SMW工法樁結合重力式水泥土墻復合基坑支護技術的應用

文｜珠海市第二城市開發有限公司 井長富

一、引言

我國近年來建筑業得到快速增長，離不開大量建筑施工新工藝、新技術的應用大力開展，SMW工法樁集合重力式水泥土墻復合基坑支護工程作為重要的施工技術得到建設各方的高度重視，SMW工法能較好地達到基坑支護效果成為重要施工技術應用之一。

二、工程概況

國家新能源汽車動力電池及電驅動系統質量監督檢驗中心（廣東）項目位于珠海市金灣區三灶鎮機場西路東側、機場高速西側、金海岸大道北側，項目總建筑面積約49529.0m2，其中1#樓地上14 層地下1層總建筑面積35483.0m2（地上27523.0m2，地下7960.0m2），2#樓地上2 層地下1 層總建筑面積7827.0m2（地上7047.0m2，地下780.0m2），3#樓地上2層總建筑面積6219.0m2（地上6219.0m2，地下750m2）。

三、基坑支護設計

3.1 基本設計參數

本項目基坑坑底面積約9379.3m2，坑底周長約484.1m，基坑開挖深度2.30～6.85m。基坑支護采用重力式水泥土墻+SMW工法樁+樁頂放坡+坑底水泥攪拌樁局部加固的復合式支護形式詳見（圖1），具體支護參數如下：

（1）放坡開挖：放坡坡度為1∶1。坡面打土釘φ20，長度L=1.0m，間距1.5m，坡面掛網噴射砼 C20 厚100mm，鋼筋網規格Φ8@200×200，泄水管設置間距為2000m。

（2）SMW工法樁：三軸水泥攪拌樁設計直徑850mm，間距600mm，樁長21.0m；H 型鋼采用Q235B H 型鋼，規格為700mm×300mm×13 mm×24 mm，長 度21.0m。

（3）重力式土墻水泥攪拌樁：直徑800mm，間距600mm，樁長15.0m；水泥攪拌樁施工完成后立即插入鋼管，鋼管規格為φ=114mm，δ=3.5mm，L=6.0m。

（4）坑底加固水泥攪拌樁：直徑800mm，間距650mm，樁長6.0m。

（5）壓頂板：采用C20混凝土澆筑，厚度300mm，在水泥攪拌樁上植入20L=1000mm 插筋，與插筋相連接。

3.2 設計優點

本項目基坑支護使用SMW工法樁結合重力式水泥土墻主要有以下優點：

（1）基坑無需大量支護和拉錨體系，便于施工現場大量基坑土方的開挖和運輸，能夠節省一定的工期。

（2）SMW工法樁和水泥土擋墻中水泥攪拌樁咬合搭接的應用既可以實現基坑擋土，又可以實現基坑地下水的防滲漏功能，同時型鋼后期可以實現回收再利用，一定程度上節約了項目建設成本。

（3）基坑支護施工期間不擾動臨近的土地，大大降低了基坑開發時周邊臨近的既有房屋、道路及地下管線設施的下沉和位移風險。

（4）SMW工法樁與水泥土墻支護形式的復核應用，以及水泥攪拌樁咬合搭接的結合應用，提高了基坑支護的整體性抗側向土壓力能力，同時大大提高了基坑底周邊基地的承載能力，從而很好的解決了單一支護形式所形成的支護弱點。

