谈SMW工法桩在地下工程中的应用

谈SMW工法桩在地下工程中的应用

摘要: SMW(Soil-cement Mixed Wall)工法又称加劲水泥土桩，是一种在互相咬合的水泥土搅拌桩中插入H型钢而形成的复合结构，水泥土搅拌桩止水，H型钢为主要受力结构，相比传统的地下连续墙、钻孔排桩围护形式比较,具有工期快、造价低、施工方便、对周围环境影响小的特点和优势。近年来已大量应用于轨道交通、市政基础设施和地下建筑工程中。通过在地下工程中SMW工法桩施工经历,我对控制SMW工法围护桩有了一定的认识。

关键词:SMW工法桩 ，地下工程，应用

Abstract: the SMW (Soil-cement Mixed Wall) method and reinforced cement pile says, is a kind of bite each other of mixing pile to insert h-beam and the formation of the composite structure, cement-soil pile to stop water, h-beam as the main force structure, compared with the traditional underground continuous Wall, drilling row pile retaining form is more, with period fast, low cost, convenient construction, the impact on the environment of the small features and advantages. In recent years have been extensively applied in rail transit, municipal infrastructure and underground construction project. Through the in underground engineering SMW pile construction experience, I SMW method to control the retaining piles with certain understanding.

Keywords: SMW pile, the underground engineering, and application

一、SMW工法桩简述

SMW(Soil-cement Mixed Wall)工法又称加劲水泥土桩,是一种在互相咬合的水泥土搅拌桩中插入型钢而形成的复合结构。该工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘,同时在钻头处喷出水泥浆与地基土反复混合搅拌,并且相邻两颗桩咬合、各组搅拌桩重叠，然后在水泥土混合体未凝固前插入H型钢作为其应力补强材料,至水泥土上强度,便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下桩墙体。它与传统的地下连续墙、钻孔排桩围护形式比较,具有工期快、造价低、施工方便、对周围环境影响小的特点和优势，近年来已大量应用于轨道交通、市政基础设施和地下建筑工程中,取得了较好的社会效益和经济效益。

二、工程概况

本项目为某车站交通枢纽轨道换乘中心的10号出入口，该出入口北南向南逐步加深，北侧与轨道换乘中心负一层连接，深约10米、南侧与轨道换乘中心负二层连接，深约16.1m，主体结构形式为矩形和U形框架结构。北侧由浅到深

围护结构设计为水泥土搅拌桩、SMW工法桩，南侧30多米原设计围护结构为8幅地连墙，但由于现场条件的和施工工期的要求，经过相关参建方讨论，设计验算同意将地连墙变更为SMW工法桩，本论文主要分析深段基坑。

三、施工方案

3.1、SMW工法桩设计

本工程采用Φ850mm@600mm的水泥土搅拌桩作为基坑围护结构,水泥采用P.O42.5，内插HN700×300×13×24H型钢。SMW桩深约27m，型钢连续布设。

3.2、SMW工法桩施工流程

施工场地平整 桩位放样 开挖导向沟槽

定位型钢放置搅拌桩孔位定位搅拌喷浆下沉

搅拌喷浆提升H型钢插入 回收H型钢

型钢孔封堵

3.3、SMW工法深层搅拌桩施工方法

SMW深层搅拌桩施工选用三轴搅拌桩机，套接一孔法施工，相邻的三轴水泥土搅拌桩相互套打一孔。采用两搅两喷的施工工艺，并保持匀速下沉与匀速提升，在桩体范围内做到均匀搅拌。三轴搅拌桩相邻施工顺序重复套钻，保证止水帷幕的连续性和接头的施工质量，水泥土搅拌桩的咬合以及施工设备的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到连续严密。

