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浅谈砂层中SMW工法桩施工技术要点

SMW工法桩是一种在连续套打的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡水结构。施工原理：利用三轴搅拌桩机在原地层中粉碎土体，同时在钻头前端低压注入配置好的水泥浆液，与切碎土体充分搅拌形成水泥土浆液，在水泥土浆液未硬化前插入型钢，水泥土浆液硬化后与型钢共同作用形成具有一定强度、刚度及一定抗渗性能的墙体。SMW工法桩相比较地下连续墙、钻孔灌注桩等围护结构形式施工周期短、施工简便、抗渗性能好在地铁施工中广泛应用。现就砂层中SMW工法桩施工过程中的技术要点做表述。一、工程概况地铁车站附属结构围护结构采用Ф850@600SMW工法桩。SMW工法桩桩身内插型钢（H700×300×13×24），型钢隔一插一（局部采用密插），固化剂采用强度等级为P42.5级及以上的普通硅酸盐水泥。围护结构接缝处采用Ф800旋喷桩（三重管）收边，深度同搅拌桩。根据地质资料显示，SMW工法桩穿透土层依次为：粘土、粉质粘土、粉砂夹粉土、粉砂。鉴于复杂的地质情况，工法桩施工过程中易发生流土及液化，针对该地层特性，拟在SMW工法桩施工期间采取以下措施：（1）采用优质泥浆，在水泥浆液中掺入定量的优质膨润土，提高浆液浓度；（2）做好水泥原材进场的检验，严格控制水泥浆液的配比及施工中的钻杆下沉和提升时间；（3）在施工过程中，严格控制原材料进场，做好施工过程控制，确保成桩质量。二、施工技术要点（1）SMW施工流程如下图所示定位放线图2-1SMW工法桩施工流程图（2）施工技术要点分析SMW工法桩作为地铁车站附属围护结构，依靠桩体的强度及刚度确保附属基坑不变形，同时桩体具有抗渗性，隔断地下水防止流入基坑内。结合施工前拟定的施工措施、施工过程所采取措施的可操作性及施工质量以及产生的经济效益，现将施工要点总结如下：①选择适用性更好的钻头，将土体充分粉碎。原钻头是靠借助机械压力，将钻头压入土层当中，在外力作用下，粉细砂成麻花状沿着钻杆上升，钻头端部齿间距多大，虽然桩体经历下沉和提升两次搅拌，但只有部分粉细砂被打散，桩体完成搅拌后，H型钢下放时，凝结在一起的粉细砂会在桩体底端快速沉淀，影响H型钢下放到位，且钻头磨损严重，必须在施工一段时间后更换钻头。将原钻头焊接成圆锥形，并在肋板上加密焊接钢板齿，确保钻头能将砂层全部打碎。钢板刺采用硬质合金，减缓钻头损耗速率。②优化水泥浆液配合比，提高浆液稳定性。施工初期阶段，按照设计要求水灰比1:1.5配置水泥浆液，桩体搅拌完成后插入型钢，型钢在桩体末端3m范围内不能顺利插入，为保证型钢插入深度，只能将型钢吊出，在原桩位上重新进行复搅，复搅完成后再吊入型钢。分析原因：粉细砂层过厚，水泥浆液中水分在粉细砂层流失，造成水泥浆液性能严重下降，且纯水泥浆液粘度小。基于以上因素，受施成桩顺序限制，成桩与型钢吊装有1h～2h间隔，这段时间内粉细砂会在桩底端沉淀，对型钢插入造成影响，降低施工效率。为提高在砂层的水泥浆液的稳定性、粘度，降低泌水率。在原水泥浆液配合比的基础上掺入一定比例的膨润土，能够改善砂层中水泥浆液的性能，减缓粉细砂在水泥浆液中沉淀速率，为顺利插入型钢争取更多的时间。③选择适宜的施工机械，规范起重吊装作业。前期解决桩体底端不能顺利插入型钢的问题，一定数量的SMW工法桩采用震动锤强行在桩体内打入型钢至指定标高，剩余SMW工法桩采用配合比优化后水泥浆液依靠型钢自身重力吊放至指定标高（必要情况下对桩体进行复搅）。采用震动锤强行打入型钢在前期能够加快施工进度，但是在钢筋混凝土现浇结构施工完成后，型钢并不能顺利拔出或在拔出过程中断裂。将不能拔出和拔出过程中断裂型钢称为“问题型钢”。采用配合比优化后的泥浆依靠型钢自身重力吊放相比较采用震动锤的方式虽然施工进度稍慢，但“问题型钢”数量较少。表2-1不同型钢插入方式“问题型钢”占比例对比型钢插入方式型钢总数量“问题型钢”数量“问题型钢”所占比例采用振动锤插入8645%依靠型钢重力插入21621%依靠型钢自身重力吊放虽然能够产生较好经济效益，但是施工过程中必须做好吊装施工机械进场验收及保养工作，尤其是吊钩防脱装置、液压传送系统及刹车系统等检查项目，对机械吊钩、钢丝绳等磨耗构件经常性检查，严格按照操作规程进行作业，才能保证型钢吊装作业的安全正常进行。④做好桩间冷缝处理，提高挡水防渗性能。SMW工法桩施工过程中，受机械故障、恶劣天气及施工条件等各种因素影响，桩体必然会出现冷缝。针对冷缝的处理方式要点如下：首先施工现场作业人员必须要做好施工记录，尤其是前后施工间隔24小时以上的复搅桩位。确定好冷缝位置后，采用三轴搅拌桩或高压旋喷桩在冷缝位置进行补桩。补桩施工应根据施工进度插空施工，减小补桩等强对施工工期的影响。三、施工管理作为施工总承包方，针对SMW工法桩这类施工材料能够周转使用的分项工程