概况

某项目地下室为1 层，层高4.5 m，结构形式为框剪结构。基坑开挖深度为5.7～7.8m，属于深基坑范畴，基坑安全等级为一级，基坑支护方式为SMW 工法桩+扩大头预应力锚索，SMW 工法桩采用桩径为850 mm 的三轴搅拌桩，布桩间距为600 mm，长度为19 m。

2 地质条件

深基坑所处位置的地质条件从上到下为：①杂填土，呈松散～稍密状态，层厚0.90～3.40 m；②粉质粘土，呈可塑状态，层厚0.90～2.80 m；③淤泥，强度极低，呈流塑状态，带腐臭味，层厚5.20～7.20 m；④中粗砂，呈稍密状态，层厚3.20～7.10 m；⑤淤泥质土，呈流塑状态，层厚3.60～7.30 m；⑥中粗砂，呈中密状态，层厚1.30～4.30 m；⑦圆砾，呈稍密状态，次圆形，风化程度为中风化，颗粒范围为25～70 mm，层厚0.90～5.80 m；⑧残积粘性土，呈可塑状态，层厚1.30～4.40 m。 根据地质报告可知水位埋深为1.50～3.80 m，基坑开挖应考虑降水问题，该工程地下水主要补给来自周边孔隙水和大气降水等水源，季节性影响较大，水位变化幅度约1.5 m 左右。

3 作用原理

SMW 工法桩是指将搅拌桩与H 型钢相结合的工法桩，水泥搅拌桩主要作用为止水，而H 型钢的主要作用为抵抗坑外土压力， 具有较大的刚度，该桩型就是结合两者的优势形成新的桩型[1]。 在测量放线准确的桩位上先行施工三轴搅拌桩，钻头不断切土下沉，达到指定高程时再喷浆与搅拌，使得水泥浆与周边土层形成水泥土桩，在水泥搅拌桩凝固前将H 型钢插入桩内， 从而形成了类似地下连续墙的带型钢的搅拌桩挡墙。

4 SMW 工法桩关键施工技术

4.1 工艺流程

SMW 工法桩的工艺流程如图1 所示。

图1 SMW 工法桩工艺流程

4.2 桩位测量放线

根据施工图纸中深基坑支护SMW 工法桩的布置情况，准确计算出搅拌桩的桩位坐标，采用全站仪测量放线出桩位， 并在桩位四周设置控制桩，尤其是在拐角或者转弯位置，要求桩位测量放线的偏差值控制在5 mm 之内[2]。 桩位复核无误后应上报监理工程师进行桩位轴线与标高等验收，验收合格即可开始进入导沟开挖步骤。根据导沟的规格将导沟边线测放出来，并洒上白灰。

4.3 导沟开挖与型钢安装

该工程导沟深度为1.5 m，宽度为1.2 m，采用钩机和人工结合方式进行开挖，导沟开挖应顺直，沟底清理应平整。 在导沟横向位置安装2 根定位型钢，长度为2.5 m，尺寸为0.2 m×0.2 m，安装间距为6 m。 接着定位型钢上顺着导沟方向安装2 根型钢， 长度为12 m，尺寸为0.35 m×0.35 m，型钢间采用焊接形式进行固定，为防止底部定位型钢出现位移情况，应采用钢钎进行加固，确保型钢位置准确与牢固[3]。 接着在定位型钢上将H 型钢的插入位置测量放线出来，并标注清楚，主要采用型钢定位卡进行明确。

4.4 移机就位

搅拌桩的型号为ZKD85B-3，桩型为三轴搅拌桩，桩机应组装到位，各个部件连接应紧密，底盘应调整稳定与平整，桩架应调整垂直，要求钻杆垂直度偏差控制在1%之内，垂直度控制主要依赖经纬仪[4]，安排专人负责桩机的移位和就位，确保桩机就位的准确性和稳定性。

