SMW工法桩 +被动区搅拌桩的联合支护体系在工程中的应用

吴永顺

福建七建集团有限公司 福建 漳州 363000

[摘 要]某工程地下室基坑支护采用SMW工法桩+被动区土体深层水泥土搅拌桩支护加固的联合支护体系，联合支护体系的施工顺序控制以及质量控制。

[关键词]SMW工法桩深层水泥土搅拌桩高压旋喷桩 施工顺序 质量控制

1.工程概况：

某工程地下室建筑面积为31731.2㎡，底板开挖深度为5.5m，局部开挖深度为8.7m和10.2m。基坑安全等级为I级。地下室周长781.35m。基坑周边环境情况，如图1。工程地质情况如下：

①人工杂填土层：厚度0.80～3.00m；②淤泥层：厚度16.5～20.9m；③细砂：厚度1.10～10.20m；④中砂：厚度0.80～7.40m；地下室底板坐落地质土层为淤泥层。

图1 基坑四周与建筑物平面简图

2.施工难点：

基坑围护结构形式：西南侧、西北侧周围均为普通两层民房，采用SMW工法桩+钢筋混凝土内支撑+被动区土体深层水泥土搅拌桩支护加固的联合支护体系；其余采用上部自然放坡+ SMW工法+扩孔式预应力锚索+被动区深层水泥土搅拌桩支护的形式。（详见图2、3）

基坑支护设计：桩体采用Φ600@500三轴搅拌桩+@1200插入HN700×300×13×24型钢止水帷幕，Φ850@600水泥搅拌桩被动加固区，被动区与止水帷幕之间采用单排Φ600@2400高压注浆。桩顶设置冠梁和现浇钢筋砼支撑梁、局部现浇钢筋砼加劲板。预应力锚索锚钻头采用鱼雷式钻头，固体旋喷直径大于Φ500，自由段旋喷直径大于Φ300，拉杆采用4Φ15.4无粘结钢绞线。

施工难点：SMW工法桩墙与被动区深层水泥土加固体共同作用，在被动区与止水帷幕之间采用单排高压注浆旋喷桩，高压旋喷桩作用是被动区深层水泥土加固体与SMW工法桩墙顶紧传力的作用。因此SMW工法桩与被动区水泥土搅拌桩联合支护体系的关键是SMW工法桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩的施工质量。

图2基坑支护剖面图1

图3基坑支护剖面图2

3.施工顺序：

场地平整至设计标高→施工SMW工法桩→施工深层水泥土搅拌桩→高压旋喷桩施工→上部放坡及喷锚施工→扩孔式预应力锚索→型钢桩顶冠梁施工及内支撑梁施工→被动区加固土体平台喷射砼施工→基坑土方分层开挖施工→地下室结构施工。

4.施工重点控制要点：

4.1 SMW工法桩与被动区水泥土搅拌桩联合支护体系的关键施工工序：

（1）SMW工法桩质量和桩身位置的控制；

（2）水泥土搅拌桩质量和桩身位置的控制；

（3）高压旋喷桩的施工质量控制；

（4）土方开挖的控制。

4.2 SMW工法桩质量和桩身位置的控制：

4.2.1 SMW工法桩施工参数：

1. 三轴水泥土搅拌桩规格为Φ850@600，搅拌桩应采用套接一孔法施工；

2. 注浆压力：0.3-0.8Mpa，注浆流量：25-35l/min。

（3）水泥掺入量（重量比）≥20%，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1.5～2.0；搅拌桩施工宜外加膨润剂，用量约0～5kg/m³。

（4）搅拌速度：搅拌桩下沉速度宜控制在0.5m～0.8m/min，提升速度宜控制在1.0m/min以内，下沉或者提升应保持匀速。

4.2.2 SMW工法桩质量和桩身位置的保证措施

（1）在施工前，应进行试成桩以确定施工工艺及施工参数。

（2）施工过程中，三轴机械的搅拌叶直径应不小于850mm，施工过程中应经常检查，及时更换搅拌叶片。施工过程中的泵送压力大于0.3Mpa，且泵送流量要求恒定。水泥浆液应按照设计的水灰比进行拌制，制备好的浆液停留时间不得超过2小时且不得离析，泵送必须连续，不得中断。相邻桩喷浆工艺的施工时间间隔不得大于10小时。

（3）为保证水泥土搅拌桩的垂直度，应注意桩架基座的平整度和导向架对地面的垂直度，为保证桩位准确，使用定位卡。

（4）搅拌机预拌下沉时当遇较硬土层下沉太慢时方可适量放浆。喷浆前必须将管内的水排清。

（5）如因故停机3小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆除输液管路，妥善清洗。搅拌头提升速度每分钟不得大于1.5m～2m。

（6）施工冷缝处理，在搅拌桩达到一定强度后采取补桩的方式进行加固。补桩可采用旋喷桩进行处理。

4.2.3 H型钢施工技术要求

（1）H型钢插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查其平整度、接头焊缝质量并确保满足设计要求。

