SMW工法樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索在淤泥質(zhì)軟土深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

李政 張璞 陳曉淋

SMW工法是基于深層攪拌樁發(fā)展起來的一種新型技術(shù)，其以多軸型鉆掘攪拌機向一定深度鉆掘，同時在鉆頭噴出設(shè)計配合比的水泥漿與地基土反復(fù)攪拌，相鄰柱樁間重疊咬合，在水泥土混合體尚未結(jié)硬之前插入H型鋼作為加勁材料，形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)的形似墻體的勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。SMW工法具有工期短、施工進(jìn)度快、對鄰近土體擾動小、泥漿量小無污染、擋土防滲防水一體化、造價低等一系列優(yōu)點。淤泥質(zhì)軟土深基坑項目中應(yīng)用SMW工法樁，對于樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)而言，是非常有效的施工技術(shù)之一，憑借SMW工法優(yōu)勢可使樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)定性。本文詳細(xì)介紹了SMW工法樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索在廣州地區(qū)某淤泥質(zhì)軟土深基坑工程中的成功應(yīng)用。

一、工程概況

該工程為某醫(yī)院住院大樓項目，新建2 棟8 層住院大樓，總建筑面積40166.2m2，其中地上建筑面積32403.7m2，地下建筑面積7762.5m2。基坑周長430m，開挖面積8621m2，開挖深度約6.2m。

1. 工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探資料，場地巖土層按成因類型從上至下可劃分為：第四系人工填土層（Q4ml）、第四系沖積層（Q3al）、第四系殘積層（Q3el）、石炭系測水段灰?guī)r（C1dc）。①素填土：層厚1.00～5.10m，平均層厚2.82m；②1淤泥：深灰色、灰黑色，飽和，流塑，具腥臭味，層厚 0.60～11.10m，平均層厚 5.21m，層頂埋深 1.00～22.80m；②2淤泥質(zhì)粘土：層厚 2.10～7.10m，平均層厚 4.35m，層頂埋深 3.10～24.00m；②3粉砂：層厚 1.30～10.80m，平均層厚 3.65m，層頂埋深 10.60～20.00m；②4粉質(zhì)粘土：層厚0.30～9.10 m，平均層厚2.94m，層頂埋深1.30～38.30m；②5中粗砂：層厚0.80～15.40m，平均層厚3.63m，層頂埋深8.30～33.50m；②6礫砂：層厚1.10～5.10m，平均層厚3.15m，層頂埋深10.50～15.50m；③粉質(zhì)粘土：層厚0.60～7.20m，平均層厚2.68m，層頂埋深 12.70～36.50m；④1強風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r：揭露厚度 0.60～2.70m，平均揭露厚度1.75m，層頂埋深15.00～27.20m；④2微風(fēng)化石灰?guī)r：揭露厚度0.20～8.60m，平均揭露厚度4.23m，層頂埋深 15.60～44.50m。中風(fēng)化、微風(fēng)化石灰?guī)r局部溶蝕，見洞率 31.48%，部分出現(xiàn)多層溶洞，溶洞多為半充填或全充填粉質(zhì)粘土和少量粗、礫砂顆粒。

2. 水文地質(zhì)條件

場地東側(cè)離珠江支流約100m，日平均潮差一般為 1.5m左右，往復(fù)流十分明顯，主要接受大氣降水補給及地下水的側(cè)向補給。場地內(nèi)地下水包括包氣帶上層滯水、第四系孔隙水和基巖裂隙水。地下水位埋深0.60～1.40m，地下水位埋藏變化較小。

3. 周邊環(huán)境條件

場地南側(cè)、西南側(cè)臨近既有建筑物，南側(cè)既有建筑距基坑邊最近約6m，東側(cè)臨近既有排洪暗渠。周邊環(huán)境限制較多，對變形非常敏感，止水要求高。周邊影響基坑的管線和電纜已遷移。

