SMW工法桩施工方法及主要技术措施

 

一、施工关键流程

1、前期准备阶段

前期准备工作是确保后续施工顺利进行的基础，任何一个环节的疏忽都可能对整个工程的质量和进度造成不利影响。

2、场地回填平整

施工前，必须对施工场地进行全面、细致的平整处理。首先，要清除施工区域内的表层硬物，这些硬物可能会影响桩机的移动和定位，甚至损坏设备。清除完成后，采用素土进行回填，回填过程中要分层夯实，确保回填土的密实度。路基的承重荷载必须能够满足 50 吨大吊车及三轴深层搅拌桩机的通行要求，这就需要对回填土的压实度进行严格检测，通常采用环刀法或灌砂法等进行抽样检测，确保其压实度达到设计标准。对于局部软弱地基，可能需要采取换填、碎石垫层等处理措施，以提高地基的承载力。

3、测量放线

（1）测量基准的确定： 以建设单位提供的导线点作为测量的起算依据。在现场布设施工控制点兼水准点，这些控制点的布设要考虑到施工过程中的通视性和稳定性，通常选择在不受施工干扰、地势较高且坚实的地方。施工控制点测量采用全站仪，按方向四测回及全圆观测法进行测量，其测量成果必须满足相关规范要求，平面位置误差不得超过 ±5mm，高程误差不得超过 ±2mm。

（2）桩位及沟槽边线的测放： 利用复测过的坐标控制点和设计坐标值，经过精确计算并复核有关测量数据后，准确放出车站 SMW 围护桩中心线位置。由于围护结构在施工过程中会存在一定的误差，且在使用过程中可能会发生变形，因此围护桩的中心线需要外放 10cm，以预留出足够的空间。根据 SMW 围护桩中心线位置，测放导沟槽开挖边线，严格控制导沟槽的位置，确保其与桩体位置相对应。

（3）桩位的精确定位： 导沟槽开挖完成后，根据设计图纸，精确测放桩位，定上木桩并进行编号，同时测量桩位地面标高，以此确定钻孔深度。木桩的长度一般为 30-50cm，打入地面以下 20-30cm，顶部露出地面，作为桩位的明确标记。在测量过程中，要多次复核，避免出现桩位偏差。

4、导沟槽施工

（1）导沟槽设计： SMW 围护桩施工时，沿基坑周边修筑一圈临时道路，为施工设备的通行提供便利。根据三轴深层搅拌桩机的特点及施工场地情况，以挖填方量最少为原则，确定导沟槽底净宽 1.0m，顶净宽 1.2m，深 0.6m，外导槽截面采用 “倒梯形” 型。这种截面形式有利于沟槽的稳定，减少边坡坍塌的风险。

（2）导沟槽施工： 导沟槽采用反铲挖掘机开挖，开挖过程中要严格控制开挖深度和宽度，避免超挖或欠挖。人工配合修整边坡并清底，确保边坡平整、顺直，底部干净无杂物。导沟槽和 SMW 桩纵轴线必须一致，其竖向面必须垂直，两者偏差不得大于 10mm，顶面应平整。开挖出的土方要堆放在沟槽两侧一定距离以外，避免对沟槽边坡产生附加压力，引发坍塌。对于地质条件较差的地段，可能需要对沟槽边坡进行支护，如采用钢板桩、编织袋挡土等措施。

5、桩体施工阶段

桩体施工是 SMW 工法围护桩施工的核心环节，其施工质量直接关系到整个围护结构的止水和挡土效果。

6、定位型钢置放

SMW 围护桩外导沟槽施工完毕，且达到规定强度值后，沿沟槽置放型钢导轨横撑及导轨。导轨横撑垂直于沟槽纵轴线，导轨平行于沟槽纵轴线，其规格为 H700*300*13*24型钢。型钢的选用要满足强度和刚度要求，确保在施工过程中不会发生变形。型钢搭设应平稳顺直，可通过调整垫铁的高度来保证其平整度和高程符合要求。然后按设计要求内插 H 型钢，在导轨面用红漆标定施工分档刻度标记，这些标记要清晰、准确，为后续的桩位控制提供直观的依据。

7、水泥土配合比

根据 SMW 工法的特点，水泥土配比的设计至关重要，它直接影响到水泥土的强度、止水性能以及型钢的插入和回收。

（1）水泥 浆液 的设计： 设计合理的水泥浆液，水灰比为 1.5~2.0，使其在确保水泥土强度的同时，在插入型钢时，尽量使型钢靠自重插入。若型钢靠自重仍不能顺利到位，则略微施加外力，使型钢插入到规定位置。水灰比的选择需要考虑到地质条件、水泥品种等因素，通过试配确定最佳值。

