上海铁能建设工程有限公司 上海市 201612
摘要：自上世纪90年代型钢水泥土搅拌墙引入国内后在各类工程建设中应用广泛，通常会穿越各类土层形成连续的竖向水泥土结构，但在坚硬土层、卵砾石层中的施工会遇到困难，需采用预先松动土体的辅助措施后进行施工。本文通过工程实例提出了其施工质量控制的要点和相关方法，可为相关项目生产管理提供借鉴和参考。
关键词：型钢水泥土搅拌墙；SMW工法；加固工程；复合地基；质量控制
引言
国内目前型钢水泥土搅拌墙（亦称SMW工法搅拌墙）主要是在三轴（或五轴）水泥土搅拌桩内插入H型钢形成复合结构，因两者收缩率较为接近，紧密结合后工作协调性好，在各类工程项目中均有应用。
在基坑支护工程中，型钢水泥土搅拌墙主要适用于开挖深度在6m～11m的基坑项目中，其常见的的组合形式有十多种，可根据基坑变形控制要求灵活选用。与其他支护类型相比具有施工速度较快、成本造价较低、占用空间较小、施工噪音较小、地下遗留物强度较低等优点。
三轴（或五轴）水泥土搅拌桩在各类项目中应用也极为灵活，可通过平面组合可形成门式支护结构，在提高支护稳定性的同时节约施工成本；若将其与钻孔灌注桩结合形成复合支护结构，则可使用在15m左右深度以内的基坑支护结构中，并可用来进行支护结构临边加固体施工及坑中坑加固使用。在临江沿海等富含地下水及砂性土层的地区也有使用三轴搅拌桩做成重力式支护结构的成功案例；在地铁车站项目中也经常用做地墙槽壁加固、坑内抽条加固以及盾构进出洞口加工工程；在水利项目中利用搅拌桩墙的止水型用作隔水帷幕；在地基加固工程中则可与地基土一起形成复合地基。
一、工程概况
苏州市某综合管廊工程项目位于规划道路东侧非机动车道和人行道下方，南起蠡太路GK0+000，北至南天成路GK1+268.6，管廊总长度约1.34km。管廊标准断面为现浇单层单舱、单层双舱矩形箱涵型式，管廊内纳入管线包括热力、给水、电力和通信管线等。管廊沿线共包含吊装口、进风口、排风口、管线引出口等节点。综合管廊全线采用明挖法施工，标准段基坑开挖深度约为5.5～9.0m，宽度约为3.4～10.9m。
本工程管廊标准段周边环境空旷，基坑支护结构安全等级为二级；局部管廊邻近现状住宅小区、长三角国际研发社区启动区现状地下车库、在建能源站、新建道路等处环境保护要求较高，基坑支护结构安全等级为一级。管廊基坑主要采用放坡、钻孔灌注桩+内支撑和SMW工法桩+内支撑三种支护形式。其中，基坑支护结构安全等级为一级的区域，采用SMW工法桩+内支撑支护和钻孔灌注桩+内支撑支护；其余区段地层条件较好，无重要建（构）筑物，采用放坡；元和塘支流段（青龙港）管廊自箱涵下方穿越，采用筑土围堰+SMW工法桩支护形式。
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图1 本工程分段支护情况示意图
本工程支护结构GK0+439～GK1+040段采用Ø850@1200SMW工法桩（桩长18m～28.3m，内插H700×300×13×24型钢长度为15m～20.5m）；GK1+095～GK1+268.6段采用Ø650@900SMW工法桩（桩长18m，内插H500×300×11×18型钢长度为15m；基坑内抽条加固采用Ø850@1200三轴搅拌桩，开挖面以下有效桩长3.0m。围护桩施工涉及土层为①素填土、②淤泥质粉质粘土、③粘土、④粉质粘土、⑤粉土夹粉质粘土、⑥粉砂夹粉土、⑦粉质粘土。按设计要求三轴搅拌桩水泥掺量不小于20％；坑内加固桩空搅段水泥掺量不小于12％；施工水灰比取1.5～2.0，并根据地质条件和型钢插入情况等通过现场试验确定。
SMW工法搅拌墙的质量控制包括三轴搅拌桩和内插H型钢施工两个方面。下面以15mØ650@900SMW工法桩施工为例进行说明。
二、三轴搅拌桩施工质量控制
（1）三轴搅拌桩施工参数的确定
三轴搅拌桩的施工参数通过现场试桩施工进行确定，关键要做到在搅拌成桩的时间段内完成对应的水泥浆的注入。
根据地质情况，本工程三轴搅拌桩按照跳打方式、单侧挤压方式施工。根据JGJ/T199-2010《型钢水泥土搅拌墙技术规程》中条文说明4.1.5中的规定，“被搅动土的质量按1800kg/m³计算”，“首开幅单幅桩的被搅动土体体积按3个圆形搭接面积与深度的乘积；采用套接一孔法连续施工时，后续单幅桩的被搅动土体体积应为2个圆形面积与深度的乘积，圆形互相搭接的部分应重复计算”。以本工程15mØ650@900三轴搅拌桩为例，按中幅（即2个圆形）验算试桩施工参数。
