“SMW工法樁+組合型鋼（HC）支撐”在軟土地區基坑圍護中的應用分析

摘要：結合長三角軟土地區的深基坑支護工程實例，針對周邊環境復雜，地質條件差，地下水位高，采用“SMW工法樁+組合型鋼（HC）支撐”的經濟合理性、技術先進性、安全可靠性等進行分析評價，并對本工程的理論計算變形值與實際基坑監測動態數據相對比，確定了SMW工法樁與組合型鋼支護相結合的方案在深厚軟土地區的應用。

關鍵詞：長三角軟土地區""深基坑""SMW工法樁""組合型鋼支撐

Application"Analysis"of"SMW"Construction"Pile+"Composite"Steel（HC）"Support"in"Foundation"Pit"Enclosure"in"Soft"Soil"Areas

LIU"Cheng

Jiangsu"China"Coal"Geology"Engineering"Research"Institute"Co.，"Ltd.，"Changzhou，"Jiangsu"Province，"213000"China

Abstract："Combined"with"the"practical"example"of"deep"foundation"pit"support"engineering"in"the"Yangtze"River"Delta"soft"land"area，"in"view"of"the"complexnbsp;surrounding"environment，"poor"geological"conditions"and"high"groundwater"level，"the"economic"rationality，"technical"advance，"safety"and"reliability"of"“SMW"construction"pile"+"composite"steel"（HC）"support”"are"analyzed"and"evaluated，"and"the"theoretical"calculation"deformation"value"of"this"project"is"compared"with"the"actual"monitoring"dynamic"data"of"foundation"pit."The"application"of"SMW"construction"pile+HC"support"in"deep"soft"soil"areas"has"been"determined.

Key"Words："Yangtze"River"Delta"soft"soil"area;"Deep"foundation"pit;"SMW"construction"pile;"CH"support

江蘇省靖江市屬長江三角洲平原區域地貌，在地貌單元上屬于新三角洲平原，地貌單一。第四系以三角洲相沖積為主，上部軟土層主要以流塑狀態的淤泥質粉質黏土為主，局部夾松散～稍密狀粉砂薄層。土質較差，軟土分布較厚，并且場地內地下水埋深較淺，地下水含量豐富。本地區工程實際中深基坑支護大多采用放坡開挖支護，直立式圍護體系采用“鋼板樁+內支撐”“排樁+內支撐”“排樁+旋噴錨索”的支護形式。本文依托靖江市某項目，介紹SMW工法樁[1]（型鋼水泥土墻）結合HC（組合型鋼支撐）[2]在軟土地區基坑圍護中的應用，并結合基坑監測數據分析其應用效果。

1"工程概況

1.1"基坑工程概況

本工程為江蘇省靖江市某商業辦公樓項目，總建筑面積為65"104.37m2。地面以下設-1F大底盤地下室（位于7#～9#樓下部及外擴地下室），地下建筑面積為8"378.77m2。地庫基坑開挖深度為6.85m，開挖面積9381.421m2，總周長406.693m。

1.2"周邊環境條件

基坑東側為城市主干道，且分布多處市政管線，包括天然氣管道、雨水管道、污水管道。基坑南側為城市支路，分布路燈管線、雨水管道、污水管道。

2"工程地質情況與水文地質情況

2.1"工程地質情況

場地地處下揚子斷塊，位居通揚隆起與勿南沙蘇南隆起的過渡帶上。地處江陰復背斜南側，場地地貌單元為長江三角洲平原區，地貌單一，地形較平坦。上部分布有長江三角洲相沉積軟土，厚度大，淤泥質黏性土和粉土或粉砂相間成層，工程性質較差。受基坑開挖影響深度范圍內的土層如下。①素填土：灰黃色，松散不均，上部為農田場地富含植物根莖，下部主要以軟塑粉質黏土為主，平均層厚為0.95"m。松散狀態，土質極不均勻，土力學性質差；②粉質黏土：黃褐色，軟塑狀態，能搓條，含鐵錳質結核，切面光滑有光澤，無搖振反應，干強度中等，韌性中等，平均層厚1.2"m。中高壓縮性，承載力較低，土力學性質較差；③淤泥質粉質黏土夾薄層粉砂：灰色，淤泥質粉質黏土為流塑狀態，含有腐殖質，切面稍有光澤，有搖振反應，干強度中等偏低，韌性中等偏低，粉砂為松散狀態，含少量白色云母石英、碎片，夾稍密狀粉砂，具層理，平均層厚6.16"m。高壓縮性，承載力低，土力學性質差；④粉砂夾粉質黏土：青灰色，飽和，松散～稍密狀態，砂質不純，顆粒級配較差，可見云母碎片和少量白色長石，偶夾薄層軟塑狀粉質黏土，平均層厚7.42"m。中等壓縮性，承載力一般，土力學性質一般；⑤粉砂夾粉土：青灰色，飽和，中密，局部稍密狀態，主要礦物組成為長石、石英，含云母碎片，砂質較純，顆粒級配一般，夾稍密粉土，干強度低，韌性低。平均層厚9.08"m。中低壓縮性，承載力中等，土力學性質較好。

