【浅谈SMW工法桩施工质量控制】浅谈冬季施工质量控制

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摘 要：本文作者通过福州仓山万达广场工程项目深基坑围护结构的施工实例，及积极探讨SMW工法桩的设计思路和优化施工工艺，确保了无水平内砼支撑SMW工法桩的施工质量，达到安全、可靠深基坑支护目标，为今后类似围护结构的施工提供技术资料。

关键词： SMW工法桩 支护结构 质量控制

1.引言

1976年SMW（Soil Mixing Wall）工法连续墙在日本问世，是以多轴型钻掘搅拌机在现场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施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，形成的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。自该技术引进以来,H型钢与搅拌桩共同作用原理还缺乏分析资料;使用的设备部分进口、部分仿制,配套性差,实际使用匹配性缺乏科学依据;未形成相应健全、完善的施工规范和技术及检验标准，故而在实际施工中易出现一些问题和通病,给施工安全留下隐患。福州仓山万达广场工程的工程实例有效的控制了SMW工法围护墙施工质量,确保了深基坑支护安全。

2.工程概况

本工程位于福州市仓山区，建筑场地内设置有3个独立的2层地下室，基坑安全等级一级。上部基坑采用土钉墙放坡，下部基坑除A区与B区基坑之间部分采用“SMW工法桩+钢筋砼拉梁”支护外，其它部分采用“SMW工法桩+1～2道扩孔式预应力锚杆”、“双排SMW工法桩+1道扩孔式预应力锚杆”等组合支护形式。基坑支护总周长约为2260m.

3.工程地质条件

本场地位于闽江古河道的河漫滩，开挖层有微承压水，对2层地下室基坑开挖影响较大，基坑开挖时须进行施工降水。

4.质量控制措施

4.1选用合理的SMW工法水泥土搅拌桩搅拌机设备

SMW工法水泥土搅拌桩一般采用2轴和3轴搅拌桩设备进行施工。2轴和3轴搅拌机存在很大的差别,如何用好搅拌桩设备对工程施工将回带来很大的影响,也将对工程施工带来严重的安全隐患。

2轴搅拌机仅能机械搅拌,水泥掺量理论上仅能达到13％,桩体水泥土强度仅能达到1MPa左右。

3轴搅拌机加高压气流辅助搅拌技术,利用气体的扬升置换作用,有效提高墙体的均匀性,水泥掺量可达20％以上,桩体水泥土强度可达1～3MPa以上。

3轴搅拌机成桩均匀性、水泥强度、抗渗性能等各方面质量、性能均优于2轴搅拌机。因此,只要土质情况、周围环境允许,3轴搅拌机可以单排作为维护体。而2轴机因强度及抗渗方面因素单桩不宜作为深基坑维护体,需采取补强措施处理。在施工过程中,一些施工单位一味降低成本追求利润,经常利用2轴搅拌机取代3轴搅拌机而不采取任何补强措施,这种结构强度相对较低,存在较大安全隐患,往往会造成基坑在开挖阶段维护结构易变形、开裂,并且基坑渗漏严重。因此SMW工法水泥土搅拌桩使用3轴搅拌机为宜。仓山万达广场基坑支护工程中，采用三轴搅拌机，在工期和施工质量方面取得了不错的效果。

4.2 确保SMW工法水泥土搅拌桩施工质量

水泥搅拌桩是SMW工法的一项重要组成部分,在SMW工法中,水泥土不仅起到止水、承受水土压力在型钢之间的剪力作用,更重要的是水泥土能够有效地控制型钢的侧移和扭转,提高结构的整体稳定性,使型钢的强度能够充分发挥。

SMW工法水泥土搅拌桩施工过程中,各个环节同时进行,而各环节协调好话直接影响SMW工法施工质量。目前,水泥浆的拌制过程(水泥、水、外加剂用量、浆搅拌机操控)、注浆泵的压力流量、钻头下沉提升速度和转速、高压气体的压力和气流量的控制均各自为阵,独立操控。这几方面只要有一个环节配合不协调,就可能出现水泥土搅拌不均匀、水泥掺量不足,甚至出现维护体断桩渗漏的现象。因此,要获得良好的、稳定的水泥土搅拌体的质量,必须从每一个环节加以控制。加大施工管理和监控力度,提高操作人员的技术水平是解决问题的有效手段。

