SMW工法

SMW工法桩施工工艺

本工程采用SMW工法桩作为基坑围护结构，搅拌桩直径为φ850mm，间距600mm。H型钢为700mm×300mm×13mm×24mm。，型钢插设使用2台汽车吊机。

1 SMW工法桩施工工艺

SMW工法围护桩施工工艺：

测量放线→开挖导沟→安置导轨和定位型钢架→三轴中心定位→泥浆制备→桩机定位→成桩和注浆→型钢的加工与焊接→型钢吊装与插入。

具体见【图2 SMW桩施工工艺流程图】

2 SMW工法桩施工方法

（1）测量放线

测量人员应根据现场水准点和坐标点，严格按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并作好永久和临时标志，然后请现场监理复测。为防止围护桩向内倾斜造成内衬厚度不足，影响结构安全使用，建议SMW桩桩位中心外放5cm。

（2）开挖导槽

开挖导槽

水泥材质检验

SMW搅拌机定位 水泥浆拌制

制作试块 残土处理 设置导向框架和悬挂梁 型钢插入、固定 施做混凝土结构 H型钢回收 图2 SMW桩施工工艺流程图

H型钢涂隔离剂 搅拌、提升、喷浆

为清除妨碍成桩施工的杂填土和安置导向型钢架，用挖掘机开挖出1.2米宽沟槽，深度应到达杂填土底部。

（3）安置定位型钢架：

定位型钢架安置在导沟内，两侧采用4根[10＃a槽钢打入地面下1.5米作为支点。型钢架与槽钢焊接固定。

（4）SMW钻进施工

由于本车站采用SMW搅拌桩，插H型钢，施工时成桩的顺序见具体见【图3 SMW桩

施工顺序图】。

1)钻进的施工步骤如下：

桩位放样：根据业主提供的坐标基准点，由现场技术人员放出桩位，施工过程中桩位误差必须小于20mm。本工程附属围护结构使用的三轴搅拌桩机桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩搭接250mm。三轴搅拌桩采用套打一孔工艺，因此桩心距为1200mm。在平行型钢表面上以600mm为间距，用红油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。

第3墙体先端喷注水泥浆先端喷注水泥浆先端喷注水泥浆先端喷注水泥浆第1墙体第2墙体1钻孔搅拌2反复搅拌3提升搅拌4连续墙体的形成(完全重叠方式)

图3 SMW桩施工顺序图

2）定位型钢的放置：垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200*200mm，长约2.5米，在平行沟槽方向放置两根定位型钢，规格为300*300，长约8～12m，转角处H型钢采取与围护中心成45度角插入，H型钢定位采用型钢定位卡。具体位置及尺寸见【图4 定位型钢放置图】。

3）桩机就位

①.移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度至符合要求。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。

搅拌桩定位型钢 桩位中心线 150mm150mm导墙边线型钢定位卡

图4 定位型钢放置图

②.桩机应平稳、平整，每次移机后可用水平尺或水准仪检测桩机平台的平整，并用线锤对立柱进行垂直定位观测以确保桩机的垂直度，必要时可采用经纬仪进行校核。

③.三轴搅拌桩桩机定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm。

④.工程实施过程中，严禁发生定位桩及定位线移位，一旦发现挖机在清除导槽沟时碰撞定位桩及定位线使其跑位，立即重新放线，按照设计图纸进行施工。

⑤.桩机垂直度校正

桩架垂直度指示针可调整桩架垂直度，并可用线锤或经纬仪进行校核。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在3‰内。

⑥.桩长控制标志

搅拌桩桩长控制很重要，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。

4）水泥浆液拌制

施工前在一定距离位置搭建水泥库房以便堆放水泥，并应在水泥库边搭建拌浆平台：3只水泥浆搅拌桶，其上分别设一台搅拌机，水泥浆在搅拌桶中按规定的水灰比配制拌匀后排入存浆桶，再由2台泥浆泵抽吸加压后经过输浆管压至钻杆内注浆孔。为了保证供浆压力，供浆平台距离施工地点100米左右为宜。水泥浆液的配制过程中严格控制浆液的计量，配备水泥浆液的流量计及压力装置，以便及时调节供浆的流量及压力，防止水泥掺入量不足的现象产生。