（2）水泥土强度要求： 水泥土 28d 无侧限抗压强度不小于 1Mpa，这是保证围护结构挡土能力的基本要求。

（3）水泥掺入比设计： 水泥掺入比的设计，必须确保水泥土强度，降低土体置换率，减轻施工对环境的扰动影响。为保证桩头质量，搅拌桩超灌高度控制在 0.5 米以上，超灌部分在后续施工中进行凿除。

（4）水泥土与型钢的握箍力： 水泥土和涂有隔离层的型钢应具有良好的握箍力，确保水泥土和型钢发挥复合效应，起到共同止水挡土的效果，并创造良好的型钢上拔回收条件，即在上拔型钢时隔离涂层易损坏，产生一定的隔离层间隙。

（5）水泥土自立性： 水泥土在型钢起拔后能够自立不塌，便于充填孔隙，这就要求水泥土具有一定的粘聚力和内摩擦角。

（6）配合比确定： 根据工程实际情况确定其基本配合比，水泥掺量设计要求为 20%，上下两次（四搅两喷）。水灰比控制要先行试桩，然后确定，为保证型钢下插顺利，应根据现场成桩质量添加木质素磺酸钙，木质素磺酸钙的掺量一般为水泥用量的 0.2%-0.3%，它可以改善水泥浆的流动性和和易性。

8、桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机移动前，操作人员必须看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，避免桩机移动过程中发生碰撞事故。桩机移动结束后，认真检查定位情况并及时纠正。桩机就位做到稳定、平正，并用线锤观测龙门立柱垂直度以确保桩机的垂直度，桩体垂直度不大于 1/200。为了保证桩机的稳定，可在桩机底部铺设钢板，增大受力面积，减少沉降。桩机定位后再进行定位复核，偏差值小于 2cm，确保桩位准确无误。

9、搅拌速度及注浆控制

现场施工第一批桩时，应进行试成桩实验，以确定搅拌桩施工时的水泥掺入比、水灰比、搅拌下沉和提升速度等参数，试成桩数量不少于 3 根，监理工程师应全程旁站监督。

（1）准备水泥浆液及浆液注入： 在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，水泥库要做好防潮、防雨措施，确保水泥不受潮变质。在开机前搅制浆液，根据设计要求，采用 42.5 级普通硅酸盐水泥，设计水灰比为 1.5-2.0，水泥掺入量为 20%，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为 1.5Mpa～2.5Mpa，以浆液输送能力控制。浆液在搅拌过程中要保证搅拌均匀，搅拌时间不少于 3 分钟。

（2）钻进搅拌： 桩机就位后，启动电机开始施工，在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度控制在 0.5-0.8m/min，提升速度控制在 1m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，一般持续 30-60 秒，以确保桩底水泥土的密实度。做好每次成桩的原始记录，记录内容包括桩号、施工时间、水泥用量、注浆压力、下沉和提升速度等。

二、型钢施工阶段

型钢是 SMW 工法围护桩中主要的受力构件，其施工质量直接影响围护结构的承载能力。

H 型钢选材与焊接

（1）H 型钢选用： H 型钢选用 H7003001324（H8003001426）型钢，型钢的材质应符合设计要求，进场时必须提供材质证明书，并进行外观检查，不得有裂纹、锈蚀等缺陷。若所需 H 型钢长度不够，需进行拼焊，焊接采用 E43XX 焊条，焊缝应均为破口满焊，焊缝要求二级，焊好后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平。焊好后的型钢应进行探伤检测，检测合格后方可使用，探伤检测比例不少于 20%。

（2）H 型钢对接焊接工艺：

1、型钢对接采用直接对接的方式。

对接坡口： 翼板采用双面坡口，角度控制在 50 度，偏差正负 5 度，钝边 2mm，组对间隙预留 2mm；腹板采用单面坡口，角度控制在 45 度，钝边 2mm，组对间隙 2mm。坡口的加工质量要符合要求，采用机械加工或气割加工，气割加工后要清除坡口表面的氧化层和熔渣。

焊接采用手工电弧焊，焊条采用和 Q235B 匹配的 E43XX 焊条，或二氧化碳气体保护焊，焊丝 ER50-6。焊接前要对焊条或焊丝进行烘干处理，去除水分，防止焊接过程中产生气孔。

