SMW工法桩适用性分析

【摘 要】通过云南省某人防工程基坑支护工程施工， 对基坑开挖过程中，SMW工法桩在不同地质条件下的施工情况进行分析得出相应结论，SMW工法桩不同地质条件下的适用效果进行分析，得出相应结论，为类似土层应用SMW工法桩围护结构提供相应的技术积累与经验借鉴。

【关键词】基坑支护；SMW工法桩；不同地质条件；围护结构

1.工程概况

1. 1 设计工况

该基坑支护工程，基坑采用SMW工法+内支撑度，开挖深度约8.97m。SMW工法桩桩径φ850@600mm，桩长15.5米～21.5米。 SMW工法桩深搅固化剂采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量≥324kg/m3。水灰比1.5～2.0；接班搭接接头和间歇施工搭接头应进行补强搭接，施工冷缝采取高压旋喷封堵。型钢采用700*300*13*24，插入前应先在干燥条件下在其表面涂刷减摩材料。

1.2 地质概况简介

（1）人工填土（单元层代号①）

（2）粉质黏土（单元层代号②） 标贯值5.6～10.4

（3）圆砾（单元层代号②1）：层厚层厚0.50～12.00m，平均厚度3.82m，动探值8.3～18.8

（4） 粉土（单元层代号③）：层顶埋深3.00～19.00m，平均埋深8.66m，标贯值7.6～9.8。

（5）圆砾（单元层代号③1）：该层厚0.80～7.20m，平均厚2.85m，层顶埋深5.5～18.0m，平均埋深11.45m，动探值9.8～17.1。

（6）粉质黏土（单元层代号④）：该层厚1.1～25.6m，平均厚9.86m， 层顶埋深2.6～20.5m，平均埋深13.44m，标贯值8.0～11.2。

（7）角砾岩 （单元层代号⑤）：杂色，坚硬。岩石质量指标RQD为15～45%，平均值约为30%。基本质量等级为Ⅲ类，单轴抗压强度fr=96.07MPa。

1.3 工艺简介

SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机（全液压步履打桩机）同时在钻头处喷出水泥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。

2.设备型号及参数

2.1 设备参数

1） 配套设备及功率

2）BZ70三轴搅拌机厂家提供设备钻进能力参数：

① 重型动探参数N30>时，无法钻进。

② 3017后机械钻进缓慢，水泥超量。

③ N

3） BZ70三轴搅拌机尺寸：

① 机身长15.4米.

② 设备主筒高35米，

③ 机身宽度6米。

④ 三轴中心线向外需要1.5米操作空间。

3.试桩

3.1 施工准备

1） 在开工前就必须明确施工供电情况，确保供电正常。

2） 测量：定位放样、确定是否具备机械操作需要的空间；

3） 探沟开挖：宽1.2米，深度1～2米；

4） 搅拌系统就位置：搅拌系统位置、水泥灌位置、泥浆外运路线等。

3.2 试桩

三轴搅拌机在不同地质条件下，钻进速度不一样。试桩目的：在注浆泵供浆量一定的前提下，根据三轴搅拌机在不同地质条件下钻进速度，调整水灰比，确保搅拌体的每方水泥用量能满足设计要求。

①深搅固化剂采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

②水泥掺量≥324kg/m3。

③水灰比1.5～2.0；

④三轴搅拌机下沉速度与搅拌提升速度控

⑤三轴大幅面积1.495m2，小幅面积0.567 m2，标准幅1.2米面积1.0312。

4.不同地质条件施工情况

1） 16-16剖面，主要为圆砾（层代号②1），圆砾（层代号③1），圆砾层厚3～5米，局部出现块状角砾岩。三轴搅拌桩钻至角砾岩后就无法继续向下钻进，变更为旋挖灌注桩。

2） 13-13剖面，SMW工法桩施工到10米时，突然停电。两个小时后恢复供电，该设备最大起吊拉力时91.5KN无法拔出钻杆，最终采取大型吊车辅助拔出。

3） 11-11主要为圆砾（层代号②1），该位置与地勘报告显示最大圆砾层厚度在约12.5米。该段施工到16米位置是发现出现了出现胶结层，钻机持续了1个小时多扔无法向下掘进，最终采取旋挖机引孔。造成了水泥超量，增加旋挖机引孔费用，工期延误。

4） 8-8剖面北侧②1、③、③1、④层不断交替出现，并出现强度较高的胶结层，该剖面100多米施工措施：SMW工法桩无法钻进SD200旋挖机引孔无法钻进SD280能钻进变更为旋挖桩。

5） 2-2～7-7剖面SMW工法桩设计为15.5米，地层主要为粉土及粉质粘土，圆砾层厚度在2米左右，施工正常。

6） 在施工过程中出现钻进缓慢，水泥超量的地段也出现，通过土方开挖时候的观察，不存在胶结层，但出现了较多圆砾层粒径达到120mm的情况，

通过以上各个剖面施工情况得出以下结论：

5.SMW工法桩适用性分析

5.1 SMW工法桩相比旋挖桩+高压旋喷桩支护有以下优点：

1） SMW工法桩在造价上低于旋挖桩支护成本，造价上将省30%。

2） SMW工法桩成桩通过套孔施工，形成致密无接缝的连续墙，止水效果比旋挖桩+高压旋喷好。

3） 在粉土及粉质粘土区域15.5米深桩每天能施工20幅，相当于24延米，施工速度快于旋挖桩。

4） 施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

5.2 SMW工法桩适用条件受以下条件限制：

1） SMW工法桩从本项目施工情况来看，BZ70型设备在用于中等密实以上圆砾层、深厚圆砾层、圆砾层粒径在150mm以上、胶结层较多的地层有较大施工风险，可能出现无法钻进或埋钻情况。

2） SMW工法桩对施工用电依赖较强，出现不可预见因素时，如停电、机械故障造成埋钻等将造成不可预见的后果；所以施工时必须考虑相应的应急措施（备用线路电源或大型发电机、大吨位吊车）。

3） SMW工法桩施工场地要求较高，机身长16米，高35米，场地条件必须满足机械尺寸要求。

4） SMW工法桩施工时出现不可预见的冷缝时需要采用高压旋喷进行补强；

5） SMW工法桩在阴角有建筑物的情况下，阴角临边2.5米范围内三轴机无法施工，需要其他工艺进行支护。

6.结论：

SMW工法桩工艺在不同支护体系有很强的优势，但该工艺也受到很多因素限制，只有我们充分了解了SMW工艺的受限因素，才能更有效的运用它，并发挥它的优势。

（1）勘察作业在进行动探时，出现了反弹时，地勘单位有时会将反弹数据剔除。这样降低了地层指标，却给设计方案实施带来困难，严重的可能造成方案无法实施。

（2）在采用SMW工法桩时，为确保设计方案的有效实施，设计方需要提前与单位勘察单位沟通，对勘察指标提出相应要求。

（3）设计前需要对支护周边建筑物情况充分了解，确保场地条件符合机械的操作需求。