5）桩机钻杆下沉与提升

按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。钻杆下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，现场设专人跟踪检测、监督桩机下沉、提升搅拌速度，可在桩架上每隔1m设明显标记，用秒表测试钻杆速度以便及时调整钻机速度，以达到搅拌均匀的目的，在桩底部分适当持续搅拌注浆至少15秒，确保水泥土搅拌桩的成桩均匀性并做好每次成桩的原始记录。按照技术交底要求均匀、连续的注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。搅拌桩施工结束。

6）注浆、搅拌、提升

开动灰浆泵，待纯水泥浆到达桩机搅拌头后，按计算要求的速度提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和原地基土充分拌和，直至提升到离地面50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。搅拌桩桩体应搅拌均匀，表面要密实、平整。桩顶凿除部分的水泥土也应上提注浆，确保桩体的连续性和桩体质量。

7）型钢插入施工 A.H型钢减摩剂施工

H型钢的减摩，是H型钢插入和顶拔顺利进行的关键工序，施工中成立专业班组严格控制，减摩制作主要通过涂刷减摩剂实现：

清除H型钢表面的污垢和铁锈。

使用电热棒将减摩剂加热至完全熔化，用搅棒搅动时感觉厚薄均匀，方可涂敷于H型钢表面，否则减摩剂涂层不均匀容易产生剥落。

如遇雨雪天，型钢表面潮湿，应事先用抹布擦去型钢表面积水，再使用氧气加热或喷

灯加热，待型钢干燥后方可涂刷减摩剂。

H型钢表面涂刷完减摩剂后若出现剥落现象应及时重新涂刷。 B.H型钢插入

H型钢就位后，通过桩机定位装置控制，靠型钢自重或借助一定的外力（送桩锤）将型钢插入搅拌桩内。

型钢起吊前在型钢顶端150mm处开一中心圆孔，孔径约100mm，装好吊具和固定钩，根据引设的高程控制点及现场定位型钢标高选择合理的吊筋长度及焊接点，控制型钢顶定位误差30mm，标高误差小于20mm。

型钢用两台吊车合吊，以保证型钢在型钢过程中不变形。吊装采用二台25T的汽车吊先水平三点吊起H型钢，吊点位置和数目按正负弯矩相等的原则计算确定，在型钢离地面一定高度后，再由25T的履带吊垂直起吊，另一25T的汽车吊水平送吊，成竖直方向后，用25T吊车一次进行起吊垂直就位。吊点位置及吊装示意见图【图5 SMW桩施H型钢起吊示意图】。

0.153L0.347L0.347L0.153LL水平起吊型钢 垂直起吊型钢

型钢吊装示意图 图5 SMW桩施H型钢起吊示意图

在导槽上设置H型钢定位卡固定插入型钢的平面位置。型钢定位卡牢固、水平，将H型钢底部中心对准桩位中心沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，用经纬仪或线锤控制型钢插入垂直度。

型钢插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差。

若型钢插放达不到设计标高，可以慢慢提升型钢到适当高度，重复下插至设计标高，下插过程中始终使用经纬仪或线锤控制H型钢垂直度。

3 SMW桩桩顶冠梁施工

1）冠梁施工安排

SMW工法桩作为基坑挡土的支护结构，每根桩必须通过桩顶冠梁连接共同作用，使每一根桩都能连成一整体共同受力。SMW围护结构设计为C30钢筋砼冠梁。其截面尺寸约为：1100mm （宽）×850mm（高）。

