杨广磁+蔡亮

摘要： 本文主要介绍了SMW工法在平潭金井五路箱涵施工中的应用，从而节约了施工成本，降低了资源消耗，而且有助于环境保护。

Abstract： This paper mainly introduces the application of SMW method in the construction of box culvert in Pingtan Jinjing No.5 Road， thus saving the construction cost， reducing the resource consumption and contributing to the environmental protection.

关键词： 深基坑；三轴水泥土搅拌桩；二喷二搅；H型钢

Key words： deep foundation pit；triaxial cement soil mixing pile；two-jetting and two-mixing；H-shape steel

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）33-0128-03

0 引言

SMW工法（Soil Mixed Wall，型钢水泥土搅拌墙），是以多轴型钻掘搅拌机在原位地层向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接一轴（孔）施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。

1 项目概况

平潭金井五路道路工程位于平潭综合实验区金井湾片区，是区内主要交通枢纽，为新区的开发和企业正常运行的提供了有利的交通保障，金井五路一期工程道路长2.2km，途经金井二路、北湖路、如意路、平岚岭路和天大北路，每个交叉口均设计过水箱涵，共计5座箱涵，其中：主线内如意路交叉口设置1座箱涵，其余4座均设置在道路左侧。箱涵为四孔6m×4.6m钢筋砼（C35）结构，涵长45m。

平潭金井五路道路工程是区内主要交通枢纽，为新区的开发和企业正常运行的提供了有利的交通保障，如何能够克服滨海治滩涂软基地质特性，实现基坑施工安全，并按期完成施工任务、验收通车是施工企业考虑的重该工程。本工程箱涵基坑支护方案采用型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）基坑支护工艺进行施工，其最大开挖深度为6m。

2 施工方案

2.1 施工工艺流程

SMW工法是基于深层搅拌桩方法发展起来的，比较经济实用的一种基坑围护形式，也称为劲性水泥土搅拌法。工艺流程如下：

SMW工法桩工艺流程：①施工放样；②开挖导槽；③设置导向定位型钢；④桩机就位；⑤制备水泥浆液；⑥喷浆、喷气搅拌下沉至桩底标高；⑦喷浆、喷气搅拌提升至桩顶标高；⑧H型钢垂直起吊、定位（H型钢涂减摩剂）；⑨校核H型钢垂直度；⑩插入H型钢；{11}固定H型钢。

SMW工法搅拌桩施工顺序：SMW工法围护桩施工按图1顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，施工顺序采用单侧挤压式连接方式（套压向一个方向施工）。

2.2 施工方法及注意要点

2.2.1 开挖导槽

开挖导向沟槽。导槽的深度通常在0.6～1.0m之间，宽度在0.8～1.0m之间，以设计图中SMW围护体的中心线为基准对导槽中心线进行放样，导槽两侧设标桩帮助导槽中心线复原，以便在导槽开挖号的状况下也能随时对导槽中心线的走向进行检查。在开挖导槽之前必须将地下线埋障碍物清理干净，并及时处理开挖过程中产生的土体，以确保SMW工法能够顺利实施。

2.2.2 设置导向定位型钢

导轨的作用是提供施工导向，辅助型钢定位。垂直导槽方向安装两根长2.5m、200×200的定位型钢，再在平行导槽方向放置兩根长度为8～12m、300×300的定位型钢。在导向定位型钢上设计出好钻孔位置和H型钢的插入位置（见图2），然后以点焊的方式将定位型钢固定在指定位置。

2.2.3 水泥搅拌桩喷浆搅拌

按设计要求备好浆液后进行喷浆，然后是喷气下钻。在下钻过程中，注意下钻速度不宜超过1m/min，下钻时同步注浆，注浆压力最小1.5MPa，最大不宜超过2.5MPa。到设计桩底标高后提升复搅，提升速度一般不大于2m/min。

2.2.4 H型钢的加工和插入

2.2.4.1 H型钢加工

采用H700×300×13×24型钢制作H型钢。加工时，在与型钢顶端中心相距0.2m的位置打一个直径为10cm的圆孔，并在此处型钢两面加焊一加强板（加强板的厚度应该超过12mm），以便于将H型钢快速吊装到指定位置。在加工过程中，如果型钢长度达不到设计要求，就必须进行拚焊，焊缝必须是坡口满焊，焊好后用砂轮打磨焊缝表面，使其和型钢面持平。

2.2.4.2 涂刷减摩剂

支护结构中的H型钢在结构强度达到设计要求中必须全部拔出回收，为了确保有型钢能够顺利拔出，使用H型钢前应该用减摩剂涂刷其表面，涂层厚度控制在1～3mm。

2.2.4.3 H型钢插入

型钢插入时间必须控制在搅拌桩施工完毕3h内。若H型钢底标高高于水泥土搅拌桩底标高，用20吊筋将H型钢固定，使其控制到一定标高，待水泥搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋及沟槽定位型钢撤除。若H型钢与水泥土搅拌桩底标高一致，可以不用吊筋固定。

2.2.5 冠梁施工

待型钢全部施工结束后进行冠梁的施工，冠梁为钢筋砼结构，截面有1000mm×1000mm和1200mm×800mm两种尺寸。为了便于H型钢的拔出，必须对冠梁部分的H型钢进行隔离处理，注意冠梁的钢筋要贯通连接，保持冠梁整体受力。endprint

2.2.6 H型钢拔出

主体结构施工结束后将清理地面，并将H型钢拔出。拔H型钢时，先使用千斤顶和夹具将圈梁作为反梁逐步将型钢拔出。拔除型钢后留下的空隙用6%的水泥浆和黄沙填平。

回收H 型钢时注意两个细节：一是使用专用夹具和千斤顶以混凝土圈梁为反梁基座，逐步将H型钢拔出并妥善保管；二是针对拔出H型钢后留下的空隙，拌制水灰比为1.0的水泥浆液，添加黄砂后使其自留将空隙填平，以免空隙对邻近建筑物构成不良影响。

