淺議SMW工法井在深基坑施工中的應(yīng)用

摘要：本文從支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、施工準(zhǔn)備、施工技法及流程、施工時(shí)的注意事項(xiàng)這四個方面，對SMW工法井在深基坑施工中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：SMW 工法井 深基坑 施工 應(yīng)用

SMW是Soil Mixing Wall的縮寫，是以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場向一定深度進(jìn)行鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。SMW工法井作為一種深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型在施工中得到廣泛的應(yīng)用。

一 、SMW工法井的結(jié)構(gòu)形式

SMW工法井可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土、Φ100以上卵石及單軸抗壓強(qiáng)度60MPa以下的巖層應(yīng)用。可成墻厚度550～1300mm，常用厚度600mm；成墻最大深度目前為65m，視地質(zhì)條件尚可施工至更深。昆山市長江引水工程常熟段水源工程頂管工作井的支護(hù)采用了SMW工法井，地質(zhì)特性為粉質(zhì)粘土夾粉砂，滲透性能良好，工期要求45日歷天，本文結(jié)合該工程對SMW工法井的施工進(jìn)行陳述。下圖為其結(jié)構(gòu)圖。

二、施工準(zhǔn)備

1、施工機(jī)具的準(zhǔn)備

（1） SJB-Ⅱ型雙軸攪拌樁機(jī)1臺、LY-18灰漿桶2臺、BW-200壓漿泵1臺、空壓機(jī)1臺用于深層攪拌樁施工。

（2） 25T汽車吊、8T震動錘各一臺用于H型鋼插入。

（3） 500型電焊機(jī)3臺用于鋼支撐制作安裝。

（4） 1M3長臂挖機(jī)一臺用于基坑開挖。

（5） J2-1經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀各一臺用于測量定位。

2、現(xiàn)場準(zhǔn)備

（1） 按照設(shè)計(jì)圖測量定位放樣，做好永久及臨時(shí)標(biāo)志，根據(jù)地質(zhì)資料、周圍建筑物和地下管線資料做好平面布置工作及清理地下障礙物。

（2） 開挖攪拌樁施工導(dǎo)溝，鋪設(shè)樁機(jī)移位軌道，樁機(jī)定位。

（3） H型鋼表面涂刷減摩和隔離劑。按圖紙制作鋼圍令支撐待用。

三、 施工技法及流程

1、深攪樁及H型鋼施工

（1）復(fù)核樁位，偏差控制在20mm內(nèi)，樁間搭接20cm。每根樁通過引測到鉆機(jī)平臺上的標(biāo)高控制樁頂標(biāo)高。用攪拌軸的長度和紅漆在攪拌軸上作標(biāo)志，控制樁長與樁底標(biāo)高，施工中經(jīng)常復(fù)測鉆機(jī)平臺上的控制點(diǎn)標(biāo)高，保持準(zhǔn)確。確保機(jī)械處于水平狀態(tài)施工，同時(shí)用經(jīng)緯儀經(jīng)常對攪拌軸進(jìn)行垂直度復(fù)測，控制樁體垂直度。

（2）雙軸機(jī)采用二次成樁攪拌施工工藝，噴漿提升速度控制在0.5m／min；嚴(yán)禁樁頂漏噴現(xiàn)象發(fā)生，確保樁頂水泥土的強(qiáng)度，出漿泵出口壓力控制在0.4～0.6MPa。控制重復(fù)攪拌提升速度在0.5 m～0.8 m／min以內(nèi)，以保證加固范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢?。預(yù)攪時(shí)，軟土應(yīng)完全攪拌切碎，以利于與水泥漿的均勻攪拌。壓漿階段時(shí)不允許發(fā)生斷漿和輸漿管道堵塞現(xiàn)象。若發(fā)生斷樁，則再向下鉆進(jìn)100cm再噴漿提升。相鄰樁的施工間隔時(shí)間不能超過12小時(shí)，并現(xiàn)場做好記錄，以保證后續(xù)施工樁位準(zhǔn)確，確保搭接質(zhì)量。

