SMW工法桩在深基坑围护中的应用浅析

SMW 工法桩在深基坑围护中的应用浅析

李雪坡

上海安竑建筑工程有限公司

摘要：近几年，我国建筑行业得到了快速发展，随着建筑层数的增高，人们对地基施工要求也愈加严格，并开始加大对深基坑围护施工的重视度。为提高深基坑围护的施工质量，我国加大了相关技术研究力度，希望通过较多先进技术的应用，加强深基坑的稳固性、安全性，而SMW工法桩就是其中之一。本文将对该技术展开详细分析，借助实际案例了解SMW工法桩在深基坑围护中的具体应用。

关键词：SMW工法桩；深基坑围护；安全性；

随着深基坑工程施工规模的不断扩张，对施工技术的标准要求也随之提高，尤其是在较为复杂的地质环境条件与地下水文环境条件中，对施工技术提出了一定的要求。SMW工法桩具有刚度等级高、防渗性能良好、施工周期短等优势特点，被广泛运用到深基坑围护中，并取得了良好的应用效果。

1.SMW工法桩的工艺特点

SMW工法桩施工中使用多轴型钻掘搅拌机向地下钻掘，并形成一定深度的地下空间。由钻头喷射一定量的水泥和强化剂混合物，与地基土体相互结合。在尚未结硬前，插入H型钢或钢板桩作为硬度补强材料。直至完全结硬，形成连续性、完整性、高强度的组合体。在深基坑围护施工中，合理运用SMW工法桩施工工艺，可以有效防止基坑不规则沉降，基坑边坡侧向位移和基坑边缘结构开裂等问题。

另外，在H型钢或钢板材与混凝土相结合的过程中，加入适量的固化剂、减磨剂等辅助材料，可以增大围护结构的抗拉强度，完善围护结构的抗压性能，有效预防围护结构因受到拉应力与重力负荷超限而出现不规则形变，危害了深基坑工程的施工安全。相较而言，SMW工法桩施工工艺更加适用于地质环境条件与地下水文环境条件复杂的深基坑围护工程。

①SMW工法桩施工工艺形成的围护结构具有较强的安全性，不会产生围岩滑坡问题，这能够保证施工现场周边建筑、道路与地下设施的安全性。②采取地下掘进与混凝土搅拌结合的方式，相邻施工单元重叠搭接，可以形成连续性、稳固性的围护屏障，而且渗水性极小，有效排除了地下水水位变化的干扰。与常规的深基坑支护工艺相比，SMW工法桩施工工艺的应用效果更加突出^[1]。③在水泥混合料与地基土体相结合的过程中，插入H型钢或钢板桩，可以进一步增加地基混合墙的墙体厚度，有效解决深基坑施工的安全问题。

2.SMW工法桩在深基坑围护中的应用

2.1项目简介

以某机场横管廊工程为例。管廊总长度500m，覆土层厚度约3m。基坑深度6-9.5m不等。管廊下部穿箱涵处和桥桩承台下的沉璧管廊位置的埋深分别在11.2m和11.9m。通过现场勘察，本项目作业中，选择SMW工法桩实施深基坑围护作业。桩长设定在14-28m之间，桩形式以水泥搅拌桩为主。另外，在勘察作业中，了解该区域土体结构分布特征为，杂填土、砂质粉土、粉砂夹粘质粉土、粉砂、粉砂夹粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土。土体结构复杂性强，施工中要开展提前规划。

2.2SMW工法桩特点

本项目深基坑围护施工作业中，以三轴水泥搅拌桩机制作桩，采取两次搅拌、两次喷浆的方式，确保基坑结构的稳固性。另外，在施工作业中，为发挥SMW工法桩的作用优势，利用跳槽式双孔全套复搅式连接方式，实施桩间和桩头处理，用以提升桩结构的稳定性和连续性(如图1)。

图1跳槽式双孔全套复搅式施工示意

应用SMW工法桩可在保证工程质量的基础上，缩短工期，且形成的桩体结构自身抗渗性和稳定性较强，不会对现场及周边环境带来较大影响。同时SMW工法桩的应用相比于传统方式，优化了施工效率，维护了深基坑结构的稳定性、安全性。SMW工法桩可借助H型钢，在优化结构性能的基础上，降低施工成本损耗，对于工程质量，工程建设的总体经济效益有着重要意义。且该方法对于地下空间结构也有保护作用，可以防止资源的破坏或过度损耗^[2]。

2.3SMW工法桩施工技术要点

2.3.1定位放样

定位放样前，先要实施地面整平处理，禁止出现遮挡物或凹凸不平的情况。如果处理区域内存在地下管线，要对其展开检查，不得阻碍定位放样工作的开展。之后按照设计图纸、坐标点位、总平面图，开展定位放样工作，确定开挖范围及开挖点位置。在放样过程中，清晰标注SMW围护桩中心向、导槽边线的位置，确认无误后开展开挖作业，避免后续工作中超挖、过线等问题的产生。定位放样中需要开展资料收集和分析工作，完成后，开展点位及标线的反复核查。

