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【摘 要】 型钢水泥土搅拌墙法作为一种用于基坑工程的先进施工技术，在城市各类高层建筑的深基坑工程、地铁、隧道等工程中广泛应用。本文结合旧区改造工程实例，介绍型钢水泥土搅拌墙法的围护设计方案、施工工艺要点、问题处理措施等，有一定参考价值。
【关键词】 旧区改造工程;SMW工法桩;多轴搅拌机;基坑围护;定位导轨
前言：
型钢水泥土搅拌墙法在深基坑工程施工中，是以多轴搅拌机在现场一定位置向一定深度的地面进行钻掘。该工法能有效控制周边地面构筑物及地下管线的沉降，尤其适合在软土地基和建筑群密集的市区内实施。具有抗渗性好、刚度大、构造简单、施工简便、工期短、无环境污染和可重复使用，具有较好的工程和经济效益，值得进一步总结、研究、推广。
1 工程概况
1.1一般概况
旧区改造工程（一栋23层的住宅）场地南北长19.2m，东西长约33.4m，基坑开挖深度面积为地下室基坑开挖面积641m2，周边延长米105m。基坑开挖深度为工程底板面标高-9.600m，底板厚度1.00m，垫层厚0.2m，基坑开挖面标高-10.800m，开挖深度9.55m，地下室电梯井局部落深约1.85m。
1.2基坑周边环境概况
基坑西侧围护结构外边线距离红线约12.8m，红线外侧临街，距离围护结构外边线最近约16.7m。基坑西北侧有一幢2层砖木结构房屋尚未拆除，且与住宅地下室外墙距离为4.9m。
基坑围护结构北侧为北施家弄，距离围护结构外边线最近约2.8m，距离基坑围护结构外边线约22m留有一栋2层砖结构房屋。
基坑南侧现为空地，距离基坑围护外边线边缘仍留有2～3层砖混建筑。东侧围护结构外边线距离0.35m，外侧为中山南路。
1.3工程地质条件
1.3.1地基土的构成
工程场地属长江三角洲入海口滨海平原地貌类型，基土为第四系松散沉积物，主要由饱和粘性土、粉性土和砂土组成。土层7层，共9个亚层，其中②、③、④、⑤层土为Q4沉积物，⑥、⑦层土为Q3沉积物。
1.3.2工程地质概要
（1）潜水：拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，埋深为1.00～2.20m。
（2）承压水：场地内第⑦层土中含有承压水，但对基底不会产生突涌的危险性。
（3）暗浜与厚填土：本场地填土较厚，约1.0-4.3m。场地内第②1层褐黄-灰黄色粉质粘土均缺失，分布有江滩土①3层，为粘质粉土状。
（4）管涌与流砂：场地内第②3层粘质粉土，渗透系数较大。
2 围护设计方案选型
2.1型钢水泥土攪拌墙法
图1 型钢水泥土搅拌墙法围护示意图
型钢水泥土搅拌墙法是在水泥土搅拌桩中插入型钢形成的，既挡土又止水的围护结构（如图1所示），这种结构充分发挥了水泥土混合体和型钢的力学特性，具有经济、工期短、隔水性强、对周围环境影响小等特点。由于型钢可在地下结构完成回填后拔出，经济性能较为突出。该工法与常规的围护形式相比，不仅工期短、施工过程无污染，场地整洁干净、噪音小，而且可以节约社会源，避免围护体在地下室施工完毕后永久遗留于地下，成为地下障碍物。
与其他板式支护形式相比，型钢水泥土搅拌墙的刚度稍低，型钢拔除时对周边环境有一定的影响。但可以通过增大型钢插入密度来提高刚度，采取跳拔、跟踪注浆等措施来减小型钢拔除的影响。综合考虑本基坑的开挖深度、周边环境、场地条件及工程安全、经济出发，本工程基坑建议采用型钢水泥土搅拌墙法作为围护形式。
2.2钻孔灌注排桩+止水帷幕法
钻孔灌注排桩+止水帷幕是利用钻孔灌注排桩挡土，水泥土搅拌桩或者旋喷桩止水（如图2所示）。
图2 钻孔灌注桩+止水帷幕围护示意图
其刚度较型钢水泥土搅拌桩墙大，可以有效的控制基坑开挖引起的围护结构的变形和周边土体沉降。但是钻孔灌注桩施工工期长，工程造价比型钢水泥土搅拌墙高。因此，本工程的围护形式不建议采用此法。
2.3地下连续墙
地下连续墙对开挖较深周边环境保护要求很高的深基坑（如图3所示）。
图3 地下连续墙围护示意图
其刚度大、止水效果好、工法成熟、成墙质量可靠、占用空间小、环境影响较小、施工风险较小。但是，地下连续墙围护结构造价相对于上面两种方法要高，经济性较差。因此，本工程不建议采用此法作为本工程的围护结构。
根据本工程的实际条件、周边环境情况、开挖深度，并根据基坑安全性、经济性的综合比较，本方案决定采用型钢水泥土搅拌墙法的围护形式。
3 基坑围护设计方案
本基坑侧壁安全等级为一级。基坑均采用Ф850@600三轴水泥土搅拌桩内插H700×300×13×24型钢，间距@600/1200，桩长为24m。其中三轴搅拌桩质量要求：水泥采用P·C42.5复合硅酸盐水泥，水灰比为1.2，水泥掺入量为20%。为保证桩的垂直度，应严格控制机架的平整和导向架的垂直度，确保垂直度偏差≤0.5%，桩位偏差≤50mm，28d龄期时的无侧限抗压强度不得小于2.0N/mm。
4 型钢水泥土搅拌墙法施工工艺
4.1施工流程
测量放线→开挖沟槽→设置导向定位型钢→桩机就位→喷浆、搅拌成桩→吊放及固定型钢→拔除型钢→型钢水泥土搅拌墙法施工完成。