（5）由于水泥攪拌樁的施工特點，基坑支護施工時較其他支護形式大大較少了外運土量。

圖1 支護剖面圖

3.3 基坑支護施工

3.3.1 工藝流程圖（圖2）

3.3.2 基坑支護施工控制

在正式施工前進行攪拌樁試成樁試驗，以水泥土施工后達到設計齡期28 天，且早強為原則，確定水泥摻入量，外加劑的類型，以及確定三軸攪拌樁在本工程的適用性。

（1）測量放線

①用計算機復核每個樁位坐標。

②采用全站儀對每根樁孔進行放樣。

③檢查與設計樁位坐標一致后，報監理單位復測，復測合格后，方能開始灌注樁施工。

④對基坑施工中易出現變形的重點部位采取嚴密的監測措施，并及時做好現場記錄工作，監測結果及時向建設各相關單位進行反饋。

（2）開挖溝槽

根據基坑圍護邊線用挖機開挖攪拌樁溝槽，如有舊基礎等障礙物，可開挖導槽換填，槽深宜穿過障礙物，一般槽深為1.0～1.5m，槽寬宜比設計寬度增加0.6m。

（3）樁機準備移位開機

樁機進場后調整好平衡后，測量樁機垂直度，移動到支護設計要求指定位置，發現導致不平衡位置雜物及時清除，保證樁機作業在平整的場地實施。

（4）制備水泥漿

現場樁機的水泥采用42.5R 普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0，注漿壓力為0.3～0.8MPa，水泥摻入比為20～25%。

（5）型鋼現場焊接操作

①型鋼施工前要有相應加強受力措施，針對用機械吊出型鋼后可能出現頂端部應力受力過大情形，提前焊接兩片強化鋼材腹板保證受力均衡有效性。

②針對本項目中施工現場的型鋼采用的規格為H700×300×13×24mm，使用H型鋼除銹機進行現場除銹工作，在晴朗干燥天氣中對除銹完畢的型鋼及時在其外表涂上厚度至少1mm 以上的減少摩擦力特殊防護涂料，涂料在現場實施中要保證均勻性和一定的厚度，降低型鋼入土摩擦力。

（6）攪拌注漿

①攪拌下沉至設計深度，噴漿提升，重復噴漿攪拌下沉至設計深度，再攪拌提升至孔口。

②施工攪拌軸轉速宜為中檔，提升速度為0.8～1.0m/min。

（7）型鋼插入（僅SMW工法樁）

①SMW工法樁實施插入前控制在水泥混凝土時間為初凝，注意控制好型鋼插入前的垂直度，現場控制垂直度使用精度較高的經緯儀雙機同步進行校核，導向架要保證型鋼定位的精確性。

②型鋼頂部端頭標高由高精密的構件實施嚴格控制，在現場插設型鋼過程中，吊直型鋼，型鋼直接使用專用機械插入至設計要求深度，深度要達到與三軸攪拌樁等長，壓沉過程中若發現未達到設計要求值，應進行振動下沉方式進行。

（8）H 型鋼樁的拔除操作

①待基坑工程完工，并回填土方后，即可以開始拔樁，拔樁時要注意拔樁的速度及樁拔除后孔洞的處理，為了防止不均勻沉降而影響質量，計劃對樁縫用高壓旋噴進行孔洞灌漿處理，樁拔除后及時清理外運，做到現場干凈。

②SMW工法樁中選用振動錘拔方式，通過外部強力對土體的振動方式，強力振動降低內部土質摩阻力拔樁方法對H 型鋼樁進行拔除。

四、施工控制要點

4.1 水泥攪拌樁施工要點

（1）現場測量人員對水泥攪拌樁的施工樁位進行二次復核，對水泥攪拌樁位作好保護標志并有嚴格的保護措施。

（2）水泥攪拌樁實施作業之前通過項目部技術負責人對現場樁施工班組進行技術交底，要求施工班組根據試驗樁的相關指標實施作業，技術指標必須符合試驗樁要求不能隨意修改參數。現場作業過程中一旦出現可能影響到技術指標的計量器具、機械設備的更換情形，需要及時向建設單位負責技術工程師、監理工程師提出書面報告，經過重新進行試驗樁確定后技術指標再進行水泥攪拌樁施工。

（3）實施水泥攪拌樁施工過程中要注意與試驗樁的技術參數進行對照檢查，詳細真實記錄水泥漿輸漿量、樁鉆入、提升的速度值、樁壓力等技術指標，每一條樁均有對應的真實記錄，禁止任意涂改參數，作為水泥攪拌樁質量重要參照依據。