（2）H型钢宜采用整材，当需要分段焊接时，应采用坡口焊接。对接焊缝的坡口形式和要求应遵照《建筑钢结构焊接技术规程》的有关规定，焊缝质量等级不应低于二级。单根型钢焊接接头不宜超过1个，焊接接头位置应避免在型钢受力较大处(如支撑位置或开挖面附近)，相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜小于1m。

（3）H型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，在插入过程中应采取措施保证H钢垂直度。

（4）H型钢插入前应在干燥条件下除锈，在表面涂抹起拔减摩剂，厚度不小于1mm。

（ 5）H型钢插入宜依靠送桩锤或自重插入，也可借助辅助手段下沉到位，并将已插好的工字钢连接起来，防止在施工下一组搅拌桩时造成已插好的H型钢移位。

（6）H型钢回收应在主体地下结构施工完成、地下室外墙与搅拌桩之间回填密实后方可进行。

4.3水泥土搅拌桩质量和桩身位置的控制：

4 .3.1深层搅拌桩设计桩径为Φ600@500，搭接长度为100×100。

4.3.2固化剂采用42.5R普通硅酸盐水泥，掺入比（重量比）17%,水灰为0.55。水泥土墙施工前，应进行试成桩试验，以确定相应的成桩工艺。

4.3.3深层搅拌桩桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不宜大于0.5%。

4.3.4施工时采用二次喷浆二次搅拌的施工工艺。喷浆时的提升速度为0.5～0.6m/min，下沉速度不大1.0m/min。泵送压力大于0.3MPa，且泵送流量要求恒定。

4.3.5水泥土搅拌桩有28天以上的龄期才能进行土方开挖。

4.4高压旋喷桩的施工质量控制：

4.4.1三轴搅拌桩强度达到设计要求的70%后开始高压旋喷桩施工，旋喷桩应根据相邻已施工的SMW工法桩墙与被动区加固土体的位置进行准确定位。

4.4.2高压旋喷桩所采用的水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥用量为300kg/m。

4.4.3高压旋喷桩宜采用二重管施工方法，高压泥浆泵压力25.0MPa，空压机压力应大于0.7MPa，容量应大于9m³，水泥浆液的水灰比1：1，钻杆提升速度为0.50m/min，旋转速度约20r/min。

4.4.4高压旋喷桩桩位偏差不得大于50mm，成孔的垂直度偏差不得大于0.5%。注浆管分段提升的搭接长度不得小于1000mm。

4.5冠梁及钢筋砼支撑体系施工要求：

4.5.1支撑体系施工必须严格遵守先支撑后开挖的原则。

4.5.2土方开挖至相应标高时，开始钢筋砼水平支撑体系施工。

4.5.3传力带连续设置，厚度400mm。传力带及地下室底板(楼板)达到设计强度80%后方可拆除支撑系统。

4.5.4支撑梁体系上禁止堆载。

4.6土方开挖的控制:

4.6.1土方应分层、分段、均匀、对称开挖，严格执行“开槽支撑、先撑后挖、严禁超挖”的开挖原则；土方开挖面高差不宜不大于1.0m，分段开挖长度约为20m，以确保开挖过程中土体自身的稳定，同时避免造成已施工的支护结构位移。锚索支护段每层挖至锚索标高下0.3m，不得超挖，上排锚索注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度100%后，方可开挖下层土方及下排锚索施工;

4.6.2土方开挖采用机械开挖加人工配合修土，底板、承台在机械开挖至基底设计标高以上200～300mm时改用人工开挖修土，承台区域及钻孔桩高于基底标高较多的桩身周围土方全部人工开挖修土，挖斗不得碰撞工程桩桩身，以免影响桩身质量。

5.基坑支护结构及监测工程

5.1基坑支护结构（开挖期间）如下图：

图4 现场基坑支护结构图

5.2基坑支护监测实际数据：

（1）坡顶竖向位移最大量8.7mm；

（2）深层土体水平位移最大量8.4mm；

（3）冠梁水平位移最大量8.2mm；

基坑变形位移量均符合设计要求，效果良好。

6.结语

本基坑工程采用SMW工法桩+被动区土体深层水泥土搅拌桩支护加固的联合支护体系。施工难度较大。在施工时，严格按照上述的施工顺序及操作要点执行，并严格对施工质量进行控制，基坑监测效果良好，能达到设计要求。

参考文献

1. JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》

2. JGJ120-2012《建筑基坑支护技术规程》

3. DBJ13-07-2006《建筑地基基础技术规范》

4. JGJ/T199-2010《型钢水泥土搅拌墙技术规程》

5. JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》

作者简介

吴永顺（1977年6月），性别：男；籍贯：漳州；民族：汉；学历：本科；职称：高级工程师；研究方向：建筑施工、装配式建筑施工