SMW 工法的在深基坑圍護中的實際應用分析

石波

上海森信建設集團有限公司 上海 200000

引言

基坑工程是建設項目的重要基礎，城市建設各種基坑圍護形式越來越多，常見的基坑圍護有土釘墻、鉆孔灌注樁、地下連續墻、SMW工法樁等形式。本文結合上海某學校改擴建工程，對SMW工法樁工藝的實際應用進行探究。

1 SMW工法樁工藝概述

SMW工法以多軸型鉆掘攪拌機對基坑進行鉆掘，同時利用鉆頭處噴出水泥系強化劑而與基坑土攪拌混合，并在未凝結的水泥土混合體中插入H型鋼或鋼板進行應力增補。

2 SMW工法深基坑支護工程的應用

本文以SMW工法樁工藝在上海某學校改擴建工程中的實際應用，對SMW工法樁工藝進行探究。

2.1 工程概況

上海某學校改擴建工程需新建教學綜合樓、禮堂、食堂及體育館等構筑物，局部新建1層地下室，并挖掘電梯井，工程項目臨近居民小區且進出場道路較狹小，需確保施工對周邊環境影響較小[1]。

經工程勘察，項目基坑工程影響范圍內的土層以黏質粉土、灰色黏質粉土夾淤泥質粉質黏、灰色砂質粉土、灰色淤泥質黏土、灰色黏土、灰色粉質黏土為主。

2.2 基坑圍護設計

2.2.1 圍護方案選擇。常用的基坑圍護施工有地下連續墻、鉆孔灌注樁、槽鋼鋼板樁、SMW工法樁等，不同施工方法適用環境不同。

表1 項目不同圍護方案工藝特點分析

綜上，項目基坑圍護方案宜采用SMW工法樁施工工藝。

2.2.2 施工設計。工程基坑開挖面略呈正方形型，基坑圍護結構設計采用SWM工法樁+一道鋼管支撐的圍護形式，圍護工程由基坑圍護支護樁、基坑支撐系統和支撐立柱共同組成圍護結構。①基坑圍護支護樁：設計采用Φ650＠450三軸攪拌樁，樁頂標高-1.65m，樁長14.4m，電梯井集水坑落深處樁長15m。在三軸攪拌樁中插入H500×300×11×18型鋼，樁長12m，電梯井集水坑落深處樁長15m。型鋼采用插一跳一的插入方式，電梯井集水坑落深處型鋼采用插二跳一的插入方式。②基坑支撐系統：采用一道直徑609×16mm鋼管內支撐，支撐中心標高為-2.050m。單根鋼管支撐預加軸力600kN。外圍一圈設鋼筋混凝土圍檁，圍檁頂面標高為-1.65m，截面為1100×800mm。③支撐立柱：立柱采用 H400×400×13×21型鋼，樁頂標高為-1.355m插入深度為18m。

2.3 圍護結構施工

2.3.1 工藝流程。施工工藝流程為：場地平整（障礙物清理）→測量放線→開挖溝槽→樁機就位→攪拌樁施工→樁機撤出。①場地平整：施工前場地平整，清除施工區域內的表層硬物，素土回填夯實并鋪設鋼筋混凝土道板，路基承重荷載以能行走30t及重型樁架為準。②測量放線：根據坐標基準點，按照設計圖進行放線定位和高程引測。③開挖溝槽：根據基坑圍護內邊控制線。采用挖機開挖，并清除地下障礙物，開挖溝槽余土及時處理，以保證正常施工。④樁機就位：在溝槽垂直方向安置型鋼導軌，用以固定樁機，樁機應平穩、平正，并用線錘對龍門立柱垂直定位觀測以確保樁機的垂直度。⑤攪拌樁施工：三軸攪拌樁基坑進行鉆掘，同時水泥膠合劑與基坑土攪拌混合，之后在未凝結的水泥土混合體中插入H型鋼或鋼板進行應力增補。

2.3.2 三軸攪拌樁施工。采用單排?650＠450三軸攪拌樁，止水帷幕采用一孔套接法施工，搭接形式為全斷面套打的施工工藝進行施工。為保證三軸攪拌樁的質量，采用二噴三攪的施工工藝，樁體范圍內要求做到水泥攪拌均勻。

