型鋼水泥土攪拌墻在太原地區(qū)的設(shè)計應用

許彩琴

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西太原 030013)

1 型鋼水泥土攪拌墻簡介

型鋼水泥土攪拌墻，通常稱為SMW工法，是一種在連續(xù)套接的三軸水泥土深層攪拌樁內(nèi)插入型鋼而形成復合的既擋土又隔水結(jié)構(gòu)。即利用三軸水泥土深層攪拌樁鉆機在原地層中切削土體，同時在鉆機前端低壓注入純水泥漿液，再與切碎土體充分攪拌形成隔水性能較高的水泥土柱列式擋土墻，在水泥土漿液還未硬化前插入型鋼(通長為H型鋼或槽鋼)的一種地下工程施工技術(shù)。

型鋼水泥土攪拌墻起源于基坑工程，隨著人們對該工法的深入認識和施工工藝的逐步成熟，該技術(shù)也逐漸應用在地基加固，地下水壩的加固、垃圾場護墻等領(lǐng)域。

型鋼水泥土攪拌樁墻是由深層攪拌樁施工工藝發(fā)展起來的，這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了水泥土混合體和型鋼的力學性能，具有經(jīng)濟效益高、工期短、隔水性強、對周圍環(huán)境影響小，對施工條件要求低等特點。型鋼水泥土攪拌樁墻圍護結(jié)構(gòu)在工程地下室施工完成后，還可以將H型鋼或槽鋼從深層水泥土攪拌樁中拔出，以達到回收和再次利用的目的。因此該工法與常規(guī)的圍護結(jié)構(gòu)相比，不但施工工期短，施工過程無污染，施工場地整潔干凈、噪聲小，而且可以節(jié)約社會資源，避免圍護結(jié)構(gòu)在地下室施工完畢后永久遺留在地下，成為地下障礙物。在如今大力提倡建設(shè)節(jié)約型社會，實行可持續(xù)發(fā)展的今天，推廣應用該工法技術(shù)更加具有現(xiàn)實意義。

型鋼水泥土攪拌墻在上海，杭州及天津等軟土地區(qū)應用較為廣泛，在內(nèi)陸地區(qū)使用較少，缺乏相應經(jīng)驗，本次我們在太原市婦幼保健院新建住院樓基坑支護工程中使用SMW工法，在山西地區(qū)尚屬首次，意義重大。

2 型鋼水泥土攪拌墻的優(yōu)點

太原市婦幼保健院新建住院樓選址在南內(nèi)環(huán)街與新建路交叉口西北角，水利大廈西側(cè)，婦幼保健院院內(nèi)。西側(cè)地下室外墻距現(xiàn)有4層醫(yī)院辦公樓4 m，南側(cè)地下室外墻距現(xiàn)有4層醫(yī)院綜合樓3．5 m，東北角有待拆遷2層磚混樓，場地十分緊張。

在此工程中推廣型鋼水泥土攪拌墻，主要有以下幾個優(yōu)點:

1)節(jié)約施工場地，對比傳統(tǒng)灌注樁支護+水泥土攪拌樁止水帷幕，在支護結(jié)構(gòu)占用場地上，灌注樁800mm+止水帷幕850 mm+兩樁間隙200 mm共需占用至少1 850 mm。而SMW工法僅需占用850 mm水泥攪拌樁直徑，按周長180 m計算，可為建設(shè)單位創(chuàng)造200 m2的施工場地，且支護結(jié)構(gòu)距離既有建筑物越遠，在其打樁施工時對建筑物的擾動就越小，相對就越安全。

2)施工進度快，傳統(tǒng)的灌注樁+止水帷幕施工工期需要約1個多月的時間，而SMW工法由于其是在水泥土攪拌樁未產(chǎn)生強度時，當下插入，快捷方便，能節(jié)約10 d～15 d工期。

3)施工簡便，無泥漿池及混凝土泵車運送問題。工程場地緊張，再設(shè)置灌注樁需要的泥漿池，導致施工工作面更加局促，影響工期及工程美觀。另外南內(nèi)環(huán)街為城市主干道，不做灌注樁同時解決了混凝土輸送問題。

4)經(jīng)濟效益明顯，由于插入水泥攪拌樁中的工字鋼是可以回收利用的，故經(jīng)初步測算，至少工程造價費用可節(jié)約30%以上。

本工程的設(shè)計計算按照等剛度法對型鋼水泥土墻的樁頂水平位移等進行了計算。圍護樁轉(zhuǎn)成連續(xù)墻，等剛度轉(zhuǎn)換。

1)鉆孔樁:設(shè)鉆孔樁徑為D，樁凈距為t，如圖1所示，則單根樁應等價為長D+t的壁式地下墻，若等價后的地下墻厚為h，則由等剛度轉(zhuǎn)換的原則可得:

若采用一字相切排列，t＜D，則h=0．838D。

圖1 鉆孔樁計算簡圖

2)SMW工法樁:

其中，Es，Is分別為型鋼之彈性模量與慣性矩;Ec為混凝土彈性模量。

鋼筋混凝土灌注樁進行等剛度換算為連續(xù)墻后h=0．544 m。

SMW工法進行等剛度換算為連續(xù)墻后h=0．511 m。

SMW工法根據(jù)等剛度轉(zhuǎn)換后計算樁頂位移為24．94 mm，略大于方案一的22．33 mm，也符合都換算為連續(xù)墻后，計算結(jié)果可靠。

型鋼的抗彎驗算:

型鋼抗彎強度滿足設(shè)計要求。

型鋼的抗剪驗算:

經(jīng)計算型鋼水泥土墻在本次工程中的設(shè)計應用是合適可行的，待施工完成基坑開挖后根據(jù)監(jiān)測單位提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以對以后型鋼水泥土擋墻在太原地區(qū)的應用起到積極的指導作用。

3 型鋼水泥土攪拌墻的質(zhì)量檢查與質(zhì)量驗收標準

最后再說說型鋼水泥土攪拌墻的質(zhì)量檢查與質(zhì)量驗收標準，希望有關(guān)部門按如下所述去檢測驗收:

1)型鋼水泥土攪拌墻質(zhì)量的檢查與驗收可分為施工成墻期的監(jiān)控，成墻后的質(zhì)量驗收和基坑開挖時期的質(zhì)量檢查三個階段。

2)型鋼水泥土攪拌墻在成墻期的監(jiān)控內(nèi)容主要包括:驗收施工機械的各項性能指標、進場材料的質(zhì)量、試樁的資料及逐根檢查水泥土深層攪拌樁和型鋼的定位、長度、標高、垂直度偏差等等;嚴查水泥土攪拌樁的水灰比、水泥的質(zhì)量及強度標號、水泥摻量、樁機下沉及提升速度、攪拌樁施工時間歇的時間以及型鋼的規(guī)格、質(zhì)量、焊縫的質(zhì)量等是否滿足設(shè)計和施工工藝技術(shù)方面的要求。

3)型鋼水泥土攪拌墻在成墻后的驗收宜按照施工段分為若干個檢驗批，除水泥土攪拌樁樁體強度檢驗項目外，每檢驗批抽查的樁數(shù)不得少于總樁數(shù)的20%。

4)在基坑開挖期間應重點檢查開挖面墻體的質(zhì)量和墻體滲漏水的情況，如果不符合設(shè)計的要求就應采取積極的補救措施。