4.2施工顺序
型钢水泥土搅拌墙法的三轴水泥土搅拌桩施工顺序，如图4所示。
图4 型钢水泥土搅拌墙法施工顺序示意图
（1）测量放线：根据设计图纸和建设单位提供的坐标基准点，计算出围护中心线角点坐标。用全站仪精确放样出围护中心线，并做好坐标数据复核工作，同时做好护桩。 （2）开挖沟槽：用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽。沟槽宽度根据围护结构宽度确定，槽宽约1.2m，深度约0.5～0.8m。遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净。
（3）设置导向定位型钢：在平行沟槽方向放置两根定位型钢，规格为300mm×300mm，长约8～12m。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;H型钢定位采用型钢定位卡。
（4）樁机就位：由当班班长统一指挥桩机就位。移位结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。
（5）喷浆、搅拌成桩：水泥采用复合硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比1∶2，水泥掺入比为土重量的20%。三轴水泥搅拌桩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。钻头下沉速度为1m/min，提升速度为1m/min，桩底部1m处重复搅拌，每根桩均应匀速下钻、匀速提升，并做好原始记录。
（6）吊放及固定型钢：三轴水泥土搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。采用50t履带吊机起吊H型钢，H型钢在使用前必须涂刷减摩剂，型钢必须保持直线状态。H型钢插入时间必须控制在搅拌桩施工完毕30min内。
（7）拔除型钢：在围护结构完成使用功能后，保证围护外侧满足履带吊>6m回转半径的施工作业面。型钢两面用钢板贴焊加强，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。回收H型钢后，用水泥浆填充H型拔除后的空隙。
5 施工要点
（1）施工放样要复核准确，桩机垂直度控制好，桩机垂直偏差不大于0.5%。
（2）严格控制水泥用量，保证水泥掺入量为20%。
（3）严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），在桩机筒身上做好明显标志，严格控制桩顶和桩底标高。
（4）严格按照经过审批的施工方案中的施工顺序进行施工，保证墙体的连续性和接头的施工质量。
（5）注意桩与桩之间的搭接时间，桩与桩搭接时间不应大于12h。
（6）搅拌桩施工完成后应尽早插入H型钢，时间宜控制在30min内
6 施工问题及处理措施
（1）施工冷缝的处理。由常规套钻1个孔改为套钻2个孔来增加搭接的强度和抗渗度，严格控制上提和下沉的速度，做到轻压慢速以提高搭接的质量。如上述方法无法满足要求，采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，素桩与围护桩搭接厚度约10cm。
（2）管道堵塞的处理。发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后，立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20s恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。
（3）遇孤石的处理。一般情况下，三轴搅拌机对粒径10cm以下的卵石地层亦适用。在成桩过程中如遇较大孤石，可采用直接挖机挖除，埋的较深则采用加桩补强的方法。
（4）断桩的处理。施工中突然停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅。如停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。
（5）斜桩的处理。对于有偏斜的桩位，采用在其背面补打加强桩的措施。
（6）型钢插入下沉困难的处理。当H型钢不能靠自重完全下插到位时，采取钻管头部静压或采用振动锤进行振压。也可以割除露出地面部分的型钢，在外档加一幅水泥土搅拌桩，加插H700×300型钢作强度补偿。
7 结语
本工程最后监测结果：桩顶最大位移仅12～22mm，最大沉降13mm，其余所有监测数据均未超过报警值，试块28d龄期时的无侧限抗压强度6～10MPa，远远超过设计要求。
参考文献：
[1]张雁，刘金波.《桩基手册》.中国建筑工业出版社，2009
[2] DGJ08-116-2005，《型钢水泥土搅拌墙技术规程（试行）》.《上海市工程建设规范》
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.
