淺析深基坑支護(hù)工程SMW工法樁施工質(zhì)量控制

黃 誠

（福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，福建 福州 350000）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化步伐不斷邁進(jìn)，地下空間開發(fā)更加深入，特別是施工場地狹窄、地質(zhì)條件復(fù)雜和距離周邊建筑較近等情況下的深基坑支護(hù)方式選擇極為重要，基坑支護(hù)方案合理性不僅影響基坑支護(hù)工程的造價(jià)與安全，還影響基坑周邊建筑安全與正常運(yùn)行。SMW工法樁是指采用三軸水泥攪拌樁機(jī)在測放好的樁位上進(jìn)行開鉆，當(dāng)鉆頭鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，通過灰漿泵將水泥漿液噴入周邊土層中，經(jīng)過鉆頭的攪拌和提升形成水泥土樁，根據(jù)施工情況采取合理的套打成孔工藝，將各個(gè)水泥攪拌樁連成整體的止水帷幕[1]。采用振動(dòng)錘將H型鋼插入水泥攪拌樁中變成復(fù)合樁形式，該樁型吸收了H型鋼的強(qiáng)度和水泥攪拌樁的出色止水效果等優(yōu)點(diǎn)，從而形成型鋼水泥土擋墻，起到類似地下連續(xù)墻的作用。SMW工法樁具有施工速度快、對(duì)周邊環(huán)境影響小、擋水防滲性能好和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)雜深基坑支護(hù)中得到廣泛應(yīng)用，其適用于黏土、淤泥、素填土和砂性土等地質(zhì)的軟土，根據(jù)基坑深度和支護(hù)需求可以配合設(shè)置內(nèi)支撐，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，經(jīng)濟(jì)效益良好，具有較大的發(fā)展前景。

1 工程概況

倉山區(qū)社會(huì)福利中心位于福州市倉山區(qū)建新鎮(zhèn)，由綜合文化活動(dòng)中心、社會(huì)福利中心和門衛(wèi)等組成，總建筑面積為21784.31m2，綜合文化活動(dòng)中心為地上6層，建筑高度25.4m；社會(huì)福利中心為地上9層，建筑高度35.9m；門衛(wèi)為地上1層，地下室為1層，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。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(cè)為市政道路，西側(cè)為花溪南路，東側(cè)為東嶺路，北側(cè)為內(nèi)河，在東南側(cè)路面下埋設(shè)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(huán)境十分復(fù)雜?；娱_挖深度最大為8.5m，側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)，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(hù)方式采用SWM工法樁+錨索，確?；邮┕ぐ踩?。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(shè)置間距為1.2m，錨索設(shè)置2道。

2 工程地質(zhì)與水文情況

2.1 地質(zhì)情況

基坑所處位置的巖土層地質(zhì)情況如表1所示。

表1 巖土層地質(zhì)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(cè)20m位置為內(nèi)河，河寬8～10m，深度為2.6～5.3m。施工場地實(shí)測穩(wěn)定水位埋深為1.2～3.3m，水源補(bǔ)給主要來自周邊的烏龍江和內(nèi)河的地下滲流和上層降雨形成的滯水，其中含泥細(xì)砂層的透水性中等，水量較為豐富。

3 施工質(zhì)量控制難點(diǎn)

（1）基坑開挖底部的土質(zhì)主要為含泥細(xì)砂，而本工程的地下水位相對(duì)較高，坑底在承壓水作用下很容易出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，基坑開挖過程中采取一定降水措施，使得內(nèi)外地下水存在壓力差，這對(duì)SMW工法樁的施工質(zhì)量要求更高，一旦套打連接不緊密，將可能出現(xiàn)管涌現(xiàn)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(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求≥1.0MPa，而漿液水灰比設(shè)計(jì)為1.5～2.0，鑒于水泥土在較深深度的離散性相對(duì)較大，而含泥細(xì)砂層較深，這對(duì)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(duì)松軟，導(dǎo)向軌設(shè)置容易出現(xiàn)位移現(xiàn)象，軸線控制難度較大。

