SMW工法樁在某辦公樓基坑支護施工中的應用

黃勇貴

（漳州市建筑工程有限公司）

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，城市地面空間日趨飽和，人們逐漸把目光轉向城市地下空間的開發和利用，這就對基坑開挖深度及支護提出了更高的要求[1]。目前，城市基坑支護結構多采用鋼板樁、灌注樁或地下連續墻等形式，但鋼板樁成本較高，且其剛度比較小，不適用與深基坑工程；灌注樁的成本較低，但其整體性、抗滲性差，基坑墻體的滲漏問題難以解決；地下連續墻整體性好、對周圍地基擾動小，但其成槽工藝復雜，且容易對周圍環境造成污染[2-3]。而SMW 工法樁利用特殊多軸攪拌機切削土體并注入水泥漿液，與土體混合形成止水性較高的水泥土柱列式擋墻，能夠較好地克服上述支護結構的缺點，是目前深基坑工程支護結構研究及應用熱點之一[4-5]。

鄭素萍[6]通過分析SMW工法樁側向變形及地表沉降變形規律對SMW 工法樁在深基坑工程中的應用進行了研究，結果表明SMW 工法樁支護體系的限制變形性能好，且對周圍地基的影響較小。邱建偉[7]以廈門市某臨海深基坑支護工程為例對SMW 工法樁在臨海深基坑中的應用進行了研究，發現在該工程中基坑的最大水平側移為3mm，且SMW工法樁施工時對周圍建筑的影響較小。彭國東等[8]對SMW工法樁在軟土地區基坑支護中的應用進行設計，并通過監測數據分析SMW 工法樁支護體系在軟土地區中的可行性。吳剛和陳輝[9]也對SMW工法樁在軟土地區中的應用進行研究，結果表明SMW 工法樁在施工時出現較大變形不會造成墻體開裂滲水，并認為SMW工法樁支護體系適用于天津濱海新區10m 以下深基坑工程。曾婕等[10]以寧波基坑工程為背景對SMW 工法樁與預應力型鋼支護體系施工技術展開研究，認為SMW 工法樁與預應力型鋼支護體系具有較強的變形控制能力、安全性好，且能夠節約工期。

本文以漳州市某辦公樓建設項目基坑支護為背景，結合現場工程地質及水文條件，設計SMW 工法樁施工技術參數，并對施工現場的坑外水位、支撐受力及樁身位移監測結果進行分析，以期為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

某辦公樓建設項目位于漳州市龍文區，建筑用地面積33505.11m2，總建筑面積80311m2，建筑高度為37.9m，是一棟地下1層、地上7層的鋼框架結構，基礎采用樁基礎，基坑周長621m、面積20811m2，場地整平標高為5.30～5.80m，基坑開挖深度約為現有地面以下5.65m～6.90m，開挖深度超過5m，是超過一定規模的、危險性較大的深基坑工程。經計算，基坑土方開挖及支護的主要工程量如表1所示。

表1 基坑開挖及支護主要工程量

2 工程地質與水文條件

2.1 工程地質

建筑場地位于九龍江西溪下游左岸沖積一級階地上，場地整體地形較為平坦，地貌主要為高階地及殘丘。根據巖土工程勘察報告可知，場地內分布的主要土層有人工堆填的雜填土、素填土、淤泥質土、沖洪積的粘性土、砂類土及殘積成因的殘積粘性土層，基底為不同風化程度的燕山早期侵入花崗閃長巖。基坑開挖面以下及影響深度范圍內的地層結構及主要物理力學參數自上而下分布如表2所示。

表2 地基土主要物理力學參數

2.2 水文地質條件

場地內地下水類型主要有：賦存于①雜填土的上層滯水，賦存于③1中砂、④中砂、⑤1細砂、⑦細砂、⑧圓礫的孔隙承壓水，以及賦存于花崗閃長巖中的基巖風化裂隙承壓水。賦存于①雜填土的孔隙潛水為上層滯水，勘察期間該層含水量較不豐富，具有貧水性；③1中砂、⑤1細砂主要以夾層形式分別存在于③淤泥、⑤淤泥層為相對不透水層壓，但③1中砂、⑤1細砂層僅局部分布，水量較小，非主要含水層；④中砂層其上部均有②粉質粘土和③淤泥相對隔水層分布，賦存于④中砂層中的地下水具承壓性質，為第一層主要含水層；賦存于⑦細砂、⑧圓礫層中的地下水水力聯系密切，可視為同一含水層，滲透性為中等強透水性，其上部⑤淤泥、⑥粉質粘土弱微透水性，為該含水層相對隔水頂板，因此地下水具承壓性質，為第二層主要含水層，下部殘積粘性土及全、土狀強風化巖層呈漸變關系，滲透性具有自上而下增強的趨勢，但總體均屬弱透水層，水量不大，地下水總體具（弱）承壓性。

勘察期間對鉆孔ZK16、ZK43、ZK68、ZK79 進行分層測水位，測得鉆孔內地下水初見水位埋深2.50m～3.00m，主要為賦存于①雜填土中上層滯水的地下水位；④中砂層中的承壓水埋深2.90m～3.20m，承壓水頭高3.40m～6.10m；⑦細砂、⑧圓礫層中的承壓水位埋深9.40m～11.60m，承壓水頭高度5.40m～7.30m；基巖裂隙水承壓水位埋深30.60m～48.80m，承壓水頭高度4.50m～6.10m。終孔后在同一時間內對所有鉆孔進行綜合穩定水位觀測，綜合穩定水位埋深2.50m～3.70m，相應高程1.53m～3.61m。

