SMW工法樁在深基坑中的應用及控制措施

吳子鑫

廣東省第一建筑工程有限公司 廣東 廣州 510010

前言

近年來，隨著我國城市化建設的快速發(fā)展，地下工程越來越多，開發(fā)和利用地下空間的要求日顯重要。大量深基坑工程的出現(xiàn)，促進了設計計算理論的提高和施工工藝的更新發(fā)展，SMW( Soil-cementMixedWall)工法便是一種新型的基坑支護技術(shù)。本文將從設計與施工兩方面，簡要探討SMW工法樁在深基坑支護工程中的應用情況及相關控制措施，以期促進該技術(shù)的推廣和應用。

1 關于SMW工法概述

SMW工法也稱勁性水泥土攪拌樁法，于1976年在日本問世，主要應用于軟土基坑圍護中。1993年通過技術(shù)引進，SMW工法率先在上海得到應用，經(jīng)過近20年的發(fā)展改良，該工法現(xiàn)已在我國中南部地區(qū)得到了普遍的應用，廣泛用于地鐵基坑工程、市政建設工程、建筑基坑工程及海岸防滲工程等，成為目前國內(nèi)常規(guī)支護結(jié)構(gòu)形式之一。SMW工法施工原理為：通過多軸深層攪拌機在施工現(xiàn)場按設計深度將土體切散，同時從其鉆頭前端將水泥漿強化劑注入土體，并使之與原位土體反復混合攪拌，然后在水泥土未硬化之前插入 H型鋼作為應力加強材料，直至水泥土硬結(jié)。在施工平面上，使用重復套打法進行施工，使樁與樁之間重疊搭接，同時又由于插入的H型鋼的作用，使其在地下形成一個抗?jié)B性好、剛度大、強度高、能承受較大水平土壓力的地下連續(xù)壁體。其中插入的H型鋼，還能在地下結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后拔出回收再利用，既經(jīng)濟又環(huán)保。

2 關于 SMW工法設計要點

水泥土配合比的確定SMW工法樁設計的重要內(nèi)容之一，若水泥土配合比不當，水泥用量過少可能導致水泥土強度不夠，過多既造成水泥浪費且施工困難。水泥摻量必須由現(xiàn)場試驗確定，一般取泥土質(zhì)量的7%、9%、11%、13%、15%做試驗。型鋼的入土深度可比水泥土攪拌樁入土深度稍小，主要由基坑抗隆起穩(wěn)定性、擋土墻的內(nèi)力、變形、型鋼拔出等條件決定；而水泥攪拌樁的入土深度要確保坑內(nèi)降水不影響基坑外環(huán)境，防止管涌及墻底隆起發(fā)生。

SMW工法設計時，主要考慮的內(nèi)力驗算如下：

①基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性和抗?jié)B流或抗管涌穩(wěn)定性驗算；②水泥土攪拌樁內(nèi)插H型鋼結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性；③水泥土攪拌樁內(nèi)插H型鋼結(jié)構(gòu)和地基的整體抗滑動穩(wěn)定性驗算；④水泥土攪拌樁的內(nèi)力和變形計算；⑤支撐與圍檁體系的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，變形和穩(wěn)定性計算；⑥支撐豎向立柱的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形和穩(wěn)定性計算；⑦支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面強度和節(jié)點構(gòu)造設計與計算；⑧基坑外地表變形和土體移動的驗算；⑨基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗算。為保證型鋼順利拔出回收，需進行抗拔驗算，進行現(xiàn)場試驗確定型鋼最大抗拔力，且由于型鋼底端截面為一變剛度截面，還須校核水泥土的抗剪切強度。

