浅谈上海某泵站SMW工法桩施工工艺

摘要：SMW工法桩作为一种成熟的施工工艺在上海地区深基坑围护工程中应用较多，本文根据泵站工程的特点，探讨了泵站工程SMW工法桩的施工工艺流程、注意事项及施工中常见的问题、解决措施办法。

关键词：SMW工法、冷缝补救、接头处理、渗漏处理

中图分类号：C35文献标识码： A

一、SMW工法介绍

SMW是Soil Mixing Wall的缩写。SMW工法连续墙于1976年在日本问世SMW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系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。

SMW工法桩具有施工不扰动邻近土体，对临近建筑物基本不产生危害；抗渗性能好；所需工期较其他工法为短；废土废浆外运量小；内插的型钢可拔出重复使用，经济性好等特点。近年在上海地区（土质软、含水量大）深基坑中SMW工法桩应用较为广泛。

上海地区地势平坦，区域内雨水汇集后通过泵站多级提升后排入江河，而泵站施工区域小，施工场地有限，且雨水泵站的进水口深度一般均较深（基本在7m以上），基坑规模亦较小，在这种工况条件下，应用SMW工法的基坑支护形式较为合适，所以上海地区泵站工程SMW工法应用较为广泛。

本文针对泵站工程内施工场地小、基坑规模小、基坑较深、基坑不规则、基坑分散等特点，探讨泵站工程SMW工法的施工工艺及流程、注意事项及施工中常见的问题、解决措施办法。

二、工程简介

本工程位于徐泾镇东部，虹桥商务区，本工程主要建设内容为雨污水泵房、进水总管、进水渐扩管、进水闸门井、出水渐扩管和驳岸等。基坑围护工程概括见下表：

表一：各基坑围护工程设计几何尺寸

部位 基坑深度（m） 基坑面积（m2） 基坑形状 基坑围护桩

进水闸门井 9.23 252.7 长方形 φ850SMW工法桩

进水渐扩管 7.94 230 渐扩形 φ650SMW工法桩

7.93

进水总管 7.94 262.2 长方形 φ650SMW工法桩

1#特殊井 8.65 89.87 圆形 φ850SMW工法桩

2#特殊井 8.99 89.87 圆形 φ850SMW工法桩

污水泵站进水管 6.8 39.75 长方形 φ650SMW工法桩

图一：SMW工法桩平面布置图

三、施工总体安排及施工流程

针对本工程特点，雨水泵站围护桩施工顺序：

进水闸门井 特殊井2 特殊井1 进水总管 进水渐扩管

四、主要施工工艺

1、搅拌桩水泥用量计算

三轴搅拌桩根据桩径大小共分为两种，其中进水闸门井、特殊井为φ850，进水管及进水渐扩管处为φ650。根据基坑开挖不同的深度，其水泥土搅拌桩深度也不一样， 详见《1.2围护桩工程技术参数》水泥土搅拌桩水泥掺量20%，水灰比1.8。采用普硅42.5级水泥，28天无侧限抗压强度必须达到1.0MPa以上。

计算每幅水泥搅拌桩每米水泥用量

W=αwW0

W1=0.2*（1764*1.5）=529.2kg/m

W2=0.2*（1764*0.57）=201.1kg/m

W3=0.2*（1764*0.87）=306.9kg/m

W4=0.2*（1764*0.332）=117.1kg/m

式中：W…………掺加的水泥用量（kg/m）其中W1代表φ850大幅，W2代表φ850小幅，W2代表φ650大幅，W3代表φ650小幅；

W0…………被加固软土的湿重量，平均重度为1764kg/m3，

αw…………水泥掺量20%。

2、水泥土配合比

根据SMW搅拌桩的施工特点, 水泥土配比的技术要求如下:

（1）设计合理的水泥浆液及水灰比，使其确保水泥土强度。

（2）水泥掺入比的设计，必须确保水泥土强度，降低土体置换率，减轻施工时环境的扰动影响。

（3）根据设计要求并结合工程实际情况确定其基本配合比为：水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥规格，水灰比为1.8，水泥掺量20%；经计算φ850大幅水泥用量529.2kg/m，φ850小幅水泥用量201.1kg/m，φ650大幅水泥用量306.9kg/m，φ650小幅水泥用量117.1kg/m。

（4）三轴搅拌桩施工时每班组需做试块同条件养护，28天强度达到设计要求。

（5）制备水泥浆液及浆液注入：

a）在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥罐，在开机前按要求进行水泥浆液的搅制。将配制好的水泥浆送入贮浆桶内备用。

b）水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过12小时。注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头从H口混合注入。注浆压力宜0.80 MPa，注浆流量：经计算φ850大幅水泥浆流量441kg/min，φ850小幅水泥浆流量167.6kg/min，φ650大幅水泥浆流量255.8kg/min，φ650小幅水泥浆流量97.6kg/min。

3、施工工艺流程

SMW施工程序示意见下图

4、搅拌桩施工顺序

采用套接一孔法挤压连接方式,示意如图所示:

