浅析SMW工法施工工艺中存在的问题及解决方法——以琴湖花园项目为例

浅析SMW工法施工工艺中存在的问题及解决方法——以琴湖花园项目为例

陈凡俊

上海嘉定区房地产（集团）股份有限公司上海200000

摘要：SMW工法桩是我国从国外引进的一种相对新式的深基坑支护方法，该支护方案具有适应性广、围护体积小同时具有一定止水帷幕的特点，因而较多运用在我国近些年来的基坑支护施工之中。本文结合琴湖花园案例，首先对SMW技术以及特点进行叙述，其次介绍项目情况，最后针对项目施工阶段中有关工艺的问题进行分析并提出解决方案。

一、有关SMW的相关阐述

SMW（SoilMixingWall）工法桩原理是在特殊地坪利用多轴搅拌机在原地削土作用，在钻机低下前段注入水泥浆液，在切碎的混合土体中充分形成较高的止水性水泥土柱式挡土墙[1]，在这个挡土墙中插入加强的刚性材料（H型钢等）的一种工程技术。与其他的围护施工方法比较，SMW工法桩主要具备以下特点：

（一）作业期间不容易产生对周边土体的扰动，从而减少四周环境造成的沉降，避免道路、管线、建构筑物产生危害。

（二）通常采用三轴搅拌机作业，作业过程中能够充分利用搅拌转机钻杆具有螺旋推进与搅拌的作用，使得水泥与土得到充分的搅拌，确保墙体能够形成无缝的整体结构进而提高止水的效应。

（三）该作业方法适用性较广，各种土质以及地质条件均能采用。

（四）围护体形成后厚度通常为0.55m～1.3m，作业最大深度可达到近65m。

（五）作业期间基本不产生扰民现象，不容易产生泥浆外溢的现象，因而适合在城市密集区域进行施工。同时作业工期较短，有利于提前工程进度。

（六）SMW工法桩经专门设计优化后甚至可以作为地下连续墙使用，在确保质量的同时还能够一定程度上降低工程造价。

二、项目概况

琴湖花园地块三、四标段1#、2#、5#、6#、7#住宅楼及人防D、E车库项目地处常熟市虞山镇。位于新世纪大道东侧，香山南路西侧，富春江西路南侧，富阳路北侧。拟建车库基坑总面积约为18820㎡，为附建式车库，包含五幢住宅楼基础。其中人防D区基坑占地面积（包含1#、5#住宅楼）约为10250㎡，基坑开挖深度约为5.55~7.10m；人防E区基坑占地面积（包含2#、6#、7#住宅楼）约为8570㎡，开挖深度为5.55~7.10m。号房局部集水井深度为1.7~2.0m，电梯井深度为3.7m，车库局部集水井深度为0.9~1.2m。西侧3#、8#住宅楼基坑围护已经施工完成，但未进行土方开挖工作。

基坑北侧为场内临时排水河道，河道对岸为先期施工的9#房；基坑东侧为香山南路，道路边线距离基坑边线最近处约19m；基坑南侧为富阳路，道路边线距基坑边线最近约9.5m；基坑西侧为新世纪大道，道路边线距基坑边线最近处约49m。

东侧由近及远有给水DN300（铸铁1.17）、天然气DN160（中压PE1.52）、电信（光纤）、雨水DN450（砼1.56）、路灯（空管）*2、雨水DN450（砼1.92）、电视（空管）、供电（空管）及污水DN600（玻璃管1.74）。最近的管线距离基坑边约19m。南侧由近及远有电信（光纤）、雨水DN450（砼1.58）、路灯（空管）、雨水DN450（PVC0.68）、路灯（空管）、供电（空管）和电视（空管）。最近的管线距离基坑边约9.5m；西侧道路下方管线较多，最近的管线为天然气DN500（钢，中压1.45），距离基坑约46m。

基坑东侧内边线距离红线5.9~13.8m；南侧9.5~13.5m；西侧11.9m；东北侧为场内排水河道，放坡顶距河道岸边最小距离为1.6m；西北侧为空地。

基坑支护措施方面，根据如图1所示，结合本基坑所处的地理位置、环境，经综合比较，东面和南面采用双排Ф850三轴搅拌桩内插H488x300x11x18型钢，部分区域为双排Ф850三轴搅拌桩内插H20工字钢。