（4）該工程地質(zhì)較為復(fù)雜，攪拌樁成樁時(shí)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(xù)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(hù)工程SMW工法樁施工質(zhì)量的控制

4.1 組建SMW工法樁質(zhì)量控制小組

根據(jù)基坑周邊環(huán)境情況和工程特點(diǎn)，工程部組建以項(xiàng)目經(jīng)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(zhì)量控制小組，明確SMW工法樁的質(zhì)量目標(biāo)為合格，要求所有組員按照崗位職責(zé)來劃分自身的質(zhì)量目標(biāo)。通過召開SMW工法樁工藝流程培訓(xùn)會(huì)議，加強(qiáng)施工管理人員對(duì)SMW工法樁施工方法的認(rèn)識(shí)與了解，為他們補(bǔ)充專業(yè)理論知識(shí)，增強(qiáng)其質(zhì)量意識(shí)，使工程管理水平提高一個(gè)層次。通過觀看SMW工法樁基坑支護(hù)相關(guān)視頻，對(duì)該工藝施工的質(zhì)量缺陷有了直觀的認(rèn)識(shí)，從而針對(duì)性地制定質(zhì)量控制點(diǎn)。要求管理人員嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目部質(zhì)量管理規(guī)章制度，加強(qiáng)各道工序的質(zhì)量檢查與監(jiān)督，使SMW工法樁的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4.2 加強(qiáng)主要材料質(zhì)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(jìn)場應(yīng)檢查其出廠時(shí)間和有無硬塊與潮濕，按照規(guī)定抽樣復(fù)試，待復(fù)試合格方可投入使用。水泥應(yīng)具有合格證與檢驗(yàn)報(bào)告，水泥相關(guān)指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求[2]。H型鋼應(yīng)有質(zhì)量合格證，材質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求，表面無銹跡和扭曲，H型鋼應(yīng)根據(jù)施工要求分段加工與焊接，采用坡口焊接方式，插打時(shí)要求相鄰2根H型鋼接頭焊縫應(yīng)錯(cuò)開1m，焊縫應(yīng)飽滿，焊接質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)，H型鋼長度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 加強(qiáng)水泥漿制備質(zhì)量控制

為了防止出現(xiàn)水泥土的強(qiáng)度無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過試樁和實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)水泥土試驗(yàn)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(yàn)結(jié)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(dòng)拌漿裝置，只要設(shè)定好水灰比即可自動(dòng)稱量下料攪拌，漿液經(jīng)過密網(wǎng)過濾后排入儲(chǔ)漿桶待用。為了后續(xù)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(shí)間適當(dāng)延長和水泥土的和易性更好。

4.4 導(dǎo)向軌施工質(zhì)量控制

根據(jù)工藝流程開挖導(dǎo)溝，導(dǎo)溝開挖應(yīng)平整，為了更好地控制SMW工法樁的軸線方向，在導(dǎo)溝上設(shè)置導(dǎo)向軌，將規(guī)格為0.2m×0.2m的型鋼布置在導(dǎo)溝的短向位置，型鋼長度為2.5m，根據(jù)地質(zhì)情況和樁機(jī)型號(hào)可以確定短向型鋼的安裝間距為6m，而樁機(jī)行走將不可避免地出現(xiàn)振動(dòng)，為了防止導(dǎo)向軌出現(xiàn)偏移情況，在型鋼雙側(cè)各插打2排鋼釬，并將鋼釬與型鋼進(jìn)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(dǎo)向軌，接著根據(jù)H型鋼的插打間距在導(dǎo)向軌上安裝定位卡，確保H型鋼插打位置的準(zhǔn)確性。