2.2.7 钢支撑安装

2.2.7.1 施工流程

单个支撑施工流程：①首先开挖到第一道钢支撑上端约20～30cm的位置；②将钢筋混凝土顶圈梁中的预埋件凿出；③对照施工图将托架、支座焊接在指定位置；④人工挖土开槽安装第一道钢支撑。

整体支撑的施工流程：①安排施工材料和机械设备逐一进场；②在场外完成钢支撑骨架的拼装作业；③对照设计图将牛腿、托架、钢支撑安装到指定位置；④逐步加载预应力；⑥检查栓紧螺帽；⑦根据设计要求第二次施加应力。

2.2.7.2 钢支撑安装

①开挖至支撑施工的掌子面时，先将围护桩压顶盖梁上的预埋铁凿出再安装首道支撑，对照设计图焊接托架和底座。

②遇到钢支撑长度大于设计要求的情况时，对照基坑围护施工要求将钢立柱支托以及用来连接连杆的支托底座布置在基坑中间。在人工开挖安装支撑沟槽时，一定要将托架支座的安装位置同步挖出，以便借助钢托架分段支设钢支撑。

③对照设计要求，用20t履带式吊机在地面上辅助拼装钢支撑的主体结构，然后采用50t履带式吊机将钢支撑分段起吊，使其一端置于钢筋混凝土顶圈梁支座上，另一端与钢立柱的钢连杆连接并固定。完成第一道工序后起吊第二段支撑架，用螺栓使之与上一段钢支撑连接，直到完成整个钢支撑的拼装作业。用吊机吊装支撑架时应采用二点吊起吊，并将两台神仙葫芦安装在钢支撑两端对钢支撑端头校正两端头的位置。

④将钢支撑吊装到指定节点，拉出活络头子使其顶住钢垫箱（端头设置三角铁板稳定），再在活络头子顶压部位放置一台200t液压千斤顶。另外，为了使施工活动更顺畅，同时确保千斤顶顶伸力相同，采用专用托架将千斤顶固定为一整体，将其骑放在活络头子上，接通油管后逐步加载预应力直至其达到预应力标准，将垫块儿锲在活络头子中并烧焊固定；回油使千斤顶回弹，最后将起吊钢丝绳松开，至此钢支撑彻底安装就位。在通过千斤顶逐步加载预应力的过程中，必须准确记录施加的预应力值以备后续查看。

⑤对吊装就位的钢支撑逐步加载预应力，基坑开挖应充分利用“时空效应”，按照“随挖随撑”的要求分区、分层、分块、对称、平衡、限时开挖支撑。

⑥根据相关设计要求和技术规范，用焊接或螺栓连接各节点，并在局部布置加筋板。

⑧分层开挖基坑，作业时加强现场控制，防止超挖，注意将掌子面的高差控制在3m内（立柱附近的工作面高差应该小于2m），并按1∶1.5的比例控制放坡坡度。

⑨现场活动的挖土机跨越钢支撑或开挖基坑土方时，参建人员不得在底部掏空的钢支撑上作业或通行，以免造成人员伤亡。施工队应该在支撑上架空30cm铺设路基箱，为挖土机提供行走的通道，切忌让挖土机直接从钢支撑上压过，并且挖土机在作业过程中不得与钢支撑产生碰撞。

⑩拼装钢支撑结构时，应该根据设计长度和结构件模数逐步完成拼装作业，一般为：

固定头+（若干中间管）+活络头拼接而成。

2.2.8 加撑与拆除

2.2.8.1 加撑

当围檩混凝土强度达到设计强度80%时安装钢支撑，按照“先撑后挖”的顺序逐步挖土；支撐预顶力施加采用伸缩自如活络头。施工中应该确保钢构件平整、挺直。装配好支撑架后查看节点的连接质量，保证节点连接稳固后逐步施加预应力。

2.2.8.2 拆除

在围护桩和底板之间安装传力带，待其强度达到设计值的80%后将与之相关的支撑架拆除。用50吨履带吊起钢支撑，再将连接割除，最后将其移出基坑。

在将支撑结构拆除时随时观察现场情况，一旦发现异常状况必须第一时间提醒设计方，与各方加强联系，尽可能协同处理拆除过程中遇到的各种问题。

2.3 施工监测

主要监测内容如表1所示。

本工程深基坑施工期间围护结构未发生明显变化，围护结构安全可靠，根据深基坑施工监测情况分析，围护结构变形值均未超出安全预警值，其中：桩顶最大位移累计值为28mm；沉降最大值累计值为19mm；坑外地下水位下降累计值最大为450mm。

3 结论

SMW工法基坑支护工艺应用于本工程后，大大节约施工周期，根据实践，SMW工法桩每台班可成墙70～80m2，工期比钻孔灌注桩支护结构形式节省70天，比地下连续墙节省工期95天；外运置换泥土是钻孔灌注桩支护结构的30%，是地下连续墙的25%；型钢回收速度快，回收率占97%。该工艺在本项目的成功应用，节约了施工成本，降低了资源消耗，而且有助于环境保护。

参考文献：

[1]谷淡平.SMW工法桩土共同作用模型试验研究及数值模拟分析[D].南华大学，2010.

[2]顾士坦.SMW工法水泥土桩性能影响因素分析及质量控制[J].四川建筑科学研究，2008（01）：106-108.

[3]刘霞.SMW工法的设计理论与计算方法[D].南京工业大学，2004.endprint