SMW 工法及高压旋喷桩施工在围护工程中的应用研究

文／蔡荣 上海建科工程咨询有限公司 上海 200032

引言：

SMW 工法即劲性水泥土搅拌桩法，是利用三轴搅拌桩机切入原地层土体中，在钻机前端注入水泥浆液，与切碎的土体充分搅拌，以形成隔水性较高的水泥土柱列式挡墙，在水泥土浆液尚未完全硬化前，插入型钢的施工技术。高压旋喷桩则是利用高压旋转的喷嘴，将水泥浆喷入土层，通过与土体混合而形成连续搭接的水泥加固体。这两种施工工艺在围护工程中的有效，能够为主体施工奠定良好基础，为提升工程施工质量起到良好促进作用。

1.工程案例

某未来广场项目主体工程，总用地面积为120000 m2，总建筑面积180000 m2左右，建筑总高度38m（构筑物顶高）。本工程±0.00 相对于绝对标高3.80m。本工程设计使用年限50 年，结构安全等级为二级，抗震防烈度为7 度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为III 类。工程基础为桩基筏板结构形式，地下采用框架结构，上部结构为钢框架-中心支撑体系，地下室基础采用桩承台-筏板基础。本工程涉项目涉及围护工程含五轴搅拌桩、注浆内支撑，预应力锚索套打钻孔灌注桩、高压旋喷桩及局部混凝土水平撑。

2.SMW 工法桩施工方案

2.1 施工概况

项目施工过程中，综合考虑拟建场地周边环境、主体建筑布置、施工流程和方法、投资成本等基坑工程等因素影响，以主体结构地下室外墙为基准，退界1500mm 作为围护内边线。基坑东侧、南侧采用单排SMW 工法桩+高压旋喷锚索形式；基坑西侧采用型钢水泥搅拌墙形式；基坑北侧由于距离污水管较近，采取五轴搅拌桩套打钢筋砼灌注桩+注浆型内支撑形式进行围护。本文主要阐述SMW 工法及高压旋喷桩施工技术在围护工程中的应用，以期为同类项目施工提供参考。

2.2 前期准备

本工程在五轴搅拌桩中插入型钢，内插型钢规格为H700X300X13X24 型钢，插一跳一，L=14m、15m、16m、17m、18m、20m、22.5m、23m，作为SMW工法桩。在搅拌桩施工遇到施工便道时，需要先将施工便道挖除，待

在施工过程中，由于水泥浆液定量注入搅拌孔和H 型钢的插入，会有一部分水泥土被置换出沟槽内，因此需使用挖机清理沟槽内的水泥土，确保沟槽沿边整洁，为下道工序施工提供条件。清理出的水泥土需在硬化后运出场地，避免产生泥浆污染[3]。在施工作业中，需要专人负责记录每根桩的下沉时间、提升时间、喷浆情况及H 型钢的下插情况，由监理审核后做好存档。

2.5 型钢拔除

在地下室结构施工完成，并达到养护期后，进行拔桩施工。拔除作业需注意如下要点：

（1）做好施工设备和机械准备，吊车就位需满足安全作业要求。

（2）拔除的型钢堆放高度不得超过3 层，达到一定数量后，需及时运出。

（3）依照1-4-7、2-5-8、3-6-9 间隔顺序，拔一隔二方式进行处理。

（4）拔除作业中做好千斤顶和拔除器操作，往复提升逐渐将型钢安全拔出为止。

2.6 注浆填充

在H 型钢拔除后，需及时采用水灰比0.5 的纯水泥浆进行注浆填充，避免由于H 型钢孔隙对临近建筑物及地下管线造成影响。在拔除作业中，需随时监测基坑土体变化情况，如出现异常现象，应立即停止拔桩，并由监理部门协同制定解决方案，再进行施工。

3.高压旋喷桩施工方案

3.1 技术参数

在本工程项目施工中，基坑西侧远期可能建设地下通道，且西侧大部分为一层地下室区域，因此在该区域采用水泥土搅拌墙施工，后排桩采用Ф900 二重管高压旋喷桩内插型钢。具体施工参数为：水泥采用42.5 级普通硅酸盐水泥，用量为260kg/m，注浆压力20～30MPa，空气压力0.7MPa，提升速度200mm/min，旋转速度15r/min，水胶比1.0。在施工中，需要依照试桩情况适当调整高压旋喷桩参数，但桩位水平偏差和竖向偏差不得大于设计要求，控制成桩速度，以确保桩身质量达到设计要求。旋喷桩采用超喷50cm 方式处理，空搅部分水泥掺量减半，使用高速搅拌机或普通搅拌机的搅拌时间不应少于30s 或90s 以上，水泥浆从制备至使用完毕时间不得超过4h，否则作废浆处理[4]。钻机孔位允许偏差控制在50mm 以内，桩位偏差不超过50mm，桩身垂直度误差不超过1/200，桩径偏差不大于10mm。注浆管分段提升搭接长度不得小于100mm。采用钻孔取芯方式进行桩体检测，检查点不得少于旋喷桩数量的1%，至少5 个以上。高压旋喷桩养护期不得少于28d，无侧限抗压强度qu ＞0.8MPa 时，方可进行基坑开挖。

3.2 施工流程

本工程项目施工中，高压旋喷桩施工工艺流程如图3所示。

在施工开始前，应当先将场地地面以下2m 以内的障碍物清除，无法清除的，需做好保护措施，并做好夯实、整平处理。合理布置施工机械、输送管路及电力电路。采用全站仪测定旋喷桩施工控制点，埋石标记，经复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，桩孔中心移位偏差小于50mm，在旋喷桩作为止水功能时，桩与桩需搭接200mm。在旋喷桩施工作业过程中，会产生10～20%返浆量，需将废浆液引入沉淀池，沉淀后的清水依据场地条件进行无公害排放，沉淀物随基坑开挖一同运走[5]。

在钻机就位后，需要对桩机进行调平、对中，调整垂直度，确保钻杆与桩位偏差控制在50mm 以内，钻孔垂直度误差控制在1/200 以内。钻孔前调试空压机、泥浆泵等设备，校验钻杆长度，用红油漆在钻塔旁标注深度线，确保孔底标高满足设计深度。依据工艺性试桩结果，确定施工工艺与主要技术参数。在钻机施工前先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后，开始引孔钻进，在钻孔过程中，准确记录钻杆节数，确保钻孔深度准确。在引孔至设计深度后，拔出岩芯管，换上喷射注浆管插入预定深度。在插管作业中，需边射水边插管，避免出现喷嘴堵塞现象。射水水压不得超过1MPa，高压水喷嘴用塑料布包裹，避免泥土进入管内。

在喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，由下至上进行旋喷，并将泥浆清理排出。在喷射时，先达到预定喷射压力，在喷浆后再逐渐提升旋喷管，避免将旋喷管扭断、在喷嘴下沉至设计深度时，需在原位置旋转10s 左右，在孔口冒浆正常后，在旋喷提升。钻杆旋转和提升不得中断。如钻机出现故障现象，应立即停止作业，以避免断桩，在故障排除后才能继续作业[6]。在桩底部1.0m 范围内，可以适当增加钻杆喷浆旋喷时间，以提升桩底端质量。在旋喷提升过程中，可以根据不同图层调整旋喷参数，以确保旋喷质量达到设计要求。在旋喷提升至设计桩顶标高时，应停止旋喷，提升钻头出孔口，将注浆泵及输送管道清洗后，钻机移至合适位置。

3.3 施工要点

在高压旋喷桩施工作业中，为确保施工流程得以有效