圖1 基坑平面示意圖

二、基坑支護(hù)方案

1. 基坑支護(hù)方案比選

基坑方案一（鉆孔灌注樁方案）：采用鉆孔灌注樁加一道鋼筋混凝土支撐進(jìn)行支護(hù)，基坑內(nèi)采用攪拌樁坑內(nèi)加固，外圍一圈三軸攪拌樁止水，樁間旋噴樁加強止水。方案一施工時間長、投資大、安全性較高。

基坑方案二（SMW工法樁方案）：采用SMW工法樁加一道預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行支護(hù)，基坑內(nèi)采用攪拌樁坑內(nèi)加固。方案二施工時間短，投資小，安全性可控。

SMW工法樁與鉆孔灌注樁方案經(jīng)濟(jì)性對比，如表1所示，SMW工法樁與鉆孔灌注樁方案相比，節(jié)約優(yōu)勢247.28萬元，節(jié)省投資約28.9%。

表1 經(jīng)濟(jì)性對比表

2. 基坑支護(hù)設(shè)計

項目基坑最終采用SMW工法樁加一道預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)方案，陰角范圍采用工法樁加一道角撐支護(hù)。深層攪拌樁采用3｛850@600攪拌樁，樁間搭接250mm，內(nèi)插焊接H型鋼700×300×13×24。預(yù)應(yīng)力錨索分為Ф5@1200、Ф5@1500鋼絞線，錨索錨孔直徑為500mm，錨頭采用夾片式夾具，錨孔采用氣壓清孔。基坑內(nèi)約5m寬度內(nèi)采用攪拌樁｛800@600坑內(nèi)加固，坑內(nèi)局部挖深區(qū)采用水泥土墻（鋼板樁）或放坡支護(hù)。鄰近建構(gòu)筑物的區(qū)段基坑支護(hù)安全等級為一級，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)1.1；其余區(qū)段基坑支護(hù)安全等級為二級，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)1.0。

三、監(jiān)測及結(jié)果分析

該基坑工程監(jiān)測內(nèi)容包括：周邊地表、建筑物和管線沉降，冠梁頂部水平位移和沉降，錨索拉力，支撐軸力，土體側(cè)向位移，支護(hù)樁測斜、地下水位等。本文主要就周邊地表沉降、冠梁頂部水平位移的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析。

1. 周邊地表沉降分析

圖2為編號D9-14的監(jiān)測點所反映的周邊地表沉降強，這些監(jiān)測點主要位于基坑的南側(cè)和東側(cè)。由圖2可見，基坑周邊地表沉降隨時間推移有所增加，在2020年12月至2021年3月間，完成基坑開挖進(jìn)行地下室施工過程中，基坑周邊地表沉降速率較小，累計最大沉降為15.14mm，小于30mm的預(yù)警值。

圖2 基坑周邊地表沉降變化曲線圖

2. 基坑冠梁頂部水平位移分析

圖5為編號WY7-12的監(jiān)測點所反映的冠梁頂部水平位移，這些監(jiān)測點主要位于基坑的南側(cè)和東側(cè)。由圖3可見，在2020年12月至2021年3月間，完成基坑開挖進(jìn)行地下室施工過程中，冠梁頂部水平位移變化較小，累計最大水平位移為19.1mm，小于30mm的預(yù)警值。

圖3 冠梁頂部水平位移變化曲線圖

四、結(jié)論

通過該項目實際施工情況和基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，SMW工法樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)結(jié)構(gòu)在淤泥質(zhì)軟土條件下應(yīng)用效果較好，基坑止水效果良好，施工期間未發(fā)生邊坡滲漏、坑底管涌等問題，基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)均符合設(shè)計要求。在淤泥質(zhì)軟土地質(zhì)條件下應(yīng)用SMW工法樁，相比鉆孔灌注樁在造價和工期方面均具有一定優(yōu)勢。本項目SMW工法樁的成功應(yīng)用，為后續(xù)類似項目起到了一定參考意義。