4.3 高度重视H型钢相关工序质量

SMW工法是通过H型钢与水泥土共同作用形成有一定强度和刚度具有挡土、挡水作用和围护墙体。这其中水泥土主要起到固结土体隔绝止水作用,H型钢主要起到抵抗水土压力的作用。因此,H型钢是SMW工法围护墙中主要受力构件,在施工过程中应对与H型钢相关的各项工序质量加以控制。

1） 型钢质量的检查

SMW工法H型钢可以回收并反复使用,一些型钢在加工、使用、回收、运输、堆放存储等过程中受到损伤,其主要表现为H型钢变形、有效厚度因锈蚀或磨损减小、H型钢材质疲劳受损强度降低。

为了确保SMW工法H型钢质量,必须对SMW工法型钢进行外观检查,变形扭曲严重的、外表有明显裂纹的、锈蚀严重的H型钢均不能在SMW围护结构中使用。另外,对已多次反复使用,外观质量良好的H型钢进行一定比例的探伤检查也是有必要的。

2） 型钢焊接质量的控制

由于目前常用的H型钢,定尺长度为9～12m,而SMW工法基坑深度也恰好在10米左右,H型钢焊缝接缝正好位于基坑开挖面处,该部位变形最大、受力最为复杂,焊接质量直接影响到基坑的安全。

为了保证SMW工法H型钢焊接质量,应建立从材料供应、焊接准备、组装、焊接、焊后处理和焊缝检验等全过程的质量控制系统。另外,尽量避免将相邻H型钢焊缝设置在同一断面上,同一断面接头数量不宜大于50％。

3)型钢定位、安放垂直度的控制

H型钢的定位、垂直度直接影响到支护体系的整体安全,影响地下主体结构的施工质量。H型钢定位、安放垂直度控制不力,将导致H型钢参差不齐,围檩与竖向H型钢不能密贴和共同均匀受力,H型钢受力不均将导致水泥土开裂并出现渗漏现象,影响SMW工法桩支护体系的整体安全。

偏斜的H型钢进入地下结构外墙界限内,将影响地下结构各工序的施工质量。另外,在拔出H型钢时,偏斜的H型钢在拔出过程中易受损变形,由于拔出力过大,可能引起地下结构外墙砼开裂。

八大基坑支护结构类型的详细分析？

为确定水泥搅拌桩桩长做超前钻合适吗

超前钻：属施工勘察，当基桩挖到持力层时，为查明基桩持力层下不少于5米范围内有无软弱夹层、空洞等不良地质作用而进行的勘探钻孔勘察。 超前钻的作用是：打桩钻孔用的，采用超前钻来探知桩基地质情况

水泥搅拌桩桩长如何确定

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

根据上部结构荷载、地基土承载能力、水泥搅拌桩断面大小及其强度等因素确定。如作为防渗体，根据地基土渗透性、防渗体两侧水位等因数确定。

水泥搅拌桩桩身水泥土抗压强度怎么确定

水泥土混合料的室内强度一般与桩体材料，水泥品种及夯实能都有关.

如果按室内的1:6配比的话，如下:

水泥为矿渣：32.5水泥:

以粉土加部分砂为主:3.5~5.0MPA，

以粉土含部分粉粘为主:3.5~4.5

以粉粘为主：3.0~3.6MPA.

如果是普通矽酸盐水泥的话，强度可以按提高：20~30%。

水泥搅拌桩桩位偏差允许范围

根据国家规范和相关工艺标准，水泥搅拌桩桩位偏差允许范围如下：

水泥土搅拌桩：允许桩位偏差＜50mm；允许垂直度偏差≤1%；

素砼或水泥粉煤灰碎石桩：允许桩位偏差（满堂桩≤0.40D,条基桩≤0.25D）；允许垂直度偏差≤1.5%；

夯实水泥土桩:允许桩位偏差（满堂桩≤0.40D,条基桩≤0.25D）；允许垂直度偏差≤1.5%；

柱锤冲扩挤碎石桩:允许桩位偏差≤50mm；允许垂直度偏差≤1.5%；

钢筋砼预制桩:插入土时垂直度允许偏差≤0.5%；允许桩位偏差(1~3根≤100mm；4~16根≤D/2；16根以上，边桩≤D/3，中间桩D/2；有桩顶梁，顺梁轴方向≤150+0.01H mm,垂直梁轴方向≤100+0.01H mm);