冠梁施工安排在SMW搅拌桩完成后组织施工。采用组合钢模板，现场绑扎钢筋，商品砼运至现场灌注，插入式振动器捣固密实，洒水养生。

2）冠梁施工技术措施

A.清除SMW搅拌桩桩顶的余土、浮浆并将桩顶水泥土凿毛，并用清水清洗干净。 B.按设计要求和构造要求绑扎冠梁钢筋。分段施工，注意要预留足够的主筋长度与下节冠梁主筋的搭接。

C.侧模采用组合钢模板，支撑体系采用50×100方木、Φ48钢管。模板在安装前要涂隔离剂，以利脱模。

D.冠梁砼一次浇筑完成。冠梁的洒水养护时间不少于14天。 E.施工冠梁时采用4mm厚的泡沫板将型钢包扎与砼隔离。

4 H型钢回收

车站结构施工结束后，可将SMW桩体内的型钢拔出回收利用。整个拔出过程加强两方面的工作：

（1） 使用专用夹具及油压千斤顶以砼冠梁为基座起拔H型钢。同时在拔出过程中用一台车吊住型钢，防止失稳。

（2）配制6%-8%的水泥浆液，使其自流充填H型钢拔出后的空隙。

型钢拔出时，先用40mm厚钢板加工的卡盘用圆钢插销与型钢连接，通过油顶、横担、卡盘将型钢顶拔出地面一定高度。在能够满足油顶工作行程要求时，取下卡盘、横担，直接用拔模机专用楔卡进行顶拔。在实际施工过程中，为了确保楔卡不与型钢间打滑，一般在楔卡顶端用电焊机稍微点焊以增加摩阻力。采用2台200t的液压油顶，一般5min可完成单个行程800mm的顶拔高度。型钢的顶拔过程见【图6 型钢顶拔示意图】。

吊车吊车

型钢卡盘

横担拔模楔卡

油顶油顶

型钢

图6 型钢顶拔示意图 5主要技术参数 表1 SMW施工主要技术参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 技术参数项目 水泥(32.5)掺入比 供浆流量 浆液配比 泵送压力 下沉速度 提升速度 28天无侧限抗压强度 水泥浆的比重 参数指标 20% 140~160L/min 水：水泥=1.6~2.0:1 1.5~2.5Mpa <100cm/min <200cm/min ≥1.2Mpa 1.29~1.37

9 搅拌速度 两边搅拌头：26.0 中间搅拌头：14.5 单位：rpm/min 258~316Kg 10

每桶水泥用量（0.6立方米容量） 6 SMW工法桩施工技术要求

（1）SMW工法桩机械拟采用三轴搅拌桩机机组。机组由深层搅拌机、步履式机架、流量计、灰浆拌制及泵送机组、控制柜、输浆管、电缆等组成。水泥土搅拌桩采用二次喷浆四次搅拌。施工中正确使用搅拌机械，确保桩机对中及机架的垂直度和灰浆泵与灰浆管路畅通以及灰浆泵的正常工作压力。

（2）施工前认真拆除场地内障碍物并平整场地，测放出搅拌桩位置，确定搅拌桩机悬吊提升和下降的起讫位置并做好工艺试桩，通过试桩确定施工工艺参数（钻进深度、喷浆压力及钻进状况等）。水泥浆配制时控制好搅拌时间、水灰比及外掺剂的掺量，严格称量下料，水泥掺量为20％，土体加固后28天强度不小于1.2MPa。

（3）搅拌机冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，如下沉速度太慢，可用输浆系统补给清水以利钻进。搅拌机钻杆的钻进、提升速度保持为 0.65-1.0m/min，转速为6r/min。搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵，其出口压力保持1.5-2.5Mpa，使水泥浆自动连续喷入地基。搅拌机边喷浆边旋转边严格按已确定的速度提升，喷浆提升速度不大于0.5m/min，直到设计要求桩顶标高。施工严格控制浆液水灰比，一般为1.3-1.5。为使喷入土中的水泥浆与土体充分搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中直到设计要求深度，重复搅拌升降控制在0.5～0.8m/min。必须控制好喷浆速率与提升速度的关系。施工中出现意外中断注浆或提升过快现象时，立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆桩段以下1m的位置，重新注浆10－20S后恢复提升，保证桩身完整，防止断桩。