2.2nbsp;水文地質情況

擬建場地在勘探深度范圍內地下水類型主要為潛水及承壓水兩種。

（1）孔隙潛水：主要賦存于①～②層土中。勘察期間測得穩定水位相當于高程2.20"m，該水位年變化幅度一般在1.00"m左右。

（2）承壓水：主要賦存于④～⑤土中，承壓水與江水直接連通，補給來源主要為江水、河水，排泄于人工開采及對其它含水層的越流補給。勘察期間測得④層中承壓水穩定水位為自然地面以下2.50"m（相當于高程1.00"m）；承壓水水位年變化幅度一般在1.00～1.50"m左右。

3"基坑支護設計方案

3.1基坑的特點與難點

本基坑工程的特點包括以下幾點。

（1）基坑開挖深度相對較大，開挖面積較大。

（2）土質較差，淤泥質軟土分布較厚，且地下水含量豐富。

（3）周邊環境相對較為復雜，周邊距離相對緊張。基坑東側為城市主干道（地下埋設多處市政管線，包括中壓燃氣管道，埋深約1.3～6.2"m）；南側為市政道路（同樣地下埋深多處管線），道路南側為商業用房；基坑西側為待建商業用房（工程樁已施工完成）。周邊環境較復雜，對基坑變形的控制要求嚴格。周邊道路及擬建建筑工程樁距離基坑較近故本工程基坑支護設計不能采用放坡開挖支護；受市政管線的影響，也不能采用旋噴錨索進行支護，只能選擇排樁結合內支撐的垂直支護形式[3-4]。

3.2基坑支護方案的比選

本著安全可靠、施工可行、技術先進、經濟合理的原則，經過大量的論證選型，以及和建設單位的反復溝通，再結合本工程基坑深度及其周邊環境條件，并考慮到基坑現狀和經濟成本、基坑安全性（支護樁頂位移小于20mm）及對周邊環境的保護要求，本方案選擇“SMW工法樁+型鋼組合（HC）支撐”的圍護方式。

相較于鉆孔灌注樁排樁支護，SMW工法樁的優點包括：（1）止水防滲性能好、強度高，兼具受力和抗滲雙重功能；（2）施工速度快、擾動小、噪聲小、穩定性強；（3）環境影響小，無泥漿污染；（4）工程造價相對較低，后期能夠回收H型鋼等材料。

相較于混凝土支撐，型鋼組合（HC）支撐的優點包括：（1）提高出土效率：?型鋼組合支撐將土壓力傳力給集中布置在一起的多榀型鋼，?每組型鋼之間可以適當拉開間距，?挖土空間大，?可以有效地提高出土效率；（2）節省工期：?支撐架設拆除方便，?支撐安裝好后無須養護，?基坑即可繼續開挖，?為業主節省工期；（3）降低成本：?鋼支撐比重較輕，?與混凝土相比，?立柱可采用較輕質的型鋼作為立柱，并?且插入深度比混凝土較淺，?造價低于混凝土支撐；（4）綠色環保：?主體結構換撐結束即可拆撐，?型鋼組合支撐通常用螺栓連接，?支撐拆卸效率高，并?且綠色環保可回收，?不同于混凝土支撐需要破碎或者割除的形式，?產生的建筑垃圾難以回收，?也是一種能源的浪費。?