（3）攪拌樁水泥采用42.5新鮮普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比13%，水灰比為 0.5。水泥漿拌好后，在倒入集料斗之前，用篩網(wǎng)清除水泥中的結(jié)塊和雜物，為使水泥漿不發(fā)生離析，只在壓漿前倒入集料斗中。

（4）H型鋼規(guī)格為500*300*11*18，型鋼要求確保平整度和垂直度，不允許有扭曲現(xiàn)象。在插入過程中要確保H型鋼的垂直度。成樁垂直度偏差(包括H型鋼)不超過1%，成樁中心偏差不得大于40mm。將H型鋼移動到位，由樁機(jī)橡皮導(dǎo)向輪控制，H型鋼插入采用汽車吊和8T震動錘沉入。

2、底部壓密注漿加固土體

為了防止基坑開挖到底時(shí)，坑內(nèi)土體在水壓力的作用下向上隆起，采用分層壓密注漿的辦法加固底板以下4m厚的土體，漿液注入率20%。

3、基坑開挖及鋼支撐施工

（1）基坑開挖前，應(yīng)檢查地基加固齡期，基底加固土體已達(dá)到設(shè)計(jì)齡期或設(shè)計(jì)強(qiáng)度并且圍護(hù)樁（包括墻頂圈梁）達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度時(shí)，方可進(jìn)行基坑開挖施工。

（2）采用1臺長臂挖掘機(jī)進(jìn)行基坑土方開挖。采用分層、分段挖土方法，遵循“先端部、后中間”的原則，即挖土施工先將端頭斜撐位置土體挖出，后挖中間段，在中間段挖土中也必須分層開挖，隨挖隨撐，嚴(yán)禁超挖，每層深度控制在1.0m以內(nèi)；

（3）每層挖土前，先設(shè)一集水井作為基坑內(nèi)排水之用，如遇暴雨季節(jié)，應(yīng)增設(shè)集水井，并應(yīng)迅速排除坑內(nèi)積水，使基坑始終處于無水狀態(tài)。

（4）在最后一層開挖中應(yīng)特別注意，當(dāng)機(jī)械挖土離坑底標(biāo)高300mm范圍時(shí)，改用人工修整坑底，并及時(shí)排除積水，保證底板墊層能鋪在原狀土上。

（5）鋼支撐規(guī)格的選用需按設(shè)計(jì)要求或按設(shè)計(jì)軸力及《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ08-61-97）要求來選用。 每根鋼支撐的配置按總長度的不同配用一端固定段及一端活絡(luò)段或兩端活絡(luò)段，在兩支承點(diǎn)間，中間段最多不宜超過2節(jié)。鋼支撐配置時(shí)應(yīng)考慮每根總長度（活絡(luò)段縮進(jìn)時(shí)）比圍護(hù)結(jié)構(gòu)凈距小10～30cm。 鋼支撐安裝前應(yīng)先在圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻或圍檁上安裝支承牛腿（也可在支承端板上焊接支承件）。

（6）鋼支撐應(yīng)采用兩點(diǎn)吊裝，吊點(diǎn)一般在離端部0.2L左右為宜。支撐安裝完畢后，其端面與圍護(hù)墻面或圍檁側(cè)面應(yīng)平行，且應(yīng)及時(shí)檢查各節(jié)點(diǎn)的連接狀況。

4、 驗(yàn)收檢查

（1）成樁垂直度偏差(包括H型鋼)不超過1%，樁位布置偏差不得大于40mm。

（2）攪拌樁樁體應(yīng)攪拌均勻，表面要密實(shí)、平整，樁頂鑿除部分的水泥土也應(yīng)提升注漿(放漿)，確保樁體的連續(xù)性和整體質(zhì)量。

（3）H型鋼平面度平行基坑方向±2cm，垂直于基坑方向±2cm，H型鋼形心轉(zhuǎn)角φ≤3°。水泥土的28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥0.8MPa，90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥1.1MPa。

（4）樁頂標(biāo)高和樁深應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）水泥漿灌入量要有嚴(yán)格保證，無異常過少現(xiàn)象。

（6）遵循“分層、分段”挖土，做到 “隨挖隨撐、限時(shí)完成”原則，始終把基坑變形量控制在合格指標(biāo)之內(nèi)。在第二道及以下各道支撐的土層開挖中，每小段長度不超過6m。各小段土方要在16h內(nèi)挖完，隨即在8h內(nèi)安裝好小段支撐。