（4）桩与桩搭接不大于24h；如超过24h，则在第二根桩桩施工时增加浆量20%，同时减少提升速度；如因相融时间过长，致使第二个桩无法搭接时，则在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。

（5）对于需插放H型钢的水泥搅拌桩，在搅拌桩施工注入水泥浆过程中，对返回地面的浆液要尽快清除，以方便插入型钢。型钢在水泥土凝固之前通过吊车将其吊起，然后让其依靠自重沉入水泥土中，当型钢沉入到设计标高后，用水泥沙浆固定。

（6）清洗:向已排空的集料斗注入适量清水，开启灰浆泵，清洗管道中残留水泥浆，同时将搅拌头清洗干净。

（7）涂刷H型钢隔离剂时，严格按操作规程作业确保隔离剂的粘结质量符合要求，外露的型钢表面需用隔离材料包扎可粘贴，才可作顶圈梁。

（8）在搅拌过程中，注入地层的浆液有一部分会流返回地面，须沿纵向施作一沟槽。沟槽边设固定支架，以便固定插入的H型钢。

（9）拌成桩时，所需容量70%～80%的水泥浆，宜在下行钻进灌入，其余的20%～30%宜在螺旋钻上行回程灌入，此时所需水泥浆仅用于充填钻具撤出留下的空隙。螺旋钻上拔的灌浆，对于饱和土体具有特别的意义，因为这种地层的柱体易产生空隙。螺旋钻上行时，螺钻最好反向旋转，且不能停止，以防产生真空，有真空就可能导致柱体墙的坍塌（非饱和土体）。

（10）施工过程中，要特别注意水泥浆液注入量、搅拌沉入量、提升量及提升速度。向下钻进的速度应比上提时的速度慢一倍左右，以便能保证水泥土的充分搅拌，又可获得较

高的灌入速度。在土性变化较大的地方施工时，应根据各种土质的情况选择水泥浆液的配合比，可以得到较均匀的墙体，确保成桩质量。

（11） 型钢的回收，通过在插入的H型钢表面涂一层减磨材料，从而使H型钢便于拔出回收。在施工前作H型钢的拔出实验，以保证H型钢的顺利回收。

7 SMW工法桩施工质量要求

影响SMW工法桩围护结构强度及抗渗性能的主要因素决定着质量控制的要点。在特定的土层条件下，主要控制好水泥用量及水灰比、泵送压力、合理的下沉与提升速度等施工参数，使得形成的SMW复合桩满足设计所规定的强度和抗渗要求，从而保证基坑开挖过程中的稳定性。施工中除了加强施工参数的控制外，主要从以下几个方面进行质量控制。

（1）垂直度：本标段车站附属结构的SMW搅拌桩长设计为20.93m，垂直度偏差控制尤为关键。根据设计图纸要求，基坑围护结构允许垂直度偏差必须符合要求，为确保搅拌桩和型钢能够准确定位，对桩位放样、桩机垂直度校正都必须严格控制，按照规范要求进行施工。

（2）水泥用量：设计水泥掺入量20%，水泥掺入量的大小直接影响到围护结构的强度是否满足设计要求，在施工中要求均匀、连续的注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。

（3）搅拌水泥土的均一性：为了达到搅拌水泥土的均匀混合，开动灰浆泵待水泥浆液到达搅拌头时，边注浆、边搅拌、边提升（下沉），使得水泥浆和原地基土充分拌和，提升到桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。

（4）施工深度：施工深度控制分为搅拌桩的深度和型钢插入深度，施工中必须严格控制，利用桩机钻杆长度以及型钢顶标高来控制。

5)施工过程中严格控制每根桩的水泥用量、桩长、搅拌头下降和提升速度、浆液流量、旋喷压力、成桩垂直度，H型钢吊装垂直度及标高等。

H型钢进场后，检验合格后方可使用。H型钢验收标准见表2 H型钢验收标准表。

表2 H型钢验收标准表 实测项目 允许偏差 长度 截面高度 截面宽度 腹板中心线 型钢对接焊缝 型钢扰度 ±20mm ±4mm ±3mm ±2mm 符合设计要求 10mm 8 SMW工法围护桩施工技术措施