焊接质量要求等强对接，焊缝要求熔透 2 级焊缝，UT 检测。焊接过程中要严格按照焊接工艺参数进行操作，控制焊接电流、电压和焊接速度，避免出现未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷。

检测频率： 成品到现场检测构建总数的 20%，现场加工检测每条焊缝总长度的 20%。

（3）焊接接头要求： 单根型钢中的焊接接头不宜超过 2 个，焊接接头的位置应避免设在开挖面附近，以免在开挖过程中因受力过大而产生破坏；相邻型钢接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜小于 1 米，且型钢接头距离基坑底面不宜小于 2 米，以保证型钢受力的均匀性。

2、涂刷减摩剂

根据设计要求，本支护结构的 H 型钢在结构强度达到设计要求后必须全部拔出回收。H 型钢在使用前必须涂刷减摩剂，以利拔出；要求型钢表面均匀涂刷减摩剂。

（1）减摩剂配比： 减摩剂重量配合比为氧化石蜡：阳离子乳化剂：OP：助乳剂：防锈剂：水 = 15:1.3:0.8:2:2:65。各种材料的称量要准确，确保减摩剂的性能符合要求。

（ 2 ）表面处理： 清除 H 型钢表面的污垢及铁锈，可采用喷砂、酸洗或人工打磨等方法，确保型钢表面干净、光滑，提高减摩剂与型钢表面的粘结力。

（3）减摩剂涂刷： 减摩剂必须用电热棒加热至完全融化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀，才能涂敷于 H 型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。涂刷过程中要保证涂层厚度均匀，一般厚度为 1-2mm。

（4）特殊情况处理： 如遇雨雪天，型钢表面潮湿，应先用抹布擦干表面才能涂刷减摩剂，不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。如 H 型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，必须在以后涂刷施工前抹去表面灰尘。H 型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。

3、H 型钢的插入与固定

（1）吊机就位： 三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机立即就位，准备吊放 H 型钢。吊机的选型要根据 H 型钢的重量和长度确定，确保其起吊能力满足要求。

（2）型钢准备： H 型钢使用前，在距其顶端 25cm 处开一个中心圆孔，孔径约 10cm，并在此处型钢两面加焊两块各厚 1cm 的加强板，中心开孔与型钢上孔对齐，加强板的尺寸一般为 15cm*15cm，以增强型钢顶端的受力性能。

（3）高程控制： 根据复测的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与 H 型钢顶标高的高度差，在型钢两腹板处外侧焊好吊筋，误差控制在 ±5cm 以内。型钢插 入水泥土部分均匀涂刷减摩剂。

（4）型钢吊装与插入： 安装好吊具及固定钩，然后用 50 吨吊机吊起 H 型钢，用线锤校核其垂直度。在沟槽定位型钢上设 H 型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将 H 型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，采用线锤控制垂直度，型钢垂直度偏差不大于 1/200。

（5）型钢固定： H 型钢下插至设计深度后，用槽钢穿过 φ8 吊筋将其搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，一般为 24-48 小时，将吊筋及沟槽定位型钢撤除。

（6）特殊情况处理： 若 H 型钢插放达不到设计标高时，则重复提升下插或振动下插使其达到设计标高，此过程中始终用线锤跟踪控制 H 型钢垂直度，避免因强行插入而导致型钢弯曲变形。

三、后期处理阶段

后期处理工作是确保 SMW 工法围护桩功能完整和后续施工顺利进行的重要保障。

1、桩顶冠梁施工

沿沟槽设吊架临时固定型钢，完成 SMW 围护桩后，在沟槽内按设计要求绑扎钢筋、立模、浇筑钢筋混凝土桩顶冠梁，固定型钢顶端，并于其中设置各类预埋件。冠梁的钢筋绑扎要符合设计要求，钢筋的规格、数量、间距要准确，绑扎牢固。模板采用钢模板或木模板，模板的支撑要牢固，确保其在混凝土浇筑过程中不会发生变形和位移。浇注压顶圈梁时，埋设在圈梁中 H 型钢部分必须用泡沫板将其与混凝土隔开，泡沫板的厚度一般为 2-3cm，否则将影响 H 型钢的起拔回收。混凝土的浇筑要连续进行，采用振捣器振捣密实，确保混凝土强度符合设计要求。浇筑完成后，要及时进行养护，养护时间不少于 7 天。

2、型钢拔除

（1）型钢拔除前提条件：

主体结构施作完毕，达到一定强度且主体结构与支护结构土方回填完成后，并且有顶板换撑浇筑好顶板换撑达到设计强度后（注意二、三道钢支撑处抗剪构件、电焊疤等必须清除干净）开始拔除 H 型钢。