（7）要注重第一道支撐安裝的及時(shí)性，第一層土開挖后絕不許拖延第一道支撐的安裝時(shí)間，以防圍護(hù)樁頂部在懸臂受力狀態(tài)下產(chǎn)生較大的樁頂水平位移和附近地面開裂。

四、SMW工法井施工要點(diǎn)

（1）樁與樁搭接時(shí)間不應(yīng)大于12h，若超過12h，應(yīng)在第二根樁施工時(shí)增加20％的注漿量，同時(shí)減慢提升速度。如相隔時(shí)間太長造成第2根樁無法搭按時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)認(rèn)可下采取局部補(bǔ)樁或在冷縫處鉆孔注漿等。

（2）在攪拌樁施工完畢后30min內(nèi)完成H型鋼的插入，否則將影響H型鋼的到位率。

（3）SMW復(fù)合排樁完工后，鑿除樁頂澆筑壓頂梁部位的水泥土，露出的H型鋼表面須用牛皮紙或其它隔離材料包扎，然后制作壓頂圈粱，壓頂圈梁須與H型鋼連成一體。

（4）樁機(jī)預(yù)攪下沉應(yīng)根據(jù)原土情況，保證充分破碎原狀土的結(jié)構(gòu)，使之與水泥漿均勻拌合。

（5）備足排水設(shè)備。為保證基坑開挖面不浸水，并確保查清和排干基坑開挖范圍的貯水體、廢舊水管等的積水，必須事先備好設(shè)備以嚴(yán)防開挖土坡被暗藏積水沖坍，乃至沖斷基坑橫向支撐，從而造成圍護(hù)墻大幅度變形和地面大量沉陷的嚴(yán)重后果。

（6）嚴(yán)格執(zhí)行開挖程序。在順筑法施工中，每個限定長度的開挖段中，按開挖程序進(jìn)行開挖，每一層開挖底面標(biāo)高不低于該層支撐的底面。第一層開挖后，按一小段（最長不超過12m）在16小時(shí)內(nèi)開挖后，即于16小時(shí)內(nèi)安裝支撐，不許拖延第一道支撐的安裝，以防止產(chǎn)生較大墻頂水平位移和附近底面開裂。應(yīng)注意兩道支撐（尤其是第一道支撐）端部與圍護(hù)接觸面上的壓力，在基坑開挖深度較大后，壓力會消減，還會出現(xiàn)空隙，故應(yīng)采取可靠措施，防止支撐端部移動脫落，所有支撐端部支托和連系構(gòu)造都要能防止因碰撞而移動脫落。第二層及以下各層開挖中每小段長度≤6m。

（7）封堵水土流失縫隙。開挖過程中，出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象，要用聚氨脂及時(shí)封堵，在情況嚴(yán)重難以封堵時(shí)，采取坑外井點(diǎn)降水或坑外土體加固。

（8）坑底開挖與修整。開挖最下一道支撐上面土層時(shí)，在地面沉降控制在要求很高時(shí)，應(yīng)按當(dāng)時(shí)施工監(jiān)測數(shù)據(jù)采取掏槽開挖或挖一條槽安裝一根支撐的方法。開挖最下一道支撐下面的土方時(shí)，亦按每6m或3m一小段分段開挖，16小時(shí)以內(nèi)挖好。為做到坑底平整，防止局部超挖，在設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高以上30cm的土方，要用人工開挖修平，對局部開挖的洼坑要用砂填實(shí)，同時(shí)必須要設(shè)集水坑以用泵排除坑底積水。

五、結(jié)束語

采用ＳＭＷ工法井，可以貼近建筑或管線施工，而不會引起明顯的沉降破壞，這在城市建筑密集的舊城改造中由于有效保護(hù)原有建筑安全，并將對交通影響減至最小，意義很大。而且ＳＭＷ工法井同常規(guī)鋼筋混凝土沉井比較，工期可以縮短1/3。由于四周可不作防護(hù)，型鋼又可回收，造價(jià)明顯降低。施工中無泥漿排放，對環(huán)境無污染。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文