3.4、SMW工法桩施工注意事项

3.4.1注意桩架基座的平整度和导向架对地面的垂直度，保证水泥土搅拌桩的垂直度，一般垂直度偏差不大于1/200。

3.4.2使用定位卡，保证桩位准确，一般应使桩位与设计图的偏差不得大于50mm。

3.4.3桩间搭接施工时间不能超过12 h，若超过时，第二根桩要增加注浆量20%，同时减慢提升速度。如相隔时间太长使两桩无法搭接时，采取局部补桩和注浆措施。

3.4.4搅拌机架配备垂直度检测设备；水泥浆拌制系统配备可靠的计量装置；喷浆系统配备流量表、压力计等检测装置；搅拌头下降、提升过程中配备速度控制装置。

3.4.5桩体须搅拌均匀，并严控注浆量和提升速度，防止出现夹心和断浆现象，桩顶注浆要超出设计标高，水泥土凝固凿除，确保桩体质量。

3.4.6为防止断桩和分浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。如因故停机3小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆除输液管路，妥善清洗。搅拌头提升速度每分钟不得大于0.5m。

3.4.7 H型钢是SMW工法围护墙中主要受力构件,在施工过程中应对与H型钢相关的各项工序质量加以控制。

（1）型钢进场质量检查

对SMW工法型钢进行外观检查,变形扭曲严重的、外表有明显裂纹的、锈蚀严重的H型钢均不能在SMW围护结构中使用。另外,对已多次反复使用,外观质量良好的H型钢进行一定比例的探伤检查。

（2）型钢焊接质量控制

本项目采用的H型钢约14m长,不可避免存在接头，故焊接质量至关重要，必须严格把关。为保证SMW工法H型钢焊接质量,建立了从材料供应、焊接准备、组装、焊接、焊后处理和焊缝检验等全过程的质量控制系统。另外，尽量避免了将相邻H型钢焊缝设置在同一断面上，同一断面接头数量不宜大于50％。

（3）型钢定位、安放垂直度的控制

H型钢定位、安放垂直度控制不力,将导致H型钢参差不齐,围檩与竖向H型钢不能密贴和共同均匀受力,H型钢受力不均将导致水泥土开裂并出现渗漏现象,影响SMW工法桩支护体系的整体安全。偏斜的H型钢进入地下结构外墙界限内,将影响地下结构各工序的施工质量。另外,在拔出H型钢时,偏斜的H型钢在拔出过程中易受损变形,由于拔出力过大,可能引起地下结构外墙砼开裂。本项目采取了严格控制措施：在垂直导向沟方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长约2.5m，再在平行导向沟方向放置两根定位型钢规格300×300，长约8～20m，转角处H型钢采取与围护中心线成45°角插入，H型钢定位采用型钢定位卡。

（4）型钢入土深度的控制

H型钢的入土深度,直接影响到基坑抗隆起稳定、抗渗流稳定、抗倾覆稳定、围护墙内力和变形。因此型钢入土深度必须严格按照设计要求施工,偷工减料必将造成严重的后果,在此项工序上,施工人员必须引起足够的重视。

（5）拔出型钢的质量控制

在拔除H型钢时应注意对周围建筑物、地下管线等重要构筑物的保护。若

附近有重要建筑物或地下管线时,应对拔出后H型钢的空洞内注入水泥浆,使土体密实,减少对周围建筑物及地下管线的影响。

3.4.8由于SMW工法围护结构的整体刚度与强度略逊于传统围护结构,因此,在基坑开挖与支撑施工阶段应遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则,土方开挖的顺序、方法以及支撑轴力和预加轴力值必须与设计工况相一致。施工时应高度重视围檩与H型钢的连接节点(钢围檩与围护墙间的安装间隙应采用高标号细石砼填实)、围檩与支撑的连接节点、整个支撑体系设置的稳定性。

3.4.9 SMW工法基坑开挖施工过程加强监测,应对支撑轴力、地下水位、基坑的水平位移、地表沉降等参数进行监测。必须按设计要求合理施加支撑轴力(H型钢与水泥土两者刚度不同,变形不协调,轴力过大过小都可能导致基坑变形,易引起基坑围护出现渗水),并根据监测数据的变化,及时调整施工参数,控制支撑的排间距、支撑轴力、开挖流程等,以确保基坑变形始终处于受控状态。

四、结束语

以上是我通过10号出入口的施工，对SMW工法桩在地下工程中的应用得出的一些心得，本项目目前已完工，基坑开挖顺利，综上所述，在控制得力的情况下，SMW工法桩是一种既经济实惠又方便有效的围护结构形式，在以后的施工中值得大力推广。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。