2.3.2开挖

在SMW工法桩施工前，根据深基坑的具体情况，在定位放样工作完成后，开挖导沟。目的是快速处理开挖过程中产生的置换土，以免过多堆积在现场，影响设备仪器移动及施工作业的开展。在利用三轴搅拌桩机开展挖掘作业时，会产生较多的置换土，这时需要导沟运出置换土，确保现场的整洁性。导沟开挖期间，以围护桩为基准，按照设计厚度开展开挖作业，并将产生的杂土、障碍物快速清除，以免影响施工作业，之后实施场地开挖处理，落实SMW工法桩工艺

^[3]。

2.3.3型钢设置

上述工作完成且检查合格后，可在导槽两侧位置开展型钢导轨和横撑的设置工作（如下图2所示）。在现场利用红色油漆对H型钢所在位置予以清晰标明。之后开展型钢施工，应完全按照现有的规范要求进行，以保证型钢的稳定性、顺直性。设置完成后实行细致检查，对不稳定位置予以及时处理和解决。

图2定位槽钢示意

2.3.4设备准备

上述工作完成后，应将所需桩机设备移动到指定地点，做好桩施工作业的前期准备。桩机从准备移动到移动完成后这一过程中，需要开展严格监督和检查，除移动位置不得存在障碍物，移动停止后，要对所在位置及周边实行检查，确定其在定位线位置上，偏差不得超过3厘m，这是为在后续工作中，不存在偏移问题，以免降低桩的质量。桩机就位后开始检查设备的稳定性，按照施工要求调试各项参数数据，尽可能的将偏差解决在源头，以免对施工质量造成影响。

2.3.5浆液制备和喷施

浆液制备过程应严格按照本项目具体要求进行，对原材料用量和比例加以科学控制。通过设计计算可知，水灰比要控制在1.5-2之间，水泥掺量控制在20%。制备过程中原材料的添加顺序，搅拌时间及顺序，需做到严格把控，以保证浆液质量。制备好的浆液在检查其性能符合项目要求后，开展喷浆作业，开启搅拌机沿导架作业平台切土搅拌下沉，开启灰浆泵，开始喷浆、喷气实施下钻，严格把控下钻速度，不得超过每分钟1m，下钻过程中应控制喷浆的压力，使之保持在1.5-2.5兆帕，水泥浆需按照此压力持续不断喷入地基，直至达到桩底标高时提升复搅，提升复搅时的速度不得超过每分钟2m。

2.3.6H型钢施工

首先，在型钢吊装作业开展前，需在型钢顶部与中心位置25厘m左右距离的位置上开设一个8厘m的圆孔，两边位置利用厚度在12毫m以上的加强板进行焊接。焊接过程中，如果型钢长度不符合要求，可选用坡口满焊方式，且做好焊接缝处理。焊接完成后，应按要求对焊缝予以细致检查和探伤检测，使焊缝平整度达标，且无气泡、夹渣、焊瘤、裂纹等质量缺陷。若在检测中发现焊缝质量不满足要求，则需及时安排焊工加以补焊。最后实施焊接缝的打磨与整平，增强其光滑性和平整性^[4]。这样处理后，型钢的回收利用率也能有所提高。型钢施工完成后，要实施清洁和防腐处理，前者是剔除型钢上存在的污垢、水锈等杂质，后者是通过减摩剂的涂抹，以延长型钢的使用寿命。值得注意的是，减摩剂涂抹中应保持均匀性，以免脱落带来不良反应。

其次，H型钢的吊装要在三轴水泥搅拌桩机作业完成后，以吊装方式完成型钢作业。吊装过程中，需注意内容有：高程控制点数据的测量获取，通过与定位型钢标高间差值的计算，确定吊筋的焊接位置，优化吊装质量。随后安装好吊具和固定钩，吊车吊起H型钢，用线锤对吊起型钢的垂直度加以检测，确保垂直度达标，在导槽型钢上设H型钢定位卡，定位卡设置须牢固、水平；调整型钢位置，让型钢底部中心位置与桩位中心位置重叠，之后以缓慢速度将水泥土搅拌桩插入到土体结构内。如果桩的插入位置不准确，可重新计算，之后再插入，以免影响最终围护结构质量。

桩插入过程中，应一直对其垂直度予以观测，在插入后开展检测验收作业，当垂直度偏差不大于0.5%时，说明施工质量有所保障。H型钢插入施工完成后，待水泥土搅拌桩硬化至凝固后，撤除吊筋及沟槽定位钢筋，并将施工中沟槽内涌出的水泥土用挖掘机清理干净，以免产生泥浆污染。下图为H型钢插入固定流程。