【关键词】 旧区改造工程;SMW工法桩;多轴搅拌机;基坑围护;定位导轨
前言：
型钢水泥土搅拌墙法在深基坑工程施工中，是以多轴搅拌机在现场一定位置向一定深度的地面进行钻掘。该工法能有效控制周边地面构筑物及地下管线的沉降，尤其适合在软土地基和建筑群密集的市区内实施。具有抗渗性好、刚度大、构造简单、施工简便、工期短、无环境污染和可重复使用，具有较好的工程和经济效益，值得进一步总结、研究、推广。
1 工程概况
1.1一般概况
旧区改造工程（一栋23层的住宅）场地南北长19.2m，东西长约33.4m，基坑开挖深度面积为地下室基坑开挖面积641m2，周边延长米105m。基坑开挖深度为工程底板面标高-9.600m，底板厚度1.00m，垫层厚0.2m，基坑开挖面标高-10.800m，开挖深度9.55m，地下室电梯井局部落深约1.85m。
1.2基坑周边环境概况
基坑西侧围护结构外边线距离红线约12.8m，红线外侧临街，距离围护结构外边线最近约16.7m。基坑西北侧有一幢2层砖木结构房屋尚未拆除，且与住宅地下室外墙距离为4.9m。
基坑围护结构北侧为北施家弄，距离围护结构外边线最近约2.8m，距离基坑围护结构外边线约22m留有一栋2层砖结构房屋。
基坑南侧现为空地，距离基坑围护外边线边缘仍留有2～3层砖混建筑。东侧围护结构外边线距离0.35m，外侧为中山南路。
1.3工程地质条件
1.3.1地基土的构成
工程场地属长江三角洲入海口滨海平原地貌类型，基土为第四系松散沉积物，主要由饱和粘性土、粉性土和砂土组成。土层7层，共9个亚层，其中②、③、④、⑤层土为Q4沉积物，⑥、⑦层土为Q3沉积物。
1.3.2工程地质概要
（1）潜水：拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，埋深为1.00～2.20m。
（2）承压水：场地内第⑦层土中含有承压水，但对基底不会产生突涌的危险性。
（3）暗浜与厚填土：本场地填土较厚，约1.0-4.3m。场地内第②1层褐黄-灰黄色粉质粘土均缺失，分布有江滩土①3层，为粘质粉土状。
（4）管涌与流砂：场地内第②3层粘质粉土，渗透系数较大。
2 围护设计方案选型
2.1型钢水泥土攪拌墙法
图1 型钢水泥土搅拌墙法围护示意图
型钢水泥土搅拌墙法是在水泥土搅拌桩中插入型钢形成的，既挡土又止水的围护结构（如图1所示），这种结构充分发挥了水泥土混合体和型钢的力学特性，具有经济、工期短、隔水性强、对周围环境影响小等特点。由于型钢可在地下结构完成回填后拔出，经济性能较为突出。该工法与常规的围护形式相比，不仅工期短、施工过程无污染，场地整洁干净、噪音小，而且可以节约社会源，避免围护体在地下室施工完毕后永久遗留于地下，成为地下障碍物。
与其他板式支护形式相比，型钢水泥土搅拌墙的刚度稍低，型钢拔除时对周边环境有一定的影响。但可以通过增大型钢插入密度来提高刚度，采取跳拔、跟踪注浆等措施来减小型钢拔除的影响。综合考虑本基坑的开挖深度、周边环境、场地条件及工程安全、经济出发，本工程基坑建议采用型钢水泥土搅拌墙法作为围护形式。
2.2钻孔灌注排桩+止水帷幕法
钻孔灌注排桩+止水帷幕是利用钻孔灌注排桩挡土，水泥土搅拌桩或者旋喷桩止水（如图2所示）。
图2 钻孔灌注桩+止水帷幕围护示意图
其刚度较型钢水泥土搅拌桩墙大，可以有效的控制基坑开挖引起的围护结构的变形和周边土体沉降。但是钻孔灌注桩施工工期长，工程造价比型钢水泥土搅拌墙高。因此，本工程的围护形式不建议采用此法。
2.3地下连续墙
地下连续墙对开挖较深周边环境保护要求很高的深基坑（如图3所示）。
图3 地下连续墙围护示意图
其刚度大、止水效果好、工法成熟、成墙质量可靠、占用空间小、环境影响较小、施工风险较小。但是，地下连续墙围护结构造价相对于上面两种方法要高，经济性较差。因此，本工程不建议采用此法作为本工程的围护结构。
根据本工程的实际条件、周边环境情况、开挖深度，并根据基坑安全性、经济性的综合比较，本方案决定采用型钢水泥土搅拌墙法的围护形式。
3 基坑围护设计方案
本基坑侧壁安全等级为一级。基坑均采用Ф850@600三轴水泥土搅拌桩内插H700×300×13×24型钢，间距@600/1200，桩长为24m。其中三轴搅拌桩质量要求：水泥采用P·C42.5复合硅酸盐水泥，水灰比为1.2，水泥掺入量为20%。为保证桩的垂直度，应严格控制机架的平整和导向架的垂直度，确保垂直度偏差≤0.5%，桩位偏差≤50mm，28d龄期时的无侧限抗压强度不得小于2.0N/mm。
4 型钢水泥土搅拌墙法施工工艺
4.1施工流程
测量放线→开挖沟槽→设置导向定位型钢→桩机就位→喷浆、搅拌成桩→吊放及固定型钢→拔除型钢→型钢水泥土搅拌墙法施工完成。
4.2施工顺序
型钢水泥土搅拌墙法的三轴水泥土搅拌桩施工顺序，如图4所示。
图4 型钢水泥土搅拌墙法施工顺序示意图