砼成孔灌注桩:允许桩位偏差(1~3根、单排横向、群桩的边桩≤70mm；单排轴向、群桩中间桩≤150mm）；允许垂直度偏差≤1.0%；

其中：D为桩直径；H为桩顶到地面的高度。

水泥搅拌桩的有效桩长如何计算

应该是设计长度，实际施工时停浆（灰）面应高于桩顶设计标高300-500mm，将来在开挖基坑时将桩顶端质量较差的桩段人工清除。

水泥搅拌桩过程

搅拌桩施工方法

1）桩机定位、对中

放好搅拌桩桩位后，移动搅拌桩机到达指定桩位，对中。

2）调整导向架垂直度

采用经纬仪或吊线锤双向控制导向架垂直度。按设计及规范要求，垂直度小于1.0%桩长。

3）预先搅拌下沉

启动深层搅拌桩机转盘，待搅拌头转速正常后，方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌，下沉速度可通过档位调控，工作电流不应大于额定值。

4）拌制浆液

深层搅拌机预搅下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中。选用水泥标号425#普通矽酸水泥拌制浆液，水灰比控制在0.45～0.50范围，按照设计要求每米深层搅拌桩水泥用量不少于50Kg。

5）喷浆搅拌提升

下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，通过管路送浆至搅拌头出浆口，出浆后启动搅拌桩机及拉紧链条装置，按设计确定的提升速度（0.50～0.8m/min）边喷浆搅拌边提升钻杆，使浆液和土体充分拌和。

6）重复搅拌下沉

搅拌钻头提升至桩顶以上500mm高后，关闭灰浆泵，重复搅拌下沉至设计深度，下沉速度按设计要求进行。

7）喷浆重复搅拌提升

下沉到达设计深度后，喷浆重复搅拌提升，一直提升至地面。

8）重复3）、5）、6）、7）

9）桩机移位

施工完一根桩后，移动桩机至下一根桩位，重复以上步骤进行下一根桩的施工。

水泥搅拌桩适合什么土质

水泥搅拌桩分喷浆、喷粉两种，喷浆桩适合含水率小于30%的饱和性粘土和粉土，以及素填土、粉砂、中粗砂、沙砾等地层；喷粉桩适用于淤泥、饱和粘土、亚粘土等地基加固。

水泥搅拌桩长13.45米，桩径700，水灰比为0.55，水泥42.5参量15%计算水泥用量

试验提供 施工段落土体的溼密度a 资料单位一般为g/cm3 1立方米土体水泥用量=a*15% =m将单位转换为kg/m3 算出桩径700截面积s（单位m2） 每延米水泥用量=s*m 再乘桩长13.45m就是一根桩的水泥用量了

止水桩就是水泥搅拌桩吗？

止水桩是深层水泥搅拌桩。

深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。该方法适用于软基处理，效果显著，处理后可成桩、墙等。 深层水泥搅拌桩适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。

搅拌桩止土帷幕和二轴水泥搅拌桩二喷四搅

止水帷幕是指用水泥作为固化剂，搅拌成水泥浆，然后用机械（双轴搅拌桩机或者三轴搅拌桩机或者五轴搅拌桩机）将水泥浆和地基土强制搅拌，使地基土硬化成具有连续性、抗渗性和一定强度的墙体，这种墙体就是止水帷幕！两轴搅拌桩的两喷四搅是指第一次搅拌下沉至桩底标高后，第一次喷浆提升至地面后，再进行第二次搅拌下沉至桩底标高后，第二次喷浆提升至地面后，第三次搅拌下沉，下沉至桩底标高后，再不喷浆搅拌提升至地面，即为两喷四搅工艺。