（1）遇抛石的处理措施

在水泥搅拌桩施工过程中，对埋深较浅的地段的大抛石采用开挖的部分，取出抛石。对埋深较深的大孤石，经现场确认无法施工时，采用补桩措施，补桩与原设计桩径桩长水泥含量等同。

（2）垂直度控制及纠斜措施

桩机就位时，确保其钻杆中心与桩中心在一个垂直面上，其钻杆垂直度，符合施工要求，若在施工发生桩位倾斜现象，则应重新定位桩机，根据需要采取补桩措施。

（3）意外停机时的应急措施

为防止发生意外停机事件，自备一台发电机；打桩过程因故中断而续打时，为防止断桩或缺浆，应使搅拌轴下沉至停浆面以下50mm，待恢复供浆后再继续喷浆提升，对于由于

意外事件造成桩机停机时间较长的，则需采用补桩措施。

（4）断桩、开叉等的补救措施

在基坑开挖中发现SMW工法有断桩、开叉处，则采用在开挖内侧注浆，外侧旋喷桩止水，并用t=12mm钢板在断桩、开叉处封闭，钢板与工法型钢满焊。

（5）水泥土强度、渗水系数、型钢的测试与补救措施

水泥土强度、渗水系数测试与补救措施见水泥搅拌桩技术措施。 施工中采用工字钢,对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑,其表面平整度控制1‰以内。型钢表面应进行除锈,并在干燥条件下涂抹减摩剂,搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩前,事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离,以利拔桩；型钢焊接应先进焊接的拉拔试验，焊接必须满足规划要求。

9 SMW工法桩施工预防措施

施工前现场清除地面、地下一切障碍物，开机前必须调试、检查桩机运转及输浆管畅通情况。

施工前应根据现场情况确定施工参数，包括浆液到达喷浆口的时间、提升速度（提升速度要≤7000mm/分）等。

为保证搅拌桩垂直度，注意设备的平整度和用线锤检查导向架的垂直度。搅拌机预搅下沉不得冲水，遇到硬土层，下沉太慢时，方可适量冲水。要保证搅拌时间，增加拌和次数，提高搅拌转数，降低钻进速度。

严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，并用比重仪随时检查水泥浆的比重。土体应充分搅拌，严格控制钻杆下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和。浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。发现管道堵塞，应立即停泵处理，待处理完毕后立即把搅拌钻具上提和下沉1米后方能继续注浆，等10-20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。

桩与桩之间挤接时间不应大于24小时，超过上述时间，最后一根桩应空钻留出榫头，以确保桩间搭接。间隔太长无法搭接时，应在设计、建设双方认可后，采取局部补桩与注浆措施。

10 冷缝处理措施

SMW桩施工要求连续作业，避免施工冷缝的产生。施工过程中一旦出现意外情况导致施工冷缝产生时，须在冷缝处的搅拌桩外侧补打素桩，以确保基坑开挖时不出现大量渗水现象。处理冷接头的几种情况见【图7 冷接头处理示意图】。在冷接头处套打复搅的速度很慢，这个速度取决于冷接头前后间隔的时间长短及钻孔机的机械性能，间隔时间越长，水泥土强度越大，复搅时速度越慢。为确保搭接质量补幅与桩的搭接为30cm，补幅及冷接头处套打复搅的桩的水泥用量宜增加20%。如果间隔时间太长，搅拌桩水泥土达到较高强度无法补搅搅拌桩时，可采取在冷缝搅拌桩外侧补打旋喷桩措施来达到止水效果。

补1mm形式一施工1施工2施工3施工4施工5施工6

图7 冷接头处理示意图