SMW工法桩在深基坑支护工程中的应用探析

摘要：SMW工法是从日本引进的新型施工工艺，具有地层适用性强、成本低、施工周期短、环境污染小、挡水性强等优点，发展前景广阔。本文在介绍SMW工法设计要点的基础上，重点总结了该工法在深基坑中的应用经验，以期促进该技术的推广和应用。

关键词：SMW工法深基坑施工

近年来，随着我国城市化建设的快速发展，地下工程越来越多，开发和利用地下空间的要求日显重要。大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展，SMW( Soil-cementMixedWall)工法便是一种新型的基坑支护技术。下面，本文从设计与施工两方面，简要探讨SMW工法桩在深基坑支护工程中的应用情况，以期促进该技术的推广和应用。

1 SMW工法概述

SMW工法也称劲性水泥土搅拌桩法，于1976年在日本问世，主要应用于软土基坑围护中。1993年通过技术引进，SMW工法率先在上海得到应用，经过近20年的发展改良，该工法现已在我国中南部地区得到了普遍的应用，广泛用于地铁基坑工程、市政建设工程、建筑基坑工程及海岸防渗工程等，成为目前国内常规支护结构形式之一。SMW工法施工原理为：通过多轴深层搅拌机在施工现场按设计深度将土体切散，同时从其钻头前端将水泥浆强化剂注入土体，并使之与原位土体反复混合搅拌，然后在水泥土未硬化之前插入 H型钢作为应力加强材料，直至水泥土硬结。在施工平面上，桩与桩之间重叠搭接，在地下形成一个抗渗性好、刚度大，同时又由于H型钢的强度，能承受较大水平土压力的地下壁体。在地下结构施工结束后拔出 H型钢回收再利用。总的来说，SMW工法作为一种新型的施工技术，具有地层适用性强、成本低、施工周期短、环境污染小、挡水性强等优点，具有良好的发展潜力。

2 SMW工法设计要点

水泥土配合比的确定SMW工法桩设计的重要内容之一，若水泥土配合比不当，可能导致水泥土强度不够，或者浪费水泥材料且施工困难。水泥掺量必须由现场试验确定，一般取泥土质量的7％、9％、11％、13％、15％做试验。型钢的入土深度可比水泥土搅拌桩入土深度稍小，主要由基坑抗隆起稳定性、挡土墙的内力、 变形、型钢拔出等条件决定；而水泥搅拌桩的入土深度要确保坑内降水不影响基坑外环境，管涌及防止墙底隆起发生。SMW工法的内力计算主要是验算壁式地下墙折算厚度，推算出每延米墙的内力与位移，然后换算得到每根型钢承受的内力和位移。同时需要验算弯矩全部由型钢承担验算强度及型钢抗剪验算和水泥土局部抗剪验算。为保证挡墙的防水功能，应对挡墙进行抗弯变形验算。为保证型钢顺利回收，需进行抗拔验算，进行现场试验确定型钢最大抗拔力。由于型钢底端截面为一变刚度截面，还须校核水泥土的抗剪切强度。

3 SMW工法施工要点

3.1 工艺流程

施工放样开挖导沟、清除地面、地下障碍物导向定位型钢设置三轴搅拌桩孔位定位桩机就位、复核桩机水平和垂直度拌制水泥浆液、开启空压机、送浆至桩视搅拌及注浆搅拌桩二次喷浆、气，四次搅拌工艺成型H犁钢垂直起吊、定位校核H型钢垂直度H型钢准确垂直插入搅拌桩临时固定施工完毕H型钢起拔H型钢回收。

3.2 施工质量控制要点

3.2.1搅拌桩的制作

1)与常规搅拌桩比较，要特别注重桩的间距和垂直度。施工中垂直度

2)桩机架行走线铺设导木，桩机就位后检查机架垂直度，确保机架垂直度控制在0．3％以下，桩机上下误差≯50 mm。施工过程中随机对机座四周标高进行复测，确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测，通过对机械的控制达到对桩体垂直度控制。

3)浆液配比除满足抗渗和强度要求外，尚应满足型钢插入顺利等要求。施工中随时抽查水泥浆液密度，每工作台班不少于4次。

4)在搅拌下沉及提升过程中，控制下沉速度≯2.0 m／min，提升速度50cm／min左右。控制重复搅拌提升速度在0.8～1.0 m／min以内，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌。

5)做好桩与桩间搭接的工作。桩与桩搭接时间不应大于24h；如超过24h，则在第二根桩施工时增加注浆量20％，同时减慢提升速度；如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接，则在设计人员认可下采取局部补桩或注浆措施。