（1）测量放线：根据设计图纸和建设单位提供的坐标基准点，计算出围护中心线角点坐标。用全站仪精确放样出围护中心线，并做好坐标数据复核工作，同时做好护桩。 （2）开挖沟槽：用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽。沟槽宽度根据围护结构宽度确定，槽宽约1.2m，深度约0.5～0.8m。遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净。
（3）设置导向定位型钢：在平行沟槽方向放置两根定位型钢，规格为300mm×300mm，长约8～12m。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;H型钢定位采用型钢定位卡。
（4）樁机就位：由当班班长统一指挥桩机就位。移位结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。
（5）喷浆、搅拌成桩：水泥采用复合硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比1∶2，水泥掺入比为土重量的20%。三轴水泥搅拌桩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。钻头下沉速度为1m/min，提升速度为1m/min，桩底部1m处重复搅拌，每根桩均应匀速下钻、匀速提升，并做好原始记录。
（6）吊放及固定型钢：三轴水泥土搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。采用50t履带吊机起吊H型钢，H型钢在使用前必须涂刷减摩剂，型钢必须保持直线状态。H型钢插入时间必须控制在搅拌桩施工完毕30min内。
（7）拔除型钢：在围护结构完成使用功能后，保证围护外侧满足履带吊>6m回转半径的施工作业面。型钢两面用钢板贴焊加强，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。回收H型钢后，用水泥浆填充H型拔除后的空隙。
5 施工要点
（1）施工放样要复核准确，桩机垂直度控制好，桩机垂直偏差不大于0.5%。
（2）严格控制水泥用量，保证水泥掺入量为20%。
（3）严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），在桩机筒身上做好明显标志，严格控制桩顶和桩底标高。
（4）严格按照经过审批的施工方案中的施工顺序进行施工，保证墙体的连续性和接头的施工质量。
（5）注意桩与桩之间的搭接时间，桩与桩搭接时间不应大于12h。
（6）搅拌桩施工完成后应尽早插入H型钢，时间宜控制在30min内
6 施工问题及处理措施
（1）施工冷缝的处理。由常规套钻1个孔改为套钻2个孔来增加搭接的强度和抗渗度，严格控制上提和下沉的速度，做到轻压慢速以提高搭接的质量。如上述方法无法满足要求，采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，素桩与围护桩搭接厚度约10cm。
（2）管道堵塞的处理。发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后，立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20s恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。
（3）遇孤石的处理。一般情况下，三轴搅拌机对粒径10cm以下的卵石地层亦适用。在成桩过程中如遇较大孤石，可采用直接挖机挖除，埋的较深则采用加桩补强的方法。
（4）断桩的处理。施工中突然停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅。如停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。
（5）斜桩的处理。对于有偏斜的桩位，采用在其背面补打加强桩的措施。
（6）型钢插入下沉困难的处理。当H型钢不能靠自重完全下插到位时，采取钻管头部静压或采用振动锤进行振压。也可以割除露出地面部分的型钢，在外档加一幅水泥土搅拌桩，加插H700×300型钢作强度补偿。
7 结语
本工程最后监测结果：桩顶最大位移仅12～22mm，最大沉降13mm，其余所有监测数据均未超过报警值，试块28d龄期时的无侧限抗压强度6～10MPa，远远超过设计要求。
参考文献：
[1]张雁，刘金波.《桩基手册》.中国建筑工业出版社，2009
[2] DGJ08-116-2005，《型钢水泥土搅拌墙技术规程（试行）》.《上海市工程建设规范》
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.