在施工現場搭建拌漿施工平臺，平臺附近設置水泥筒倉，在開機前進行漿液的攪制，開鉆前對拌漿工作人員做好交底工作。水泥漿液的水灰比為1.5～2.0，每立方攪拌水泥土水泥用量為360kg，拌漿及注漿量以每鉆的加固土體方量換算，漿液流量以漿液輸送能力控制。拌制水泥漿液，開啟空壓機，送漿至樁機鉆頭，鉆頭噴漿下沉至樁底標高，噴漿提升至樁頂標高，鉆頭噴漿二次下沉、提升。

2.3.3 H型鋼插入、回收。攪拌樁施工完畢后，吊機立即就位，準備吊放H型鋼。在溝槽定位型鋼上設H型鋼定位卡，固定插入型鋼平面位置。將H型鋼底部中心對正樁位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內，垂直度控制用線錘控制。待水泥土攪拌樁達到一定硬化時間后，將吊筋與溝槽定位型鋼撤除。若H型鋼插放達不到設計標高時，則采取提升H型鋼、重復下插使其插到設計標高，下插過程中始終用線錘跟蹤控制H型鋼垂直度，并用經緯儀校核。

地下室結構完成并回填后，采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁，起拔回收H型鋼。用0.5水灰比的水泥砂漿自流充填H型鋼拔除后的空隙。H型鋼回收，嚴格控制減摩劑的涂刷質量，H型鋼部分用泡沫將其與混凝土隔開，避免影響H型鋼的起拔回收。

2.4 施工要點分析

2.4.1 攪拌速度控制。三軸攪拌樁施工采用兩次攪拌工藝，下沉和提升過程中均勻噴漿攪拌，施工過程應嚴格控制下沉和提升速度。攪拌下沉速度宜控制在0.5～1.0m/min，提升速度宜控制在1.0～2m/min，在樁底2～3m范圍內持續攪拌注漿。

2.4.2 注漿控制。①單樁注漿量控制：單樁注漿量通過單樁水泥用量來控制，根據計算確定的單樁土體體積，再根據土體體積確定單樁水泥用量，嚴格按照水灰比拌漿和注漿，從而保證單樁注漿量。②注漿均勻性控制：注漿均勻性通過注漿流量以及鉆桿提升速度來控制。

2.4.3 施工冷縫處理。施工時，樁與樁的搭接時間不宜大于24h，若因故超時，搭接施工中須放慢攪拌速度保證搭接質量。若因搭接時間過長無法搭接或搭接不良，需在冷縫處外側與隔水帷幕相切補做不少于三根攪拌樁，并在補做攪拌樁與原隔水帷幕接縫處兩端各設置不少于兩根搭接長度為200mm的?800旋噴樁進行封堵加強的技術措施，以確保攪拌樁施工質量以及止水可靠性。

3 側向位移監測分析

項目基坑圍護結構采用SWM工法樁+一道鋼管支撐的圍護形式，施工過程嚴格按照相關規范和施工組織設計進行施工。通常，基坑施工過程中，不可避免會出現不同程度的周邊土體沉降和位移現象，為分析SMW工法樁施工工藝對周邊土體影響，通過施工過程中在基坑四周圍護墻體設置監測孔，對圍護效果進行監測。

3.1 基坑變形監測

項目在地下管線，鄰近建、構筑物、道路，圍護體系等處布設監測點，對圍護樁頂、立柱頂端、地下管線、周邊道路及鄰近建筑物的水平位移及沉降，圍護墻身位移等情況進行監測，結果表明，SWM工法在基坑施工過程中，對基坑變形及滲水控制效果較好。

3.2 監測情況分析

根據現場施工記錄情況和基坑監測結果，對上海某學校改擴建工程基坑變形情況僅分析，主要有以下幾點：

3.2.1 在工程基坑圍護工程施工完成后，項目圍護墻體監測孔均監測出一定程度的水平位移，移動方向朝基坑內側，位移程度均在標準限值內，對周邊構筑物和工程影響在可控范圍內。

3.2.2 根據監測的每日日交量數據情況，反映出圍護墻體位移呈緩慢連續移動，無突變位移情況發生，屬正常現象。

3.2.3 監測最大位移出現在圍護頂垂直、水平位移，主要位移時間為基坑開挖和基底施工時期，表明該施工時間段對周邊環境影響較大，出現沉降和水平移動。

4 結束語

本工程四周建筑距離基坑邊均較近，尤其是北側的人防出入口外墻距離基坑僅有2.5m左右。項目攪拌樁施工過程中，通過控制好施工速度、優化施工流程，減少攪拌樁擠土效應對周邊環境的影響等措施，最大程度降低對周邊建筑及管線的影響，施工監測結果表明，SMW工法樁施工工藝對周邊土體擾動較小。