3.2.2H型钢的打拔

1）H 型钢涂减摩剂。涂减摩剂对H 型钢拔出至关重要。因此，型钢表面应进行除锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂，搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩前，事先用泡沫板(或牛皮纸等可隔离材料)将型钢包裹好进行隔离， 以利H型钢的起拔回收。

2）置放H 型钢。制桩完毕后，搅拌机移位，用50t 吊车H型钢置人桩内，置放过程中要严格按照导轨上的标志，同时利用两台经纬仪在90°方向监测H型钢的垂直度，及时纠偏，找正，保证H 型钢的垂直度要求。H 型钢在自重作用下沉放，故对搅拌桩与H 型钢沉放的间隔时间应严格控制。

3）型钢必须在搅拌桩施工完毕后3h内插入，施工在插入H型钢时，必须做到垂直不斜，插深控制，严防错位、插偏、扭歪。型钢插入左右定位误差不得大于1 0mm，垂直度偏差不得大于≤1％底，标高误差不大于±30mm。型钢的有效长度误差位±10mm。

4）H型钢的起拔回收。基坑混凝土结构施工完， 基坑回填后，用专用引拔机配合履带式吊车，拔出回收H型钢。

3.2.3沟槽内泥浆的清理

由于水泥浆液的定量注入搅拌孔内和H型钢的插入，将有一部分水泥土被置换出沟槽内，采用挖掘机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，保持沟槽沿边的整洁，确保下道工序的施工，被清理的水泥土将在18h之后开始硬化，可随日后基坑开挖一起运出场地，不会产生泥浆污染。

4 工过程中常见问题的处理与预防方法

4.1 压浆管堵塞

输浆管道不能堵塞，若发现堵管，立即停泵处理，待处理后立即把搅拌钻具上提或下沉lm后方能注浆，等10～20s后恢复正常搅拌t待水泥浆到达浆管喷头后再按要求速度提升或下沉，以防止供浆不连续而造成断桩。

4.2 施工冷缝的处理

施工过程终端超过24h，出现冷缝，可采用双套孔施工予以补救，但往往水泥土凝结硬化后，施钻较为困难。则可采取在冷缝处围栏桩外侧补浇素桩方案。在围栏桩达到一定强度后进行补桩，补桩与围栏桩搭接厚度约10cm。

4.3 防止水泥土强度低的改进施工措施

水泥土的强度关系到挡土结构的抗渗效果。采用钻孔取芯进行水泥土强度的试验证明：水泥土强度的离散性很大，且随着深度增加强度递减。

目前水泥浆液的拌制以人工为主，浆液的质量人为影响较大，应加强操作人员的控制，有条件的宜采用自动拌浆系统，最大限度较少人为误差。

在解决H型钢下沉到位的前提下，尽可能降低水灰比，并可采取措施辅助H型钢下沉，如在水泥浆液中掺加膨润土增加水泥土的触变性，能有效减少H型钢下沉阻力。

4.4 渗漏的补救措施

采用SMW工法施工。基坑开挖后一般不会渗漏。但如地下土层变化大或施工措施不力，也可能意外渗漏水。可根据水量大小采用止水措施：

4.1.1墙体渗水或小孔流水：可采取引流疏导，用速凝水泥封填并埋设引流管将水流丰|出，待水泥凝固后将引流管堵住。

4.1.2大孔流水：可先用干海带填充，再在外侧速凝水泥封填并埋设引流管，待水泥凝固后将引流管堵住。若上述方案不能有效止渗，可在型钢上内焊钢板，再在外侧速凝水泥封填并埋设引流管，待水泥凝固后将引流管堵住。

5 小结

总之，采用SMW工法施工，能取得工期和费用的双重节约，污染小，符合我国建设节约社会，发展循环经济和环境保护的要求。但我们必须同时注意，施工质量关系重大，若忽视了施工中的任一环节，极有可能埋下安全隐患，最终导致险情发生。因此，我们必须严格控制施工中的每一环节，不可掉以轻心。且，随着SMW工法成桩设备、工艺的不断完善和提高，应用工程逐渐增多，适用的基坑深度也不断加深，还可能出现更多问题，我们应与时俱进、开拓创新，在确保安全的前提下，将先进的科学技术转化为生产力，为国家建设服务。

参考文献：

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【2】肖德纲唐昌尧. 浅谈SMW工法桩施工质量控制【J】.科技创新导报.2010，（08）

【3】刘政治. SMW工法在基坑围护结构中的应用探讨【J】. 探矿工程：岩土钻掘工程.2008，（10）