3.3"基坑支護施工工況

遵循“豎向分層，縱向分段，中部拉槽”“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則。土方開挖到支撐下口后，立即開始安裝裝配式型鋼組合支撐，并施加預應力，而后再進行土方的開挖，具體流程如下：施工準備→測量定位→立柱樁施打→首層土方開挖→施工冠梁→土方開挖到冠梁和支撐底標高位置→施工托架和支撐→型鋼內支撐安裝→施加預應力→土方開挖至基坑底標高→澆筑混凝土墊層和底板→澆筑換撐帶→混凝土強度達到設計強度后拆除并回收型鋼支撐→立柱拆除→基坑回填→拔除SMW工法樁型鋼。

3.4"理正深基坑軟件計算參數與結果

3.4.1"計算理論和設計參數

基坑設計計算軟件采用北京理正深基坑設計軟件Fspw7.5，具體計算理論與參數如下。

（1）主動土壓力取值迎土面的土壓力，黏性土按水土合算，砂性土按水土分算考慮，土壓力取朗肯主動土壓力，分別按各層土的C、φ固快試驗指標標準值計算。

（2）被動區土壓力計算系數采用地基基床系數m值。

（3）m法有限元程序進行模擬現場實際施工的各個工況下擋土結構位移和內力計算。

（4）坑邊超載取值：地面限荷20"kN/m2；

（5）施工道路超載：30"kN/m2。

3.4.2"設計工況計算結果

（1）各基坑施工工況計算。

工況1：開挖深度1.35"m：基坑開挖至冠梁底，此時計算樁頂水平位移2.26"mm。

工況2：加撐0.85"m，基坑組合型鋼施工完成，此時計算樁頂水平位移2.26"mm。

工況3：開挖深度6.85"m：基坑開挖至基礎底板墊層底，此時計算樁頂水平位移10.79"mm。

工況4：加剛性鉸4.85"m，基坑在結構底板加反向牛腿換撐，此時計算樁頂水平位移10.79"mm。

工況5：拆撐0.85"m，基坑在結構換撐帶達到設計強度后，對組合型鋼支撐進行拆除，此時計算樁頂水平位移19.70"mm。

（2）計算結果。

通過理正深基坑軟件計算結果，各施工工況的計算位移均能滿足基坑支護規范要求的變形控制值。基坑開挖至基坑底部換撐時，圍護結構的變形值達到最大19.7"mm，此時地表處沉降量也達到了峰值，不同計算模式下最大沉降量為14.0～30.0"mm。

4"基坑監測與變形分析

在基坑施工過程中，全面、系統地監測基坑支護結構、基坑周圍環境，有助于指導現場施工，保障鄰近建筑物、地下管線及周圍環境的安全。由于基坑東側道路下有燃氣管道、雨污水管線，為避免施工對市政管線造成不利影響，本工程除監測深層水平位移、地下水位、支撐軸力、立柱沉降與基坑周邊地表沉降外，還需要監測道路管線的沉降與水平位移。

由于監測數據較多，本文節選基坑監測中最重要的指標樁頂水平位移，分析HC型鋼組合樁在基坑支護中的實施效果。根據監測報表：樁頂水平位移在測點ZDS06變形最大，累計最大位移為13.59"mm；基坑道路管線累計最大沉降與最大位移為14.3"mm。各項目測點的累計變化值均在報警控制值之內，表明本工程采用的組合型鋼支撐（HC工法）在基坑支護施工過程中對土體、周邊建筑物及管線影響較小，實施效果優良[5-6]。

5"結語

本文以江蘇省靖江市長三角軟土地區某項目為工程背景，介紹SMW工法樁（型鋼水泥土墻）結合HC（組合型鋼支撐）在軟土基坑支護中的支護設計與施工方法。基坑完成后，采取靜力拔樁以降低對周邊環境及地下管線的影響，施工完成后，即可拆卸，符合綠色施工理念。工程實踐表明，該工法實施效果優良，能夠較好地應用于軟土地區基坑支護。“SMW工法樁+HC組合型鋼支撐”在長江三角洲沖積平原的軟土地區深基坑支護中對變形量的控制比較好，對基坑場地周邊環境的影響較小。

參考文獻

[1]鄭剛，劉瑞光.軟土地區基坑工程支護設計實例[M].中國建筑工業出版社，2011.

[2]蔣偉建.HC工法組合樁在軟土地區基坑支護中的應用[J].自動化應用，2024，65（11）：238-240.

[3]王瑩.軟土基坑開挖變形規律及影響因素研究[D].紹興：紹興文理學院，2023.

[4]姚炳祥.軟土地區臨河基坑圍護設計實踐[J].城市勘測，2023（3）：205-208.

[5]周津.深厚淤泥質土層復雜環境下大面積基坑支護研究[D].南昌：華東交通大學，2023.

[6]童林翔.軟土地區單（雙）側基坑開挖對鄰近盾構隧道影響分析及隧道影響區劃分[D].南昌：南昌大學，2022.