4.5 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制

在樁架上正對(duì)著鉆桿方向懸掛1個(gè)線錘，在與懸掛線錘垂直方向的地面上懸掛另1個(gè)線錘，鉆桿垂直度偏差≤0.5%，鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位即可下沉切土攪拌，下沉過程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注垂直度偏差情況，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)應(yīng)立即糾正，防止出現(xiàn)斜孔導(dǎo)致后續(xù)H型鋼無法插打[4]。待鉆頭下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)即可停止鉆進(jìn)，不斷地噴漿與攪拌，持續(xù)時(shí)間2min，然后不斷攪拌和提升到樁頂后再次循環(huán)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(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制軸線位置與標(biāo)高，根據(jù)量測好的樁位標(biāo)高計(jì)算出入土深度，當(dāng)樁架上的刻度線達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)即可噴漿攪拌[5]。噴漿壓力、鉆進(jìn)速度、輸漿量、原位攪拌時(shí)間、水泥摻量、提升速度和噴漿與攪拌次數(shù)等施工參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格按照試樁確定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)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(zhì)量，施工現(xiàn)場應(yīng)預(yù)備柴油發(fā)電機(jī)，一旦斷電應(yīng)馬上發(fā)電進(jìn)行噴漿，鉆頭應(yīng)下沉到斷漿面以下0.5m后再恢復(fù)噴漿和攪拌。管理人員應(yīng)加強(qiáng)噴漿量和提升速度等過程質(zhì)量檢查，尤其是水泥摻量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，確保樁身水泥土強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4.6 H型鋼插打質(zhì)量控制

H型鋼進(jìn)場驗(yàn)收合格后應(yīng)按照插打位置進(jìn)行堆放整齊，H型鋼上應(yīng)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(duì)定位卡四周進(jìn)行保護(hù)，從而防止因定位卡與H型鋼之間摩擦導(dǎo)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(biāo)高應(yīng)復(fù)核準(zhǔn)確無誤，定位卡的中心就是樁位位置。采用振動(dòng)錘來插打H型鋼，應(yīng)保證型鋼垂直插入[6]。由于地質(zhì)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(yīng)嚴(yán)格控制H型鋼插打時(shí)間，要求在攪拌樁成樁后0.5h內(nèi)完成，防止水泥土強(qiáng)度過高無法插入型鋼。H型鋼插打完成后應(yīng)復(fù)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(xì)節(jié)處理的質(zhì)量控制

攪拌樁直線方向上進(jìn)行套打時(shí)，采用跳槽式雙孔復(fù)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(xù)性。在轉(zhuǎn)角部位套打形式為單側(cè)擠壓方法（如圖2），即通過單孔復(fù)攪來實(shí)現(xiàn)連接，使攪拌樁的垂直度能夠得到有效的補(bǔ)正。如果因不可抗力因素導(dǎo)致出現(xiàn)了施工冷縫，應(yīng)在該位置補(bǔ)打素樁，從而彌補(bǔ)止水帷幕的連續(xù)性，確保攪拌樁的止水效果。

圖1 跳槽式雙孔復(fù)攪方法

圖2 單側(cè)擠壓方法

5 結(jié)束語

綜上所述，該工程針對(duì)地質(zhì)及周邊環(huán)境的復(fù)雜性采取多項(xiàng)SMW工法樁施工質(zhì)量控制措施，采用鋼釬對(duì)導(dǎo)向軌進(jìn)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(jù)各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定水灰比，嚴(yán)格按照試樁方案確定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)攪拌樁進(jìn)行質(zhì)量控制。水泥土28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值為1.2～1.5MPa，滿足≥1.0MPa的設(shè)計(jì)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(xù)未出現(xiàn)施工冷縫，形成較為完整止水帷幕，基坑開挖后，基坑側(cè)壁未出現(xiàn)滲漏和管涌現(xiàn)象，基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，基坑穩(wěn)定可靠，SMW工法樁的施工質(zhì)量控制效果顯著。