地下水大致由北向南方向滲流，要由大氣降水補給，并接受同含水層的側向滲透補給。根據區域水文地質資料，本地區地下水位受季節影響較為明顯，地下水位年變化幅度為1.0m～2.0m。本場地勢較低，場地內高程以4.71m～6.05m 為主，場地北側和東側地勢較高，雨季時場地內低洼地段易受雨水所浸沒，場地歷史最高地下水位高程為5.50m，近3～5年最高地下水位高程約為5.00m。

3 基坑支護方案及施工流程

3.1 支護形式

結合擬建物周邊環境條件、工程地質和水文條件及基坑開挖深度等情況，基坑側壁安全等級為二級，重要性系數為1.00，在設計時采用H700mm×300mm 型鋼SMW工法樁支護，同時結合坑內被動區加固，在東北角設置鋼筋混凝土角支撐，坑中部分采用水泥土攪拌墻支護。

工程中使用的水泥為PO42.5 普通硅酸鹽水泥；冠梁、支撐梁混凝土強度為C30，鋼筋為HPB300 鋼筋和HRB400 鋼 筋；型 鋼 尺 寸 為H700mm×300mm×13mm×24mm、支 撐 立 柱 樁 尺 寸 為H400mm×400mm×13mm×21mm，均為Q235B級鋼。

3.2 SMW工法樁施工技術參數

⑴SMW 工 法 樁 樁 徑850mm，樁 長19.6m，內 插H700mm×300mm 型鋼，工法樁的入土深度比型鋼插入深度多0.5m～1.0m。

⑵SMW 工法樁采用3φ850 三軸攪拌樁設備進行施工，采用兩噴兩攪的施工工藝，建議水泥摻量不小于被加固土體重量的25%。三軸攪拌機攪拌下沉速度應控制在0.5～1.0m/min，提升速度應控制在1.0～2.0m/min 范圍內，并保持勻速下沉和勻速提升，噴漿壓力大小控制在0.3MPa～0.8MPa。

⑶在樁體范圍內將水泥攪拌均勻，并控制攪拌樁樁體立柱導向架垂直度不大于1/250，樁位偏差不大于50mm，且保證相鄰樁間噴漿工藝的施工時間間隔不大于10小時。

⑷當內部結構施工完畢并達到設計強度后，拔出H型鋼并在拔出后的空隙注入水泥漿填實。

3.3 SMW工法樁施工流程

SMW 工法樁具體施工流程：測量放樣→開挖導槽溝→設置導向定位型鋼→三軸攪拌樁樁機就位→配置水泥砂漿液啟動空壓機、送漿→噴氣切割土體下沉、上升至設計樁底標高→H 型鋼起吊插入、固定→施工完畢→H型鋼拔出。

4 SMW工法樁施工監測

4.1 監測目的及內容

對SMW 工法樁施工監測的目的是為了隨時掌握支護樁及支撐的變形和受力情況，并根據監測結果，判斷SMW 工法樁施工過程中的安全狀況，以便及時調整施工工藝和施工參數，確保基坑安全開挖。本次SMW 工法樁施工監測的主要內容包括坑外水位變化、支撐受力變化及樁身位移變化。

4.2 監測結果

4.2.1 坑外水位

SMW 工法樁施工時，坑外水位變化如表3 所示。從表中可知，隨著基坑的開挖，坑外水位不斷下降，在基底混凝土澆筑完成后，坑外水位逐漸趨于穩定。SMW 工法樁抽水施工前，坑外水位相對標高為-1.50m，在施工后期，坑外水位穩定在-2.5m 左右，累積下降約為1.0m。施工時降低坑外水位高程，減小坑內外水位差有利于提高支護結構的安全性，但會加劇對周邊環境的影響。

表3 坑外水位變化

4.2.2 支撐受力

SMW 工法樁施工時，靠近基坑開挖最深處的支撐受力變如表4 所示。從表中可知，支撐受力隨著開挖深度的增大而增大，當基坑底板混凝土澆筑完成后，支撐受力變化幅度減小，支撐受力逐漸趨于穩定。

表4 支撐受力變化

4.2.3 樁身位移

選取2020 年11 月20 日的監測數據作為樁身位移的監測結果，此時基坑混凝土底板已基本施工完畢，樁身位移的數據變化趨于穩定，監測結果如表5 所示。由表中可知，樁身1 的最大位移量為13.66mm，樁身2 的最大位移量為13.73mm，且最大位移量均發生在基底附近，這是因為在基坑開挖時，擋墻內外壓力不平衡，使得SMW 工法樁發生水平位移和變形，但冠梁和支撐梁的作用有限制了樁頂位移，進而使得樁身最大位移量向下發展，最終出現在基底附近。

表5 樁身位移變化

5 結論

本文以漳州市某辦公樓基坑支護為背景，分析確定了SMW 工法樁的施工技術參數，并對SMW 工法樁進行了施工監測，所得主要結論如下：

⑴SMW 工法樁施工時，隨著基坑的開挖，坑外水位不斷降低，在基底混凝土澆筑完成后，坑外水位逐漸趨于穩定。

⑵支撐受力隨著開挖深度的增大而增大，當基坑底板混凝土澆筑完成后，支撐受力變化幅度減小，支撐受力逐漸趨于穩定。

⑶樁身累積位移隨著標高的增大，呈現出先增大后減小的趨勢，其最大位移量發生在基底附近。