淺析深基坑支護工程SMW工法樁施工質量控制

黃 誠

（福建建工集團有限責任公司，福建 福州 350000）

0 引言

隨著城鎮化步伐不斷邁進，地下空間開發更加深入，特別是施工場地狹窄、地質條件復雜和距離周邊建筑較近等情況下的深基坑支護方式選擇極為重要，基坑支護方案合理性不僅影響基坑支護工程的造價與安全，還影響基坑周邊建筑安全與正常運行。SMW工法樁是指采用三軸水泥攪拌樁機在測放好的樁位上進行開鉆，當鉆頭鉆至設計標高時，通過灰漿泵將水泥漿液噴入周邊土層中，經過鉆頭的攪拌和提升形成水泥土樁，根據施工情況采取合理的套打成孔工藝，將各個水泥攪拌樁連成整體的止水帷幕[1]。采用振動錘將H型鋼插入水泥攪拌樁中變成復合樁形式，該樁型吸收了H型鋼的強度和水泥攪拌樁的出色止水效果等優點，從而形成型鋼水泥土擋墻，起到類似地下連續墻的作用。SMW工法樁具有施工速度快、對周邊環境影響小、擋水防滲性能好和造價低等優點，在復雜深基坑支護中得到廣泛應用，其適用于黏土、淤泥、素填土和砂性土等地質的軟土，根據基坑深度和支護需求可以配合設置內支撐，結構強度可靠，經濟效益良好，具有較大的發展前景。

1 工程概況

倉山區社會福利中心位于福州市倉山區建新鎮，由綜合文化活動中心、社會福利中心和門衛等組成，總建筑面積為21784.31m2，綜合文化活動中心為地上6層，建筑高度25.4m；社會福利中心為地上9層，建筑高度35.9m；門衛為地上1層，地下室為1層，結構形式為框架結構。施工場地高程略有起伏，地面高程為6.56~7.66m。施工場地南側為市政道路，西側為花溪南路，東側為東嶺路，北側為內河，在東南側路面下埋設有電力、給排水和通信管線，管線埋深為0.80~2.00m，施工場地周邊環境十分復雜。基坑開挖深度最大為8.5m，側壁安全等級為一級，出于周邊市政道路及地下管線的沉降與水平位移變形控制的考量，本工程基坑支護方式采用SWM工法樁+錨索，確保基坑施工安全性。SWM工法樁的直徑為850mm，套打搭接寬度為250mm，攪拌樁樁長為17m，插打的H型鋼截面尺寸為HN700mm×300mm，插二跳一，插打間距為0.6～1.2m；錨索由3束鋼絞線組成，鋼絞線直徑為15.2mm，長度為20～22m，設置間距為1.2m，錨索設置2道。

2 工程地質與水文情況

2.1 地質情況

基坑所處位置的巖土層地質情況如表1所示。

表1 巖土層地質情況表

2.2 水文情況

在距離施工場地約180m位置為烏龍江，江面寬廣，江浪較大，最大潮差為23m。施工場地北側20m位置為內河，河寬8～10m，深度為2.6～5.3m。施工場地實測穩定水位埋深為1.2～3.3m，水源補給主要來自周邊的烏龍江和內河的地下滲流和上層降雨形成的滯水，其中含泥細砂層的透水性中等，水量較為豐富。

3 施工質量控制難點

（1）基坑開挖底部的土質主要為含泥細砂，而本工程的地下水位相對較高，坑底在承壓水作用下很容易出現流砂現象，基坑開挖過程中采取一定降水措施，使得內外地下水存在壓力差，這對SMW工法樁的施工質量要求更高，一旦套打連接不緊密，將可能出現管涌現象，這將極大地影響周邊建筑與管線的安全性。

（2）水泥土28d無側限抗壓強度設計要求≥1.0MPa，而漿液水灰比設計為1.5～2.0，鑒于水泥土在較深深度的離散性相對較大，而含泥細砂層較深，這對水灰比選擇和施工方法提出更高的要求。

（3）該工程表層土相對松軟，導向軌設置容易出現位移現象，軸線控制難度較大。

（4）該工程地質較為復雜，攪拌樁成樁時垂直度偏差與樁身均勻性難以得到一定的保證，而樁身垂直度將直接影響到后續H型鋼的插入施工，如何保證樁身垂直度成為擺在管理人員面前的一道難題。

4 深基坑支護工程SMW工法樁施工質量的控制

4.1 組建SMW工法樁質量控制小組

根據基坑周邊環境情況和工程特點，工程部組建以項目經理為組長，總工程師為副組長，施工管理人員為組員的SMW工法樁質量控制小組，明確SMW工法樁的質量目標為合格，要求所有組員按照崗位職責來劃分自身的質量目標。通過召開SMW工法樁工藝流程培訓會議，加強施工管理人員對SMW工法樁施工方法的認識與了解，為他們補充專業理論知識，增強其質量意識，使工程管理水平提高一個層次。通過觀看SMW工法樁基坑支護相關視頻，對該工藝施工的質量缺陷有了直觀的認識，從而針對性地制定質量控制點。要求管理人員嚴格執行項目部質量管理規章制度，加強各道工序的質量檢查與監督，使SMW工法樁的施工質量符合設計和規范要求。

4.2 加強主要材料質量控制

SMW工法的主要材料是水泥和H型鋼。水泥采用P·O42.5，水泥進場應檢查其出廠時間和有無硬塊與潮濕，按照規定抽樣復試，待復試合格方可投入使用。水泥應具有合格證與檢驗報告，水泥相關指標應符合設計要求[2]。H型鋼應有質量合格證，材質符合設計要求，表面無銹跡和扭曲，H型鋼應根據施工要求分段加工與焊接，采用坡口焊接方式，插打時要求相鄰2根H型鋼接頭焊縫應錯開1m，焊縫應飽滿，焊接質量等級為二級，H型鋼長度應滿足設計要求。

