浅析型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术在住宅施工中的应用

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【摘要】根据2010版建设部十项新技术中的《型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术》行业称为SMW（Soil Mixing Wall）工法桩（以下简称），它是在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土止水结构。本文对杭州市拱墅区金星村R21-12地块农转居公寓工程施工基坑围护采用SMW工法桩，取得了非常好的效果。

【关键词】SMW工法桩；质量控制

1 工程概况

本工程位于杭州市拱墅区半山镇金星村。工程总建筑面积为111305.8m2，地上为18-21层，裙房2层。地下为一层，整体中心地下室面积为20790m2。本工程采用框剪结构。基坑安全等级为二级，设计使用年限按临时结构设计。本工程地下室支护形式采用单排650三轴SMW工法水泥土搅拌桩，相邻两桩之间搭接200mm，桩中心距450mm，桩长12.7m-16.2m，搭接形式为全断面套打，水泥采用强度等级P42.5普硅水泥，水泥掺入量20%，水灰比为1.5。搅拌桩内插入H500×300×11×18型钢@450，长度为10.4-15.7m，围护桩顶标高为-3.70，

2 工程地质条件

根据浙江省地矿勘察院提供的工程勘察报告，基坑底开挖层为4-3层粉质粘土且全场地分布，且承压水埋深较深。对工程影响较小。

3 SMW施工方法

SMW工法的施工原理是利用多轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到围护和止水效果。

3.1 施工准备

由于该工艺需连续作业，所以设备进场前，场地必须达到“三通一平”，桩机行走路线软弱地面必须加垫料夯实、夯平。所有原材料要准备充分，同时现场必须准备一台50KW的柴油发电机。按图纸要求进行测量放线，先采用挖机挖出导槽。

3.2 施工顺序

SMW工法深层搅拌桩按设计图纸和专项施工方案顺序施工，其中部分重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，三轴水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。

3.3 搅拌速度及注浆控制

3.3.1 为保证水泥土搅拌桩均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，同时要求桩径偏差不大于10mm，垂直度偏差不超过1/200。根据设计要求，钻机钻进搅拌速度一般在1m/min，提升搅拌速度一般在1.0～1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆。提升速度不宜过快，避免出现真空负压、孔壁塌方等现象；桩施工时，不得冲水下沉，相邻两桩施工间隔不得超过12个小时；并做好每次成桩的原始记录。

3.3.2 制备水泥浆液及浆液注入

在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近设置水泥桶，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为1.5，按水泥掺量20％计算，在搅拌浆配制完成后，现场质量员通知监理工程师用比重仪对水灰比进行现场检查，符合要求后方可进行开机施工。拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，且每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，注浆压力为1.5Mpa ～2.5 Mpa，以浆液输送能力控制。土体加固后，水泥土搅拌桩养护期不得少于28天，无侧限抗压强度qu>1.2Mpa。

3.4 H型钢插入

三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢，且型钢表面涂减摩剂，以确保顺利拔出。为了使H型钢能正确定位,要求桩位偏差不大于±20mm，标高误差±100mm，垂直度偏差不大于0.5%。H型钢穿过压顶梁，定位误差应不大于±30mm，垂直度偏差不宜大于1％；型钢须保持平直，若有焊接接头，接头处须确保焊接可靠；型钢必须在搅拌桩施工完毕后3小时内插入，施工方应有可靠措施保证型钢的插入深度。

起吊前在距H型钢顶端0.07m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用25t吊机起吊H型钢，用经伟仪校核垂直度，必须确保垂直。在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用经伟仪控制。根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在定位型钢上搁置槽钢，焊Ф10吊筋控制H型钢顶标高，误差控制在±5cm以内。待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。若H型钢插放达不到设计标高时，则采取振动锤辅助下沉，使其插到设计标高，下插过程中始终用经伟仪跟踪控制H型钢垂直度。若仍然无法达到设计标高，则提升后重新搅拌喷浆再下沉。

3.5 H型钢回收

为便于H型钢回收，将施工前需对H型涂刷减摩剂后插入水泥土搅拌桩，待结构强度达到设计要求，地下室周边土方回填密实后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H型钢。在拔出H型钢的同时对H型钢留下的缝隙须及时填灌黄砂或注浆，以减少对邻近建筑物及地下管线的影响。

4 水泥土搅拌桩施工质量控制

该工程支护体系中，水泥搅拌桩起到了截水帷幕的作用，因此施工时必需加强质量控制。

4.1 所用材料均应有产品合格证，水泥应有出厂检验报告单，必须按批次进行抽样检测，如有不合格的水泥严禁使用。

4.2 水泥土搅拌桩施工时应保持桩机底盘的水平和立柱导向架垂直，同时要求桩径偏差不大于10mm，垂直度偏差不超过1/200，孔深不得出现差偏差。

4.3 桩身采用一次搅拌工艺，水泥和原状土须均匀拌和，下沉及提升均为喷浆搅拌，为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度一般在1m/min，提升搅拌速度一般在1.0～1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆。提升速度不宜过快，避免出现真空负压、孔壁塌方等现象;严格控制每次搅拌桶的水泥用量，用水量采取水灰比控制，严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度。

4.4 原土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和。

4.5 浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按设计配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。

4.6 压浆阶段，若发现断浆和管道堵塞时，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。

4.7 相邻两桩施工间隔不宜超过12h，施工过程中一旦超过12小时出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm左右。

4.8 H型钢不允许出现扭曲现象，插入时要保证其垂直度。对需要拔出回收的H型钢插入前须涂减摩剂，型钢拔出后应及时用黄砂或注浆灌注密实。

4.9 每台班应抽查2根桩，每根桩做三组7.07cm×7.07cm×7.07cm试块，试样宜取自桩长不同深度3个点，试块制作好后进行编号、记录、养护，到龄期后由监理单位见证送实验室做抗压强度试验。

4.10 当完成一副桩后，将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。

4.11 项目部必须设置专职质检员，负责桩机就位，水泥浆液拌制及外掺剂量，搅拌机提升速度等各项质量检查。

4.12 每完成一副桩后，认真填好施工记录表，做到真实、齐全、准确、整洁。

5 实践小结

SMW工法桩在本工程基坑围护施工中取得良好的经济和社会效果。它与钻孔灌注桩+搅拌桩相比，节约造价约15%。它抗渗性能较好，桩体刚度与灌注桩相近，弃土少，对周边环境污染少。

但为便于型钢的回收，采用专用新型，且粘结力好的减摩剂，以便H型钢插入时涂抹层不破坏，起拔时能保证起拔夹具与H型钢咬接牢固，使H型钢顺利拔出。

参考文献

[1]上海市工程建设规范《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（DGJ08-116-2005）

[2]《混凝土结构设计规范》（GB500010-2002）。

[3]《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）。

[4]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）。

[5]《建筑地基基础设计规范》（DB33/1001-2003）。