江苏省苏州苏虞张公路快速化改造工程是对沿线的平交道口进行归并、改造和整治，以达到提高行车安全和行车速度目的。本次改造采用了主线下穿形式，苏虞张公路快速化改造工程SYZ-1标共有3个主线下穿，其中2个主线下穿（太东公路主线下穿、渭黄公路主线下穿）位于软土地段，开挖深度达8米左右，基坑开挖采用了SMW工法桩围护，并配合采取了扩大头锚杆反拉支撑。本文结合该工程的实际情况，介绍一下SMW工法桩的施工工艺。

 

　　二、基坑围护方案的确定

 

　　起初，基坑围护设计方案全部采用Φ850mm的三轴搅拌桩插700的H型钢（型钢截面尺寸700×300×13×24）。设置两道水平支撑，水平支撑采用Φ609mm，t=14mm钢管，水平支撑中间通过在Φ1000mm搅拌桩打入钢立柱连接，钢立柱纵向采用2[40c槽钢联系梁连接，两侧工法桩通过冠梁、围檩连接固定，

 

　　而实施该方案则面临两个主要的问题：一是上下两道横向钢支撑（水平间距5-10米）影响下穿土方的开挖，即使土方能挖出也将影响挡土墙的施工；二是，该方案全部采用的Φ850mm三轴搅拌桩插700mm的H型钢，型钢量达3800吨，施工正值H型钢市场紧俏时期，难以落实，且型钢含量大、造价高。面对这些问题，通过设计优化，最终采用方案：取消横向钢支撑，采用扩大头锚杆反拉支撑；根据开挖深度，由浅到深分别采用Φ700mm两轴素搅拌桩、Φ700mm两轴搅拌桩插500mmH型钢、Φ850mm三轴搅拌桩插500mm的H型钢、Φ850mm三轴搅拌桩插700mm的H型钢几种形式组合围护方案，这样既减少水泥搅拌桩体的数量，H型钢用量也大大减少，方案优化后的型钢用量紧为1700吨。

 

 

　　1、施工配合比：根据设计要求，Φ850mm三轴搅拌桩水泥掺量为土体质量的20％，水灰比1.5，减水剂为水泥用量的2％；Φ700mm两轴搅拌桩水泥掺量为土体质量的18％，水灰比0.55，减水剂为水泥用量的2％。

 

　　2、Φ850mm三轴搅拌桩28天强度要求不得小于1.0MPa，Φ700mm两轴搅拌桩28天强度要求不小于0.8MPa。

 

 

　　1、材料准备：水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，早强减水剂采用GS-3，H型钢焊缝进行探伤检测，采用清洁无污染水。

 

　　2、配合比准备：根据设计建议配合比，现场取土进行配合比验证。

 

　　3、机械准备：Φ700mm双轴水泥搅拌桩机，Φ850mm三轴水泥搅拌桩机（型号PAS-120VAR），扩大头锚杆机，400KW发电机组（无网电时使用），50T吊车。

 

　　4、现场准备：场地整平处理，三轴搅拌机机型大，且较重，对场地的要求高。

 

       五、施工工艺

 

　　1、SMW工法桩施工

 

　　SMW工法桩工艺流程：施工放样→开挖导槽→设置导向定位型钢→桩机就位→制备水泥浆液→喷浆、喷气搅拌下沉至桩底标高→喷浆、喷气搅拌提升至桩顶标高→H型钢垂直起吊、定位（H型钢涂减摩剂）→校核H型钢垂直度→自重下沉插入H型钢→固定H型钢。

 

　　为了保证墙体的连续性和接头的施工质量，保证桩与桩之间充分搭接，以达到止水作用，SMW工法施工采用跳槽式双孔全套复搅式连接型式。

 

　　（1）、测量放线

 

　　根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。确认无误后进行搅拌施工放样定位复核验收。

 

　　（2）、开挖导槽

 

　　沟槽既起到初步导向作用，又是存储拱浆的需要。根据放样出的围护中心线开挖工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构厚度确定，深度为1米。

 

　　（3）、定位

 

　　在开挖的工作沟槽两侧铺设导向定位型钢，按设计要求在导向定位型钢上做出钻孔位置和H型钢的插入位置。定位型钢必须放置固定好，必要时用点焊进行相互连接固定。

 

　　（4）、桩机就位

 

　　根据确定的位置移动桩机就位，就位误差不大于3cm。用水平尺将平台调平，并调直机架，确保机架垂直度不小于1%。为控制钻管下钻深度达标，利用钻管和桩架相对错位原理，在钻管上划出钻孔深度的标尺线。

 

　　（5）、浆液拌制及喷浆搅拌下钻

 

　　浆液严格按照配比制备，需搅拌均匀充分。浆液制备好后，便可开始喷浆、喷气下钻，下钻过程中要严格控制下钻速度，下钻速度一般不大于1m/min，下钻过程注浆压力一般1.5MPa～2.5Mpa。

 

　　（6）、H型钢加工及插入H型钢

 

　　1)、为方便吊装，H型钢使用前，在距型钢顶端中心处开一个圆孔，孔径约8cm，并在此处型钢两面加焊厚≥12mm的加强板。型钢长度不够需进行拚焊的，焊缝应均为坡口焊，焊好后检查焊缝是否有气泡、夹渣以及平整度是否合格，如不合格应进行补焊。最后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平。同时，为了利于型钢的拔出，H型钢在使用前必须涂刷减摩剂，涂层宜为1-3mm。

 