5、测量放线

根据甲方提供坐标基准点、总平面布置图、围护工程施工图。按图放出桩位控制线，设立临时控制桩，做好技术复核单，提请甲方及监理验收。

6、开挖沟槽

根据基坑围护边线用0.4m3挖机开挖槽沟，沟槽尺寸为800×1200mm,并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以保证SMW搅拌桩正常施工。

7、桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保导架的垂直度；SMW搅拌桩机械导架垂直度不大于1/250。

8、钻进搅拌

SMW搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，钻进搅拌速度不大于0.8m／min，提升搅拌速度不大于1.5m／min，在桩底部分重复搅拌注浆,提升速度减慢，避免出现真空负压、孔壁塌方等引起周边地基沉降。

9、清洗、移位

将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一幅桩的施工。

10、型钢插入与固定

(1)三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，型钢涂上减摩剂，在30min内插入H型钢。在距H型钢顶端0.2m处开一个圆形孔，孔径约10cm，装好吊具和固定钩，采用50吨履带吊机起吊H型钢，型钢必须保持垂直状态。

(2)在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡固定，定位卡必须牢固、水平，然后将H型钢底部中心对正桩位中心沿定位卡慢慢、垂直插入水泥土搅拌桩体内，用线锤控制垂直度。

(3)当H型钢插入到设计标高时，用8吊筋将H型钢固定。溢出的水泥土进行处理，控制到一定标高，以便进行下道工序施工。

(4)待水泥土搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与槽沟定位型钢撤除。

(5)进水闸门井直行转角处加设一根H型钢，以加强转角处的强度要求。

11、拔除H型钢

（1）在围护结构完成使用功能后，拔桩设备进场对H型钢进行拔除回收。

（2）H型钢拔除施工前，应保证围护外侧满足履带吊＞6m回转半径的施工作业面。型钢两面用钢板贴焊加强，顶升夹具将H型钢夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至吊车配合将H型钢拔除。

（3）H型钢露出地面部分，不能有串连现象，否则必须用氧气、乙炔把连接部分割除，并用磨光机磨平，型钢与围檩梁交接处外侧应包裹2mm油毡做为隔离层，确保型钢与围檩梁砼分隔，便于拔除型钢。

（4）桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头Φ100圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成Φ100；如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待两面贴焊钢板后才能进行拔除施工。

五、SMW质量保证措施、质量检验及施工中常见问题解决措施

SMW工法的抗渗效果主要取决于搅拌桩的施工质量的好坏，如搅拌桩发生渗漏，造成涌水涌砂等现象，对基坑的稳定性产生较大影响，严重时造成基坑的坍塌。

1、搅拌桩质量保证措施

（1）、严格控制浆液配比，做到挂牌施工，注浆设备安装流量计，并配有专职人员负责管理浆液配置。后台在施工中配专人负责控制记录注浆泵流量及空压机压力，并根据前台反馈信息，及时调整注浆泵流量及泥浆比重。

（2）、严禁使用过期水泥、受潮水泥，对每批水泥进行复试合格后方可使用。

（3）、严格控制搅拌机的下沉、提升速度及水泥浆按设计注入，确保搅拌桩搅拌均匀，避免因水泥土不均匀造成围护结构渗漏。

（4）、严格控制支架架设时间间隔，防止SMW桩体发生较大柔性变形，使得水泥土与型钢发生分离，使基坑外部水进入基坑内。

（5）、基坑内降水必须连续进行，防止地下水进入基坑内，发生涌水涌砂等现象。

2、水泥土搅拌桩质量检验方法

水泥土搅拌桩施工过程中，每台班抽查2根桩，每根桩制作水泥土试块3组，进行28天无侧限抗压强度及渗透系数检测，q 28d>1.0Mpa，渗透系数应小于1×10-8cm/s ；28天龄期后抽取单桩总数的2%，且并不少于3根，进行钻孔取芯综合判定搅拌桩强度。

3、搅拌桩冷缝补救措施

施工过程中一旦因故停浆或搭接超过24小时出现冷缝，则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案。在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm。

4、各基坑之间、基坑与沉井之间接头处理措施

搅拌桩机在施工中存在一定的工作面，在泵站工程中，基坑与沉井之间存在一定的区域不能闭合，因此在此区域需采用高压旋喷桩进行接头处理，旋喷桩布置在SMW工法桩与特殊井、进水闸门井、沉井井壁之间夹角处，起到止水作用。

5、搅拌桩开挖时发生渗水补救措施

如搅拌桩在开挖过程中发生渗水涌砂现象，应在第一时间确定补救方案，对于渗漏点应采取防止桩后土体流入基坑，造成桩后土体掏空等现象，必要措施可采取土工布对渗漏点进行现行堵漏，引导出桩后地下水，堵住土体。紧接着在搅拌桩渗漏点后采用高压旋喷桩进行渗漏点封堵，必要时掺入早强剂。

六、结束语

SMW工法桩作为一种成熟的施工工艺在上海地区深基坑围护工程中应用较多，本文根据泵站工程的特点，探讨了泵站工程SMW工法桩的施工工艺流程、注意事项及施工中常见的问题、解决措施办法。

参考文献:

[1]上海市工程建设规范《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T-199-2010）

[2]建筑施工计算手册（第二版―江正荣著）