4.5 套打成孔工艺

三轴搅拌桩要形成止水帷幕的话， 就应采用套打成孔工艺，从而实现水泥搅拌桩的搭接与重叠，确保止水的连续性[5]。 在直线段的水泥搅拌桩施工中，主要采用双孔全套复搅方式，跳槽式进行搭接，具体如图2 所示。 如果施工至基坑拐角位置或者因为故障原因出现施工中断情况时， 则采用单侧挤压的搭接方式[6]，具体如图3 所示，使该位置的搅拌桩能顺利地搭接，不给基坑渗漏留下空间。 三轴搅拌桩施工过程中如果遇到T 型转角时， 则应根据搅拌桩布置情况事前对搭接的桩位进行预留，具体如图4 所示，严格把控施工时间， 使位于T 型位置的搅拌桩能够得到重复搅拌， 避免因间歇时间过长导致水泥土凝固，使后续搅拌桩无法与转角桩紧密搭接，从而丧失搅拌桩挡墙的连续性，影响到其止水性能。

图2 跳槽式双孔全套复搅

图3 单侧挤压

图4 T 型转角搭接

4.6 三轴搅拌桩施工

在搅拌桩施工前， 根据现场实际情况搭设水泥浆搅拌平台，采用P·O 42.5 水泥，水灰比为1.5，鉴于地质中存在中粗砂，水泥浆的强度提升相对较快，因此在水泥浆中掺入适量的膨润土， 掺量为20 kg/m3，水泥浆搅拌应均匀搅拌时间≥3 min。 桩机就位后即可开启动力将搅拌头进行入土下沉，根据电机电流情况合理控制切土速度，一般以0.5～1 m/min 为宜[7]。 搅拌头到达桩底时，开始喷浆，喷浆压力为0.8～1.0 MPa，在原位喷浆与搅拌约60 s，再搅拌与提升钻头，速度控制为1～2 m/min，提升至桩顶高程以上0.5 m 后再切土下沉， 重复前面的步骤，第二次搅拌和提升后则直接将钻头提出地面。三轴搅拌桩施工过程中， 应严格按照规范要求进行作业，施工记录应详细，做到能够溯源的程度。

4.7 H 型钢施工

该工程H 型钢均为场外加工制作完成， 主要由2 节型钢焊接而成， 相邻型钢接头错开1 m，桩底与接头最小距离为2 m， 型钢表面不得有锈迹，焊缝应采用满焊方式，饱满、平顺。为了能顺利地插入H 型钢， 在其表面均匀地涂抹上1 mm 厚减摩剂，从而减小型钢与搅拌桩之间的摩擦力，同时也为后面的起拔做好相关的准备。 为了加快H 型钢插入效率，采用振动锤辅助下沉，采用夹具将H 型钢夹住后， 在振动锤的振击下垂直地插入搅拌桩中，型钢插打前应仔细检查型钢定位卡的位置准确性，型钢应顺着定位卡进行下沉，要求其垂直度偏差不大于1%。 搅拌桩如果施工时间较长的话，很容易出现型钢插打困难情况，因此，要求在搅拌桩施工后0.5 h 内须完成H 型钢的插打作业[8]。 型钢插打到位后，为了防止型钢继续下沉，应采用吊筋将H 型钢固定在导轨上， 待搅拌桩凝固后再撤除吊筋。待地下室的结构实体施工完成后进入土方回填步骤，这时可对H 型钢进行起拔，先采用千斤顶将H 型钢拔起，再用振动锤辅助起拔，直至型钢从搅拌桩中拔出。型钢拔起后搅拌桩中不可避免地留下孔洞，为了安全起见，采用水泥浆进行灌注，水泥采用P·C 水泥，并掺入5%的膨润土，采用专用注浆泵进行注浆，压力为1 MPa，注浆方法为孔底返浆，直至孔洞口溢出新浆即可停止注浆。

5 结语

基坑支护施工完成后，按照规定在基坑周边设置基坑变形监测点。深基坑土方开挖后到地下室结构实体施工完成的这段时间内，深基坑水平位移最大值为12 mm，基坑底部和周边土体均未发现隆起等异常现象， 周边市政道路未发现裂缝或塌陷现象，基坑稳定可靠。 SMW 工法桩开挖后，搅拌桩形成完整的连续的止水帷幕，未发现渗漏点，型钢顶部整齐划一，能很好地抵御坑外土体的压力。 事实证明，采用上述的施工技术能有效保证SMW 工法桩的施工质量满足设计要求。