在围护结构完成使用功能后，由总包方或监理方书面通知进场拔除。

保证围护外侧满足履带吊＞6m 回转半径的施工作业面，以便能够有拔型钢的工作面。施工便道需要硬化处理，履带吊下方铺设钢板加强地面承载力，钢板的厚度一般为 16-20mm，确保吊车作业安全。

（2）型钢拔除施工：

型钢两面用钢板贴焊加强，钢板的尺寸一般为 20cm*20cm*1cm，顶升夹具将 H 型钢夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至吊车配合将 H 型钢拔除。千斤顶的选型要根据型钢的重量确定，确保其顶升力满足要求。

H 型钢露出冠梁顶面 700mm，露出部分不能有串连现象，否则必须用氧气、乙炔把连接部分割除，并用磨光机磨平，以保证型钢能够顺利拔除。割除过程中要注意安全，操作人员必须佩戴防护用具，避免发生火灾或烫伤事故。

桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头 Φ50 圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成 Φ50；如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待两面贴焊钢板后才能进行拔除施工，以确保在拔除过程中桩头不会被损坏。

型钢拔除后留下的空隙应及时注浆填充。灌浆采用纯水泥浆填充，水灰比控制在 1.15——1.18，注浆压力一般为 0.5-1.0MPa，确保浆液能够充分填充空隙，防止周边土体沉降。注浆过程中要密切观察注浆量和压力变化，若发现异常情况应及时停止注浆，查明原因并采取相应措施后再继续施工。

型钢拔除后及时清理、整理运出现场。清理过程中要清除型钢表面的水泥土和减摩剂残留，对变形的型钢进行矫正修复，以便再次利用。运输过程中要采取固定措施，防止型钢掉落发生安全事故。

3、接头处理

在 SMW 工法围护桩施工过程中，由于施工间隔等原因，可能会出现桩体接头，为了保证围护结构的止水和挡土性能，必须对这些接头进行妥善处理。

① 时间间隔超过 24 小时，且不超过 2 天的，直接在外侧复打 1 根搅拌桩，复打桩的长度应与原桩相同，确保接头处的水泥土能够充分结合，形成有效的止水帷幕。复打施工时，要控制好搅拌速度和注浆量，与原桩体紧密结合。

② 间隔时间较长在 2 天以上的，采用外侧绑 3 根桩，先后桩之间用压密注浆加强止水效果。压密注浆应先施工外侧，后施工内侧，注浆材料采用水泥浆，水灰比为 1.0-1.2，注浆压力根据地质情况确定，一般为 1.5-3.0MPa。压密注浆的孔距和排距要根据设计要求设置，确保注浆能够形成连续的止水帷幕。在进行压密注浆前，要对注浆设备进行检查调试，确保其正常运行。注浆过程中要做好记录，包括注浆时间、注浆量、注浆压力等参数。

4、试块留置及施工过程抽检

试块留置

施工第一批桩（不少于 3 根）时，应在监理旁站的情况下制作水泥土试块。试块采用 70.7mm×70.7mm×70.7mm 的立方体模具，每组制作 3 件试块。取样位置应在桩体不同深度处，每根桩的取芯数量不宜少于五组，以全面反映桩体不同部位的水泥土强度。水泥土样不得取桩顶冒浆，应提取桩长不同深度三个点处的水泥土样，最上点应在 3 米以下处，确保所取样品具有代表性。试块制作好后要及时进行编号、记录，注明桩号、取样深度、制作日期等信息，然后在标准养护条件下（温度 20±2℃，相对湿度 95% 以上）水中养护 28 天，养护期间要避免试块受到扰动和碰撞。

施工过程抽检

① 检查内容： 在试成桩和施工过程中，监理工程师应全程旁站，检查水泥投放量、水灰比、浆液泵送时间、下沉提升时间、桩长和垂直度控制方法等关键参数，确保施工过程符合设计和规范要求。

② 检测方法： 采用钻芯法（养护 28d）检测搅拌桩的单轴抗压强度、完整度、深度。检测桩数不应少于总桩数的 2%，且不应少于 3 根。钻芯取样时，要选择有代表性的桩位，钻孔过程中要避免对桩体造成过大扰动。取出的芯样要及时进行封装、编号和养护，送至实验室进行检测。

③ 结果处理： 根据试块检测和钻芯检测结果，若发现水泥土强度不满足设计要求、桩体存在断桩或夹层等缺陷，应及时分析原因，采取相应的处理措施，如补桩、增加注浆等，确保围护结构的质量。

