浅谈SMW工法桩施工质量控制

摘 要：本文作者通过福州仓山万达广场工程项目深基坑围护结构的施工实例，及积极探讨SMW工法桩的设计思路和优化施工工艺，确保了无水平内砼支撑SMW工法桩的施工质量，达到安全、可靠深基坑支护目标，为今后类似围护结构的施工提供技术资料。

关键词： SMW工法桩 支护结构 质量控制

1.引言

1976年SMW（Soil Mixing Wall）工法连续墙在日本问世，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，形成的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。自该技术引进以来,H型钢与搅拌桩共同作用原理还缺乏分析资料;使用的设备部分进口、部分仿制,配套性差,实际使用匹配性缺乏科学依据;未形成相应健全、完善的施工规范和技术及检验标准，故而在实际施工中易出现一些问题和通病,给施工安全留下隐患。福州仓山万达广场工程的工程实例有效的控制了SMW工法围护墙施工质量,确保了深基坑支护安全。

2.工程概况

本工程位于福州市仓山区，建筑场地内设置有3个独立的2层地下室，基坑安全等级一级。上部基坑采用土钉墙放坡，下部基坑除A区与B区基坑之间部分采用“SMW工法桩+钢筋砼拉梁”支护外，其它部分采用“SMW工法桩+1～2道扩孔式预应力锚杆”、“双排SMW工法桩+1道扩孔式预应力锚杆”等组合支护形式。基坑支护总周长约为2260m.

3.工程地质条件

本场地位于闽江古河道的河漫滩，开挖层有微承压水，对2层地下室基坑开挖影响较大，基坑开挖时须进行施工降水。

4.质量控制措施

4.1选用合理的SMW工法水泥土搅拌桩搅拌机设备

SMW工法水泥土搅拌桩一般采用2轴和3轴搅拌桩设备进行施工。2轴和3轴搅拌机存在很大的差别,如何用好搅拌桩设备对工程施工将回带来很大的影响,也将对工程施工带来严重的安全隐患。

2轴搅拌机仅能机械搅拌,水泥掺量理论上仅能达到13％,桩体水泥土强度仅能达到1MPa左右。

3轴搅拌机加高压气流辅助搅拌技术,利用气体的扬升置换作用,有效提高墙体的均匀性,水泥掺量可达20％以上,桩体水泥土强度可达1～3MPa以上。

3轴搅拌机成桩均匀性、水泥强度、抗渗性能等各方面质量、性能均优于2轴搅拌机。因此,只要土质情况、周围环境允许,3轴搅拌机可以单排作为维护体。而2轴机因强度及抗渗方面因素单桩不宜作为深基坑维护体,需采取补强措施处理。在施工过程中,一些施工单位一味降低成本追求利润,经常利用2轴搅拌机取代3轴搅拌机而不采取任何补强措施,这种结构强度相对较低,存在较大安全隐患,往往会造成基坑在开挖阶段维护结构易变形、开裂,并且基坑渗漏严重。因此SMW工法水泥土搅拌桩使用3轴搅拌机为宜。仓山万达广场基坑支护工程中，采用三轴搅拌机，在工期和施工质量方面取得了不错的效果。

4.2 确保SMW工法水泥土搅拌桩施工质量

水泥搅拌桩是SMW工法的一项重要组成部分,在SMW工法中,水泥土不仅起到止水、承受水土压力在型钢之间的剪力作用,更重要的是水泥土能够有效地控制型钢的侧移和扭转,提高结构的整体稳定性,使型钢的强度能够充分发挥。

SMW工法水泥土搅拌桩施工过程中,各个环节同时进行,而各环节协调好话直接影响SMW工法施工质量。目前,水泥浆的拌制过程(水泥、水、外加剂用量、浆搅拌机操控)、注浆泵的压力流量、钻头下沉提升速度和转速、高压气体的压力和气流量的控制均各自为阵,独立操控。这几方面只要有一个环节配合不协调,就可能出现水泥土搅拌不均匀、水泥掺量不足,甚至出现维护体断桩渗漏的现象。因此,要获得良好的、稳定的水泥土搅拌体的质量,必须从每一个环节加以控制。加大施工管理和监控力度,提高操作人员的技术水平是解决问题的有效手段。

4.3 高度重视H型钢相关工序质量

SMW工法是通过H型钢与水泥同作用形成有一定强度和刚度具有挡土、挡水作用和围护墙体。这其中水泥土主要起到固结土体隔绝止水作用,H型钢主要起到抵抗水土压力的作用。因此,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） 型钢质量的检查

SMW工法H型钢可以回收并反复使用,一些型钢在加工、使用、回收、运输、堆放存储等过程中受到损伤,其主要表现为H型钢变形、有效厚度因锈蚀或磨损减小、H型钢材质疲劳受损强度降低。

为了确保SMW工法H型钢质量,必须对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也是有必要的。

2） 型钢焊接质量的控制

由于目前常用的H型钢,定尺长度为9～12m,而SMW工法基坑深度也恰好在10米左右,H型钢焊缝接缝正好位于基坑开挖面处,该部位变形最大、受力最为复杂,焊接质量直接影响到基坑的安全。

为了保证SMW工法H型钢焊接质量,应建立从材料供应、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型钢的定位、垂直度直接影响到支护体系的整体安全,影响地下主体结构的施工质量。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。