　　2)、三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢，用50吨吊机起吊H型钢。放置H型钢定位卡，型钢定位卡必须牢固、水平，位置准确，将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重徐徐插入水泥土搅拌桩体内，若H型钢插放达不到设计标高时，则采用提升H型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用经纬仪跟踪控制H型钢垂直度，偏差小于0.5%。待型钢插入至设计标高后，将其固定在定位型钢上，直到孔内的水泥土桩体凝固。

 

　　（7）、清理沟槽内泥浆

 

　　由于水泥浆液的定量注入搅拌孔内和H型钢的插入，将有一部分水泥土被置换出沟槽内，采用挖机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，保持沟槽沿边的整洁，避免产生泥浆污染。

 

　　（8）、整理施工记录

 

　　施工过程中由专人负责记录，详细记录每根桩的下沉时间、提升时间、喷浆情况和H型钢的下插情况等。

 

　　2、扩大头锚杆施工

 

　　本工程扩大头锚杆有两种长度为20米和30米，锚杆采用4Φ15.2钢绞线，水平倾角45°，锚固段分别为10米和30米，直径15cm，其中扩大头段长4米，扩大头直径80cm，锚杆张拉应为600KN。

 

　　锁定值为300KN。扩大头锚杆跟进SMW工法桩施工，施工方法如下：

 

　　（1）锚杆机就位，按设计要求调准好角度，本工程角度为45°，对准孔位，偏差≤5cm；

 

　　（2）套管钻进，本工程采用套管直径为140mm，单节管长1.5m，套管钻进深度为锚杆设计长度减去扩大头段长度。

 

　　（3）水力扩孔。在套管钻进到位后，即可下钻杆进行扩孔，下钻杆深度要不小于套管深度，一般保持下钻杆数量和套管数量相等即可。在验算确保钻杆深度和套管深度一致（或稍大于）后，便可进行扩孔。扩孔是通过钻头处的喷嘴喷射高压水，并旋转利用水力切土达到扩孔目的。扩孔以钻杆长度分节进行，扩孔压力为25—28MPa，流量90-100L/min，操作步骤为：钻进引孔→1节钻杆到底后提升钻杆→再次下钻，从上至下扩孔，下钻速度20cm/min→1节钻杆到底后，再从下向上扩孔至套管深度，提升速度20cm/min→向前推进该节钻杆，安装第二节钻杆，进入第二节扩孔工序。

 

　　（4）扩孔注浆。待水力扩孔完毕后，将高压水龙头接通配置好的水泥浆，从孔底开始向上扩孔注浆，提升至套管深度即终止，即保证扩大头部分注满水泥浆。浆液水灰比0.45，压力25—28MPa。

 

　　（5）下锚。扩孔注浆完毕后立即取出钻杆，下锚，并立即拔出套管。

 

　　（6）注浆。下锚后立即通过注浆管进行注浆，直至孔口返浆为止。注完浆要进行观测，发现水泥浆漏失，应补浆处理。

 

　　3、冠梁施工

 

　　待扩大头锚杆施工结束后进行冠梁施工，冠梁为钢筋砼结构，截面有1000mm×800mm和1200mm×800mm两种尺寸。为了便于H型钢的拔出，必须对冠梁部分的H型钢进行隔离处理，一般采取先用厚10mm的泡沫塑料片在H型钢腹板两侧和翼板两侧各贴一块，泡沫片高度从冠梁底至超过冠梁顶10cm，用油毛毡在H型钢外包裹一到二层，油毛毡片高度同泡沫片。冠梁施工工艺同一般钢筋砼结构，需注意冠梁的钢筋要贯通连接，保持冠梁整体受力。

 

　　4、锚杆张拉

 

　　待冠梁达到设计强度的90％以上，即可对扩大头锚杆进行张拉，锚杆张拉应力为600KN，锁定值为300KN。张拉过程中，时刻观察冠梁梁体情况。

 

　　5、拔出H型钢

 

　　待主体工程施工结束，挡墙后回填土完成方可进行型钢拔出。拔出H型钢采用专用夹具及千斤顶，以冠梁为支点，起拔回收H型钢。型钢拔出后，立即用≥6%水泥浆液进行回填拔除后留下的缝隙。

 

　　1、冷缝处理：SMW工法桩施工要求连续性，不得出现大于24小时的施工冷缝，若出现施工冷缝，则需在冷缝外侧打设两套水泥搅拌桩进行处理，避免开挖后出现漏水现象。

 

　　2、开挖方案：在SMW工法桩施工结束后进行基坑开挖时，一般要求分层开挖，有条件的可进行分块开挖，造成SMW工法桩出现较大位移。

 

　　3、位移监测：开挖过程应对工法桩进行位移监测，累计位移报警值为60mm，速率报警值为3mm/d，出现问题及时分析采取相应处理措施。

 

　　4、涌砂处理：基坑开挖过程常会遇到局部涌砂现象，采取了临时回填土，并在坑外进行深井降水处理。

 

　　5、对出现较大位移段落的处理：可采取外围卸载措施，位移较大可采取临时回填土，也可采用降水措施，以减小外侧土体压力。

 

 

　　SMW工法桩具有挡水、挡土、工艺简单、操作方便等特点，适用于各类土层，且施工周期短、抗渗能力较强，H型钢又可回收再利用，降低工程造价，在基坑围护中具备技术优势。且配合使用扩大头锚杆支撑，有效的解决了施工干扰问题，该法在基坑围护施工中可推广使用。