图3H型钢插入固定流程

2.3.7型钢拔除

待插入和浇筑施工作业完成，且强度达到规定要求后，即可开展型钢拔除工作。拔除前，作业人员要反复确认浇筑结构的强度，了解结构组成情况，之后开始型钢的拔除。拔除作业中使用工具以夹具、千斤顶为主，拔除需按照规定顺序进行。拔除后利用减水剂、膨润土填充，注重结构气密性。

3.SMW工法桩在深基坑围护施工中的应用要点

3.1事前控制

3.1.1审核施工方案

通常来说，深基坑围护施工方案都要经过相关部门的审核与检查。施工企业需结合专业机构提出的合理化的建议，对施工方案进行适当调整。经过监理工程师与施工技术负责人共同交底审核后，正式施工。

3.1.2施工机械设备审核

由专业人员对水泥土搅拌机实行安装，合理设定水泥浆配制量。在喷浆泵上安装压力表，对注浆压力予以动态监测。水泥土搅拌机安装完毕，且经相关部门确认无误后，正式投入使用^[5]。

3.1.3施工材料控制

深基坑施工以水泥、钢筋等材料为主。由工程监理部门对各类施工材料展开质量审核，编制完整且精确的质量审核报告，确认无误后正式投入使用。

3.2事中控制

3.2.1水泥灰比控制

做好施工现场土样采集工作，将验证方案递交给检测部门，对水泥搅拌桶容积、单次搅拌规模和水泥投放量予以精准把控。

3.2.2施工过程控制

①结合工程项目概况，绘制完整且精确的施工平面图。同时，在施工平面图上明确标注桩基序号等关键信息。②挖设导沟。钻掘机到位且准备就绪后，按照预先设定的桩位标号进行施工。在实际施工过程中，使用红色油漆在钻杆上标记出桩的深度控制位置。由技术人员负责水泥浆容量与水泥浆施工桩数记录，并由工程项目技术负责人对工作报告签字确认。在水泥浆搅拌过程中，相关技术人员必须严格控制钻头下沉速率，注重钻进的均匀性与平稳性，以免出现钻头损伤或钻位偏移等情况。

3.2.3施工安全控制

由于H型钢或钢板桩的长度较长，重量较大，所以操控难度也相对较大。①核查各特殊工位施工人员的专业资格证明，如吊车司机。②设备平稳性。由工程监理人员对设备性能质量加以检验，确认无误后，正式投入使用。③开展施工现场记录工作，由相关施工负责人签字确认。在插入H型钢或钢板桩时，必须严格按照既定施工程序插入，保障施工安全性。

3.3事后控制

3.3.1加强过程验收工作

在各分项工程结束后，由工程监理人员负责质量检验。检验合格后，开展后续工程。由施工方对同等环境条件下的混凝土结构试块进行检测，生成完整的检测报告。经工程监理人员确认后进入下一道工序。

3.3.2审查工程报验资料

工程报验资料核查方式主要包括如下两种：其一，过程核查，如施工材料质量核查。通过核查后，相应的施工材料才能投入使用，这样不会延误施工进度。其二，分项工程施工质量验收核查。在确认各分项工程施工质量达到标准要求的前提条件下，开始下一分项工程施工。

3.3.3施工资料整合

在施工资料整合过程中，主要涉及取样资料、监理资料、施工方案、隐蔽性工程资料、重难点工程资料及质量检验资料。在资料整合后，保存到对应位置，以便后续查验。

4.结束语

综上所述，SMW工法桩作为一类极具代表性的施工工艺，在深基坑支护施工中的运用，不仅可以提高施工效率，缩短施工周期，还可以节约投资成本，增大工程经济效益。尤为关键的是，可以保障深基坑围护结构的稳定性，确保整体施工的安全性，故而值得大力推广与研究。

参考文献：

[1]张志永.SMW工法桩在萧山机场深基坑围护施工中的应用[J].安徽建筑,2020.27.248(12):101-102.

[2]张小刚.复杂环境下SMW工法桩与斜抛撑组合支护体系在深基坑工程中的应用[J].建筑安全,2020.35.385(06):20-23.

[3]李洪雁,郑学海.城市地下环路深基坑SMW工法桩施工技术要点及注意事项[J].信息周刊,2020,000(003):P.1-1.

[4]胡凤超.深基坑SMW工法桩围护施工技术及质控要点分析[J].大科技,2019,000(003):266-267.

[5]桂宇杰,陈钧颐.超深基坑SMW工法桩130m直径两道环形砼内撑支护技术[J].中国新技术新产品,2019,000(014):79-83.