四、施工质量控制措施

1、原材料质量控制

① 水泥： 采用 42.5 级普通硅酸盐水泥，进场时必须提供产品合格证和出厂检验报告，并按规定进行抽样复试，复试项目包括强度、安定性等指标，合格后方可使用。水泥应存放在干燥、通风的仓库内，避免受潮变质，不同批次的水泥应分开存放，使用时要遵循 “先到先用” 的原则。

② 型钢： H 型钢的材质和规格必须符合设计要求，进场时要进行外观检查和尺寸偏差检测，提供材质证明书，并按规定进行抽样送检，检测其力学性能指标。对于焊接的型钢，要检查焊缝质量，确保符合二级焊缝要求。

③ 减摩剂： 减摩剂的原材料必须符合配比要求，进场时要提供产品合格证和检验报告，使用前要按规定进行配比试验，确保其性能符合设计要求。

2、施工过程质量控制

① 测量放线控制： 测量放线是确保桩位准确的关键环节，施工前要对测量控制点进行复核，确保其准确性。测放桩位后要进行多次复核，偏差不得超过 2cm。在施工过程中，要定期对桩位进行复测，及时发现和纠正偏差。

② 桩机就位控制： 桩机就位前要检查场地平整度和地基承载力，确保桩机稳定。就位后要调整桩机的垂直度，偏差不得大于 1/200，并用线锤和经纬仪进行双重校验。

③ 搅拌注浆控制： 严格按照试桩确定的参数进行搅拌和注浆，控制好下沉和提升速度、注浆压力和注浆量。在搅拌过程中，要保证水泥浆与土体充分拌和，避免出现搅拌不均匀的情况。注浆过程中要确保浆液连续供应，不得出现断浆现象，若因故停浆，在恢复压浆前应将三轴搅拌机提升或下沉 0.5 米后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。

④ 型钢插入控制： 型钢插入前要检查其垂直度和表面减摩剂涂刷情况，插入过程中要控制好插入速度，确保其垂直插入至设计深度。插入后要对型钢的位置和垂直度进行复核，偏差超过规定要求的要及时进行调整。

3、质量验收

SMW 工法围护桩施工完成后，应按照相关规范和设计要求进行质量验收。验收内容包括桩体的完整性、垂直度、水泥土强度、型钢的位置和垂直度等。验收时要提供完整的施工记录、原材料检验报告、试块检测报告、钻芯检测报告等资料。对于验收不合格的桩体，要制定整改方案并进行处理，直至验收合格。

五、安全文明施工措施

1、安全施工措施

① 施工前要对操作人员进行安全教育和技术交底，使其熟悉施工工艺和安全操作规程。特种作业人员必须持证上岗，严禁无证操作。

② 施工现场要设置明显的安全警示标志，如 “注意安全”“禁止通行” 等，在沟槽周边要设置防护栏杆，高度不低于 1.2m，防止人员坠落。

③ 施工设备要定期进行检查和维护，确保其正常运行。在进行吊装作业时，要严格遵守吊装操作规程，设置专人指挥，确保吊装安全。

④ 电气设备要做好防雨、防潮、防触电保护，接地接零要符合要求，避免发生电气事故。

⑤ 施工现场要配备足够的消防器材，如灭火器、消防栓等，并定期进行检查维护，确保其完好有效。

2、文明施工措施

① 施工现场要保持整洁有序，材料和设备要分类堆放整齐，标识清晰。施工垃圾要及时清理，集中堆放并及时外运，避免对环境造成污染。

② 施工过程中要减少噪音和粉尘污染，对施工设备进行降噪处理，在施工现场设置洒水降尘设备，定期对场地进行洒水降尘。

③ 合理安排施工时间，避免在夜间和午休时间进行噪音较大的施工，减少对周边居民的影响。

④ 施工人员要佩戴好安全帽、工作服等劳保用品，保持良好的精神面貌，遵守施工现场的各项规章制度。

SMW 工法围护桩作为一种先进的基坑支护技术，具有止水挡土效果好、施工效率高、成本低等优点，在现代基坑工程中得到了广泛的应用。然而，其施工质量受到多种因素的影响，需要在施工过程中严格控制各个环节，从原材料质量、施工工艺到质量检测都要严格把关，确保围护结构的安全可靠。同时，要注重安全文明施工，减少对周边环境的影响。通过科学合理的施工管理和质量控制，能够充分发挥 SMW 工法围护桩的技术优势，为基坑工程的顺利进行提供有力保障。