①主要设计参数
Ø650@900三轴搅拌桩验算截面积S=2×π×0.325²≈0.664㎡
单幅桩的被搅动土体体积V桩=0.664×15=9.960m³
单幅桩水泥用量M水泥=9.960×1800×20%（水泥掺量）≈3586㎏，普通硅酸盐水泥的密度3.0×10³kg/m³～3.15×10³kg/m³，取近似值3.0×10³kg/m³进行计算，则单幅桩水泥的体积V水泥=3586/3000≈1.195m³=1195L
②试桩施工时间估计
根据施工设备施工能力，结合类似项目施工经验，试桩时钻杆下沉速度取0.75m/min，钻杆提升速度取1.2m/min，下钻至设计深度后供浆0.5min并上下往复提钻1.0～2.0m保证桩底成桩质量。
则单幅桩施工时间T=15/0.8+15/1.2+0.5=33min
③计算施工水灰比
本工程使用2台BW-250水泥浆泵同时用“2挡”供浆（额定流量90L/min），浆液供应速度为：v供=2×90=180L/min，在预计的施工时间内水泥浆液总供应量为：V浆=180×33=5940L
水泥浆液为悬浊液，两者混合时体积变化极为微小，水泥浆液体积可理解为水和水泥两者体积之和，故单幅桩施工用水量V水= V浆-V水泥=5940-1195=4745L，对应的施工用水量M2=4745kg。
至此可计算出三轴搅拌桩试桩施工时水灰比为：M水/M水泥=4745/3586≈1.32，其水泥浆液比重为：（4745+3586）/5940≈1.40
④确定水泥浆供应参数
本工程水泥浆制备采用BZ-20型自动搅拌后台，每次可制备浆液2.0~2.5m³，故单幅桩需配制6桶浆液。
则，每桶浆液配制时按791kg水+598kg水泥进行配制，配置时必须在加水后再加水泥（以防烧毁搅拌桶电机），并分别记录每罐水和水泥浆的用量和每幅桩的供浆总量。
经现场试桩施工验证，预定的试桩施工参数可用与正式施工，上报设计单位调整设计水灰比取值。
（2）三轴搅拌桩成桩质量控制
①施工时确保桩机有足够的平整度，并校核其立柱的垂直度，施工前用经纬仪检查桩机导向架的垂直度偏差小于1/250，然后在立柱侧面悬挂线锤，在底部靶标上做标记用与垂直度控制，并定期进行校核。
②三轴搅拌桩按设计间距在定位型钢上标记桩位，钻机前方对应位置悬挂2个线锤进行对桩，对桩时桩位偏差不大于20mm。
③搅拌桩施工时下沉及提升速度要均匀，供浆必须连续防止断浆事故发生；下沉时必须空压机供气，提升时可停供，有利于搅拌桩的止水效果。
三、H型钢施工质量控制
（1）H型钢加工及涂刷减摩剂
①SMW工法内插H型钢接头采用双面坡口焊等强焊接，焊接接头的位置避开支撑位置及开挖面附近，相邻H型钢接头竖向错开1m以上。如在本工程中15m的H型钢，使用的H型钢采用12m+3m的组合，由租赁单位场外焊接后运至现场，报监理验收后合格后使用，插入搅拌桩时相邻H型钢上下颠倒错开接缝。
②H型钢在使用前清除表面的污垢及铁锈，并在型钢外表面均匀涂刷减摩剂，以利后期回收。
（2）H型钢插入施工
①型钢下插在三轴搅拌桩施工后30min内完成，履带吊提前就位做好准备工作。
②H型钢插入时使用定位型钢控制，提前在施工沟槽两侧平行围护轴线放置2根定位型钢，标记出型钢位置，在垂直围护轴线方向用2根定位槽钢进行限位。履带吊起吊H型钢就位后调整至自然垂直，用快放档位使型钢靠自重插入搅拌桩。
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图2 定位型钢示意图
③H型钢插入至设计标高后使用钢丝绳或吊筋临时固定，至水泥土初凝后拆除。
④混凝土圈梁与H型钢之间使用薄型塑料材料进行隔离，严禁圈梁钢筋与H型钢进行连接，基坑回填前全数检查结构施工期间临时焊接在H型钢上的连接件，以保证H型钢顺利回收。
四、结语
深基坑工程属于具有一定危险性的分项工程，围护结构做为其中的重要结构，在施工中必须要严格控制施工质量。本项目通过试桩确定了三轴搅拌桩的施工参数，针对SMW工法围护结构的各道工序严格进行过程控制，对影响围护结构质量的过程重点检查，取得了良好的效果。
参考文献：
[1] JGJ/T199-2010《型钢水泥土搅拌墙技术规程》
[2]王国彬，王卫东主编.基坑工程手册（第二版）.北京.中国建筑工业出版社