三、针对SMW工法施工工艺的问题与解决方法分析

（一）型钢插入不到位的问题

通常在插入型钢过程中因土质不均匀，尤其部分区域土质较硬，经常出现型钢插入深度不够，无法到达设计要求的深度情况的发生。针对该类情况，项目部要求施工机械方面控制机械注浆量和钻杆提升的速率，确保形成墙体的均匀度。严格把关要求的水泥掺入比达到20%~25%，同时水泥种类按设计要求的42.5级普通硅酸盐水泥进行施工。利用施工仪器在沉入过程中控制型钢垂直度和定位，如出现困难时候可以适当采用外力辅助插入设计深度。

（二）基坑开挖过程中周边环境变形问题

随着土方开挖，围护体随着开挖的进行出现逐渐增大的水平位移，同时基坑西侧为3#、8#基坑，位移量的增大对该区域也存在一定的安全隐患。结合监测数据分析发现开挖下一区段初始的位移曲线包含在上一区段终结时位移曲线之内，由此可得出下一区段新所带来的应力对位移的变化起到了限制的作用，进而降低了位移值；然而随着时空效应，位移仍然出现了较大的变化，并超过上一区段终结时的位移值，同时还能发现变化最大值因开挖深度的增加而增加[2]。工法桩桩体纵向变形量特征根据桩顶约束条件而发生变化，本项目实施阶段，因南侧和西侧存有围护桩压顶约束的情况，因而根据监测数据发现墙体状体变形呈现中部大、上下端小的情况。在墙体位移曲线中存在两个较突出的拐点，其中一个是位于开挖面以下2m，表明该范围内被动土压力较小，因而施工中与设计单位沟通，及时采取压密注浆加固的工艺进行土体加强，进而显著改善该部位被动土压力，并减少了墙体水平位移变化的速率。另一处拐点为型钢的端部，在型钢与水泥土交界面墙体刚度变化较大，水泥土对墙体抵抗变形作用不大。施工过程中对节点部位施工过程中，通过设计加强节点步筋并确保绑扎及浇筑的质量，从而控制形变量。

（三）水泥土强度的问题

该问题普遍存在于长三角地区的施工中，且现场土质分布不均，多处出现夹层或缺失等现象。根据设计要求，水泥土28天龄期的无侧限抗压强度需要不小于0.8MPa，如不控制容易出现水泥土强度在钻芯取样环节不达标，给后续工程造成极大隐患。因而施工阶段根据现场土质及时调整钻孔进度，控制水泥喷量；定期对机械进行检查，确保工艺参数的准确性；钻芯取土严格按照规范进行，避免取样中带土造成样本失真。

（四）数据监测的问题

监测环节是控制工程施工阶段风险的一个极其重要的环节，但往往容易出现监测项目未能满足实际工况、不重视监测数据、不按照监测意见进行调整的现象发生，给基坑稳定安全带来了极大的安全隐患。因而本项目在监测方面提请专家组进行论证，针对项目特有的情况，对部分监测内容以及要求进行优化调整。施工过程中，要求各家参建方保护好监测点位，不得对其进行破坏。现场根据施工工况及时调整监测频率，监测数据需每日上报市安监部门以及现场项目组，定期对监测情况进行沟通。对可能出现速率报警和累计报警的点位进行重点观测，分析隐患发生的原因并采取措施排除风险，确保施工各阶段处于可控状态，并保证监测工作不流于形式。

（五）型钢起拔的相关问题

SMW工法桩能够降低围护工程造价，插入桩体的型钢能够回收是很重要的一个因素，因而如何有效回收型钢是控制造价、降低成本的紧要一环，更是SMW工法施工成功与否的评判准则。型钢回收主要的问题是后期拔出过程困难，无法高效进行回收工作，施工机械阻挡现场道路、影响工程进度，部分型钢因回收困难只能割除甚至放弃，严重提高成本。因而首先需对现场施工区域进行合理安排，为后续回收型钢提供便利；型钢插入水泥土前需要施工单位对型钢表面均匀涂刷的减摩剂材料，进而减少型钢和水泥土之间的静摩擦力。回收型钢过程中，控制机械垂直拔出型钢，避免倾斜、扭曲等情况发生，减少因型钢变形产生摩擦力给作业带来影响。拔出过程应做到连贯匀速，避免因突然停顿而产生阻力。[3]

结语：总体来说，SMW工法对本项目无论从工程质量还是工程成本控制上都有很多积极的作用，项目部人员根据现场实际情况应当重视该工艺技术层面的研究并制定管理方案，结合各类工况、数据进行分析与创新，保证SMW工法在施工中能够充分发挥其优势进而提高基坑工程的工作效率以及工程质量。

参考文献

[1]钱玉林．SMW支护结构及其工程应用[J]．工程勘察，2001，

[2]曹名葆.水泥土搅拌法处理地基[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]史佩东.日本SMW工法地下连续墙《地基基础工程》1995