（4）選用的水泥的體積安定性、細度、強度要符合規范標準，存放在干燥地方。

（5）水泥攪拌樁技術要求高，對質量把關較嚴格，現場作業中質量員、技術管理人員要對水泥漿噴入和停止噴漿時間嚴格控制，樁機鉆入深度、鉆進時的垂直度進行嚴密的監測。

（6）攪拌樁作業前機械設備做好維護保養，現場攪拌樁過程中配備專業電工、機械維護人員對施工用電和攪拌樁機械設備進行認真監測，保障噴漿使用的水泥供應量連續性。出現噴漿供應臨時中斷時，樁機鉆頭往斷漿下方鉆入至少0.5m 等待砂漿重新供應后再提升。噴漿中斷時間超過6h 時，攪拌樁需要實施補樁。

（7）水泥攪拌樁噴漿量實施前進行復核計算，對施工用量和設計用量進行對照，作業過程中對施工使用量進行對比，施工用量不足時要多次進行原有樁位重新鉆進，并嚴格真實記錄每一枝水泥攪拌樁噴漿使用量，及時進行施工和設計用量技術性對比，發現使用量相差較大時及早采取解決措施。

（8）水泥攪拌樁鉆進過程中，鉆頭進入土體可能遇到巖層、硬質石頭等對鉆頭易產生磨損物質，在班組作業交接前對鉆頭的葉片進行詳細檢查，清理雜物，注意檢查鉆頭磨損量要在標準范圍值內。

（9）對照復核地質勘察資料，根據基坑支護施工中土體含水量探測值，水泥攪拌樁施工噴漿用量進行合理調節。

（10）針對水泥攪拌樁完成后的強度、長度、攪拌均勻度等技術指標進行質量檢測，選擇多種檢測方式進行以保證樁質量，輕便觸探方法使用時要注意保證穿心桿的垂直度，觸探位置選擇距離樁心中間2/5 樁徑部位。鉆孔抽芯法使用較常見，通常抽取比例2%，對樁身整體質量、樁身連續程度均能較好地檢測出來，由于鉆孔人員技術水平對取出的芯樣的無側限抗壓強度有直接影響，需要選擇經驗豐富的檢測人員實施操作。

4.2 SMW工法樁型鋼施工要點

（1）H 型鋼加工：提前加工焊接校正，加工長度應超過冠梁不少于50cm；注意要對生銹的型鋼及時處理并涂上減少摩擦力的材料，仔細均勻地涂抹在型鋼表面，厚度控制在1mm 以上。

（2）H 型鋼打設：采用自行振動式振動錘專用機械插打，按照導梁上起始H 型鋼定位；H 型鋼樁夾樁龍口在打樁機變幅范圍內銜樁，夾住入龍口，并將樁夾緊，帶好保險，起吊打樁錘，起吊H 型鋼，調整樁的垂直度或傾斜度，精確定位，校對樁的垂直度或傾斜度，載樁到位，誤差控制在誤差范圍內沉樁；先輕錘輕擊，待樁入一定深度后，再重錘重擊，直至設計高度；測量樁的偏位置及標高；做好沉樁記錄，依次吊H 型鋼樁、H 型鋼樁到位。

（3）H 型鋼拔除：工程完工后，并回填土方后，即可以開始拔樁，拔樁時要注意拔樁的速度及樁拔除后孔洞的處理，為了防止不均勻沉降而影響質量，計劃對樁縫用高壓旋噴進行孔洞灌漿處理，樁拔除后及時清理外運，做到現場干凈。

五、結語

隨著我國工程建設日益發展，施工技術不斷更新進步，SMW工法樁型鋼無需大量支護和拉錨，開挖土方量少，可重復使用較好地滿足我國深基坑支護工程發展需要，成為當前建筑工程重要施工技術應用，推動了我國建筑行業持續穩定發展。