1.放坡开挖

优势：造价最便宜，支护施工进度快。

劣势：回填土方较大，雨季因浸泡容易局部坍塌。

适用：场地开阔，土层较好，周围无重要建筑物、地下管线的工程。放坡高度超过5m，建议分级放坡。

注意事项：周边条件允许情况下，尽量坡度放大，软土地区放坡尽量增加坡脚反压，做好降水、截水、泄水措施。一般情况可用铁丝网代替钢筋网，用石粉代替砂、石喷砼护面。

2.土钉墙（加强型土钉墙）

优势：稳定可靠、经济性好、效果较好、在土质较好地区应积极推广。

劣势：土质不好的地区难以运用，需土方配合分层开挖，对工期要求紧工地需投入较多设备。

适用：主要用于土质较好地区，开挖较浅基坑。

注意事项：对于周边临近建筑物或道路等对变形控制较严格区段或较深的基坑，需增加预应力锚杆或锚索，称之为加强型土钉墙，因施加预应力较小，可设置简易腰梁。

根据土层及地下水情况能干法成孔尽量干法成孔。如遇回填土及局部软土层，钢筋土钉改为钢花管土钉采用冲击器击入效果更佳。

3.复合土钉墙（加强型复合土钉墙）

优势：复合土钉墙具有挡土、止水的双重功能，效果良好；由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土；一般情况下较经济。

劣势：施工工期相对较长，需待搅拌桩或旋喷桩达到一定强度方可开挖。

适用：存在软土层区域，或回填土区域，或受场地限制需垂直开挖区域。

注意事项：深层搅拌桩在较厚砂层施工较易开叉，需设置多排搭接。由于搅拌桩抗拉抗剪性能较差，一般情况需内插钢管或型钢，并设置冠梁。对于局部狭窄区域，搅拌桩机械无法施工时，可采取高压旋喷桩代替。对于周边临近建筑物或道路等对变形控制较严格区段或较深的基坑，需增加预应力锚杆或锚索，称之为加强型复合土钉墙。

4.拉森钢板桩

优势：耐久性良好,二次利用率高；施工方便,工期短。

劣势：不能挡水和土中的细小颗粒，在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施；悬臂抗弯能力较弱，开挖后变形较大。

适用：悬臂支护适用于小于4m基坑。超过4m基坑建议设置内支撑（一道或多道），建议下部一定需有嵌固端进入稳定土层，如果无法进入稳定土层，建议增加被动土加固，否则容易倾覆。

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5.灌注桩+锚索（砼内支撑）

优势：墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小。成孔设备根据土层及工期要求可选择性较多：人工挖孔、钻孔灌注桩、冲孔桩、旋挖灌注桩。

劣势：造价较高，工期较长。桩间缝隙易造成水土流失,特别是在高水位砂层地区,需根据工程条件采取注浆、普通水泥搅拌桩、旋喷桩、大直径搅拌桩，三轴搅拌桩等施工措施以解决止水问题。

适用：多用于2层及以上地下室支护设计的基坑中，采取锚索控制变形。坑深8～20m 的基坑工程, 适用于较差土层。

6.重力式水泥土挡墙

优势：施工时无污染，施工简单，因为是重力式结构，无需设置锚杆或支撑，便于基坑土方开挖及施工，防渗性良好，具有挡土强兼止水帷幕双重效果。造价相对不高。

劣势：施工速度较慢，因需搅拌桩达到一定龄期方可开挖，基坑加深，则挡墙宽度加宽，造价增加较大，对于较厚软土区域搅拌桩无法穿透时，基坑变形相对较大。

适用：较厚回填土、淤泥、淤泥质土区域。

注意事项：注意待搅拌桩达到一定强度方可开挖，否则极易引起坍塌，可添加适量外加剂。搅拌桩无法穿透淤泥层时，需增加被动土加固。

7.地下连续墙

优势：刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式。

劣势：造价较高，对施工场地要求较高，施工要求专用设备。

适用：地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑。

8.SMW工法

优势：施工时基本无噪声,对周围环境影响小；结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用；挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕；可以配合多道锚索或支撑应用于较深的基坑；此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,采取一定施工措施成功回收H 型钢后则造价大大降低，在水乡片区有较大发展前景。

适用：可在淤泥土、粉土、粘土、砂土、砂、砾、卵石等土层中应用。

注意事项：因一般设置单排搅拌桩，施工时需保证搅拌桩的垂直度，及搭接厚度，否则极易导致下部开叉漏水涌砂。H型钢需选质量可靠型材，施工时涂抹减摩剂，否则较难回收且易变形，影响周转率。

以上仅仅对常规支护进行比较分析。因同一个基坑项目的四周环境可能不同；开挖深度也可能不同；地质条件、地下水条件也可能不同；使用的荷载可能不同。所以一个基坑的支护类型需根据经验、建设单位要求、周边环境、地质情况限制而采用以上一种或多种支护型式的组合。基坑工程虽为临时支护，亦需慎重对待，安全为主。

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