3 關于 SMW工法施工要點

3.1 工藝流程

施工放樣→開挖導溝、清除地面、地下障礙物→導向定位型鋼設置→三軸攪拌樁孔位定位→樁機就位、復核樁機水平和垂直度→拌制水泥漿液、開啟空壓機、送漿至樁視攪拌及注漿→攪拌樁二噴四攪成型→H型鋼垂直起吊、定位→校核H型鋼垂直度→H型鋼準確垂直插入攪拌樁→臨時固定→施工完畢→H型鋼起拔→H型鋼回收。

3.2 施工質(zhì)量控制要點

（1）攪拌樁的制作

①與常規(guī)攪拌樁比較，要特別注重樁的間距和垂直度。施工中垂直度＜1%，以保證型鋼插打起拔順利，并保證墻體的防滲性能。

②樁機架行走線鋪設導木，樁機就位后檢查機架垂直度，確保樁垂直度不得超過0.5%，樁機上下誤差≯50 mm，樁徑偏差不超過1cm。施工過程中隨機對機座四周標高進行復測，確保機械處于水平狀態(tài)施工，同時用經(jīng)緯儀經(jīng)常對攪拌軸進行垂直度復測，通過對機械的控制達到對樁體垂直度控制。

③漿液配比除滿足抗?jié)B和強度要求外，尚應滿足型鋼插入順利等要求。施工中隨時抽查水泥漿液密度，每工作臺班不少于4次。

④在攪拌下沉及提升過程中，下沉速度一般為0.5～1.0m/min，下鉆過程注漿壓力一般1.5MPa～2.5Mpa。到設計樁底標高后提升復攪，提升速度一般為1～1.5m/min，以保證加固深度范圍內(nèi)均得到充分攪拌。

⑤按照三軸攪拌樁的施工工藝，三軸攪拌機在下鉆時，注漿的水泥用量占總數(shù)的70%～80%，而提升時為20%～30%。按照技術(shù)交底要求均勻、連續(xù)注入拌制好的水泥漿液，鉆桿提升完畢時，設計水泥漿液全部注完。

⑥做好樁與樁間搭接的工作。樁與樁搭接時間不應大于24h；如超過24h，則在第二根樁施工時增加注漿量20%，同時減慢提升速度。如因相隔時間太長致使第二根樁無法搭接，則在設計人員認可下采取局部補樁或注漿措施。

（2）H型鋼的打拔

①H 型鋼涂減摩劑。涂減摩劑對H 型鋼拔出至關重要。因此，型鋼表面應進行除銹，并在干燥條件下涂抹減摩劑，搬運使用應防止碰撞和強力擦擠。且攪拌樁頂制作圍檁前，事先用泡沫板(或牛皮紙等可隔離材料)將型鋼包裹好進行隔離，以利H型鋼的起拔回收。

②置放H 型鋼。制樁完畢后，攪拌機移位，用50t吊車H型鋼置人樁內(nèi)，置放過程中要嚴格按照導軌上的標志，同時利用兩臺經(jīng)緯儀在90°方向監(jiān)測H型鋼的垂直度，及時糾偏，找正，保證H 型鋼的垂直度要求。H 型鋼在自重作用下沉放，故對攪拌樁與H 型鋼沉放的間隔時間應嚴格控制。

③H型鋼的起拔回收。基坑混凝土結(jié)構(gòu)施工完， 基坑回填后，用專用引拔機配合履帶式吊車，拔出回收H型鋼。

4 結(jié)束語

總之，SMW工法樁在深基坑中廣泛推廣應用，在滿足基坑支護的同時，還具有節(jié)約工期、環(huán)保經(jīng)濟、無泥漿污染、低噪音、低振動等優(yōu)點，符合我國綠色施工，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求。隨著SMW工法成樁設備、工藝的不斷完善和提高， SMW工法樁在深基坑應用已逐漸普及，而在后續(xù)的工程應用中，由于適用的基坑支護深度不斷加深、土層類型不斷增多，還可能出現(xiàn)更多問題，為此，還需我們繼續(xù)與時俱進、開拓創(chuàng)新，在確保安全的前提下，將先進的科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為國家建設服務。