4.3 加強水泥漿制備質量控制

為了防止出現水泥土的強度無法達到設計要求，通過試樁和實驗室室內水泥土試驗等方法來確定水泥漿的水灰比，通過不同工況下的多種試驗結果，管理人員綜合分析與比選后最終決定水泥漿水灰比取值為1.5。水泥漿制備采用全自動拌漿裝置，只要設定好水灰比即可自動稱量下料攪拌，漿液經過密網過濾后排入儲漿桶待用。為了后續H型鋼能夠順利地插入攪拌樁，在水泥漿中摻入1%膨潤土，使水泥土的凝固時間適當延長和水泥土的和易性更好。

4.4 導向軌施工質量控制

根據工藝流程開挖導溝，導溝開挖應平整，為了更好地控制SMW工法樁的軸線方向，在導溝上設置導向軌，將規格為0.2m×0.2m的型鋼布置在導溝的短向位置，型鋼長度為2.5m，根據地質情況和樁機型號可以確定短向型鋼的安裝間距為6m，而樁機行走將不可避免地出現振動，為了防止導向軌出現偏移情況，在型鋼雙側各插打2排鋼釬，并將鋼釬與型鋼進行焊接，確保型鋼固定牢固[3]。在短向型鋼上面縱向安裝2根尺寸為0.3m×0.3m的型鋼，型鋼長度為12m，上下型鋼以雙面滿焊方式固定牢固形成定位導向軌，接著根據H型鋼的插打間距在導向軌上安裝定位卡，確保H型鋼插打位置的準確性。

4.5 水泥攪拌樁施工質量控制

在樁架上正對著鉆桿方向懸掛1個線錘，在與懸掛線錘垂直方向的地面上懸掛另1個線錘，鉆桿垂直度偏差≤0.5%，鉆頭對準樁位即可下沉切土攪拌，下沉過程中應時刻關注垂直度偏差情況，發現超標應立即糾正，防止出現斜孔導致后續H型鋼無法插打[4]。待鉆頭下沉到設計標高時即可停止鉆進，不斷地噴漿與攪拌，持續時間2min，然后不斷攪拌和提升到樁頂后再次循環下沉、噴漿、攪拌與提升，成樁施工工藝為“兩噴兩攪”。水泥攪拌樁施工時應嚴格控制軸線位置與標高，根據量測好的樁位標高計算出入土深度，當樁架上的刻度線達到設計值時即可噴漿攪拌[5]。噴漿壓力、鉆進速度、輸漿量、原位攪拌時間、水泥摻量、提升速度和噴漿與攪拌次數等施工參數應嚴格按照試樁確定標準執行，確保樁身水泥土均勻性。為了防止斷電造成噴漿中斷而影響攪拌樁質量，施工現場應預備柴油發電機，一旦斷電應馬上發電進行噴漿，鉆頭應下沉到斷漿面以下0.5m后再恢復噴漿和攪拌。管理人員應加強噴漿量和提升速度等過程質量檢查，尤其是水泥摻量應滿足設計要求，確保樁身水泥土強度能夠滿足設計要求。

4.6 H型鋼插打質量控制

H型鋼進場驗收合格后應按照插打位置進行堆放整齊，H型鋼上應涂刷減摩劑，從而讓H型鋼順利地插入攪拌樁中。采用橡膠皮對定位卡四周進行保護，從而防止因定位卡與H型鋼之間摩擦導致減摩劑損失，從而影響到插打效果。定位卡的軸線位置與標高應復核準確無誤，定位卡的中心就是樁位位置。采用振動錘來插打H型鋼，應保證型鋼垂直插入[6]。由于地質中存在砂層，而水泥漿容易在砂層中快速滲透與凝固，因此，應嚴格控制H型鋼插打時間，要求在攪拌樁成樁后0.5h內完成，防止水泥土強度過高無法插入型鋼。H型鋼插打完成后應復核樁頂高程，為了防止型鋼下沉，采用定位卡和吊筋固定型鋼。

4.7 細節處理的質量控制

攪拌樁直線方向上進行套打時，采用跳槽式雙孔復攪方法，如圖1所示，該套打方法能夠有效地保證止水帷幕的連續性。在轉角部位套打形式為單側擠壓方法（如圖2），即通過單孔復攪來實現連接，使攪拌樁的垂直度能夠得到有效的補正。如果因不可抗力因素導致出現了施工冷縫，應在該位置補打素樁，從而彌補止水帷幕的連續性，確保攪拌樁的止水效果。

圖1 跳槽式雙孔復攪方法

圖2 單側擠壓方法

5 結束語

綜上所述，該工程針對地質及周邊環境的復雜性采取多項SMW工法樁施工質量控制措施，采用鋼釬對導向軌進行加固，采用吊筋輔助固定H型鋼，在水泥漿中摻入膨潤土，根據各項試驗數據來確定水灰比，嚴格按照試樁方案確定的標準對攪拌樁進行質量控制。水泥土28d無側限抗壓強度值為1.2～1.5MPa，滿足≥1.0MPa的設計要求，H型鋼插打后樁頂高程一致，整齊美觀。SMW工法樁施工連續未出現施工冷縫，形成較為完整止水帷幕，基坑開挖后，基坑側壁未出現滲漏和管涌現象，基坑監測數據均在規范允許范圍內，基坑穩定可靠，SMW工法樁的施工質量控制效果顯著。