SMW工法樁在沿海深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

陳漢清（廈門中宸集團(tuán)有限公司）

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SMW工法樁在沿海深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

陳漢清
（廈門中宸集團(tuán)有限公司）

【摘要】SMW工法樁是利用水泥土和涂有隔離層的型鋼具有的良好握箍力，確保水泥土和型鋼的復(fù)合效應(yīng)，起到共同止水的效果，因而廣泛運(yùn)用在深基坑支護(hù)。本文結(jié)合工程實(shí)例，闡述了在場(chǎng)地原始地貌為港灣灘涂地區(qū)，SMW樁+U型可回收壓力分散型錨索和SMW樁+內(nèi)支撐梁兩種基坑支護(hù)方式在同一個(gè)工程的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵字】SMW工法樁；止水；錨索；內(nèi)支撐梁

1　工程概況

該基坑支護(hù)工程場(chǎng)地位于廈門市海滄區(qū)。場(chǎng)地原始地貌為港灣灘涂，因片區(qū)開發(fā)建設(shè)而被人工回填改造成現(xiàn)狀。場(chǎng)地現(xiàn)地面未經(jīng)場(chǎng)平，地面標(biāo)高為4.31～7.98m，高差為3.67m，局部呈臺(tái)階狀。

擬建建筑物±0.00為6.50m（黃海高程，以下同），地下室一層底板頂面標(biāo)高為1.75m，第二層地下室底板頂面標(biāo)高為-3.00m，基坑計(jì)算坑底標(biāo)高為-3.50m，其基坑開挖深度為10.0m。基坑安全等級(jí)為一級(jí)。

場(chǎng)地周邊環(huán)境：東北側(cè)用地紅線緊鄰滄鳳路人行道路緣石，隔路（滄鳳路）為已建成的27-30F寫字樓，東南側(cè)距用地紅線外約20m為現(xiàn)海滄大道；西南側(cè)用地紅線外為規(guī)劃線路，現(xiàn)狀為當(dāng)?shù)卮迕窈．a(chǎn)養(yǎng)殖地；西北側(cè)用地紅線外為規(guī)劃線路。場(chǎng)地西側(cè)有由海滄湖公園流向外海的一條排洪溝，寬約5m，深約4.5m，大體呈南北走向，貫穿場(chǎng)地西南角。該排洪溝在基坑施工前將進(jìn)行拆除改建。場(chǎng)地內(nèi)混合地下水穩(wěn)定水位埋深為0.80～3.60m，本基坑支護(hù)的土層主要由雜填土、淤泥土、粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖及中風(fēng)化花崗巖等組成。1-1～6-6剖面采用SMW工法樁結(jié)合可回收錨索的支護(hù)型式進(jìn)行支護(hù)，7-7～8-8剖面因緊鄰古樹預(yù)留范圍及現(xiàn)狀既有房屋采用SMW工法樁結(jié)合鋼筋砼角撐支護(hù)型式進(jìn)行支護(hù)，其平面布置圖如圖1所示。

圖1　基坑支護(hù)平面布置圖

SMW工法樁采用三軸水泥土攪拌樁的規(guī)格為φ850mm@600mm；H型鋼采用700×300×13×24；H型鋼采用密插法。錨索采用孔徑不小于φ220mm的可回收錨索，錨索的水平間距為1800mm。其中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線1× 7-15.2-1720、H型鋼采用Q235鋼；錨索與三軸水泥土攪拌樁的水泥采用P.O52.5R普通硅酸鹽水泥；冠梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土板撐混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，支撐梁混泥土強(qiáng)度等級(jí)為C30。其具體剖面做法如圖2、3所示。

2　SMW工法樁支護(hù)施工

本工程基坑支護(hù)主要工序要求：SMW工法樁施工→工程主樁施工→土方開挖及錨索施工（或土方開挖及內(nèi)支撐梁施工）

2.1SMW工法樁施工

SMW工法樁施工工藝：測(cè)量放線→開挖導(dǎo)溝→設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼→三軸水泥土攪拌樁機(jī)定位并校正、復(fù)核樁機(jī)水平度和垂直度→攪拌水泥漿，開啟空壓機(jī)，送漿至樁機(jī)鉆頭→鉆頭噴漿、氣并切割土體下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高→鉆頭噴漿、氣并提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→H型鋼垂直起吊、定位→校核H鋼垂直度→插入H型鋼→固定H型鋼→基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工完畢且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度→型鋼回收。

圖2　SMW工法樁結(jié)合可回收錨索剖面圖

圖3　SMW工法樁結(jié)合內(nèi)支撐梁剖面圖

測(cè)量放線：根據(jù)建設(shè)單位提供的基準(zhǔn)點(diǎn)，按圖紙尺寸放出圍護(hù)樁的邊線和控制線，設(shè)立臨時(shí)控制標(biāo)志，做好技術(shù)復(fù)核單，提請(qǐng)監(jiān)理驗(yàn)收。

開挖導(dǎo)溝：根據(jù)測(cè)量放線挖機(jī)開挖導(dǎo)溝，同時(shí)綜合考慮率后做冠梁和工作面的要求，導(dǎo)溝尺寸為1600mm×900mm，開挖導(dǎo)溝的土及時(shí)清理，確保SMW工法樁的正常施工。

三軸水泥土攪拌樁機(jī)定位：樁機(jī)定位應(yīng)平穩(wěn)、平正，并用線錘觀測(cè)以確保樁機(jī)的垂直度。樁位≤20mm；垂直度≤0.5%，且當(dāng)攪拌頭下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)，再次檢查并調(diào)整機(jī)械的垂直度，并做好記錄。

攪拌水泥漿，開啟空壓機(jī)，送漿至樁機(jī)鉆頭：攪拌樁采用連續(xù)套接的三軸水泥土攪拌樁（φ850@600），鉆桿在下沉與提升時(shí)均需注入水泥漿液，每次下降時(shí)噴漿60%，提升時(shí)噴漿40%。鉆機(jī)鉆進(jìn)速度控制在0.6～1.0m/min，鉆機(jī)提升速度控制在1.0～1.4m/min。水泥土攪拌樁的水泥摻入量為不小于25%，水泥土28天的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.5MPa，施工過程中泵送壓力大于0.3MPa，且泵送流量要求恒定。水泥漿水灰比為1.5。水泥漿配置好后，停滯時(shí)間不超過2h，鄰樁噴漿工藝的施工時(shí)間間隔不大于10h。水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應(yīng)注入水泥漿液。水泥土攪拌樁搭接施工的間隔時(shí)間不宜大于24h，當(dāng)超過24h時(shí)，搭接施工時(shí)應(yīng)放慢攪拌速度。若無法搭接或搭接不良，應(yīng)作為冷縫記錄在案，并應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)單位認(rèn)可后，在搭接處采取補(bǔ)救措施。

H型鋼垂直起吊、定位：在H型鋼頂部設(shè)置直徑為50mm的起吊孔，在起吊孔的位置加焊兩塊厚度為20mm的加強(qiáng)板。H型鋼起吊前，必須清除型鋼表面的鐵銹和灰塵，并在表面均勻涂刷減摩劑。H型鋼插入宜在攪拌樁施工結(jié)束后30min內(nèi)進(jìn)行，插入前必須檢查其直線度、接頭焊縫質(zhì)量并確保滿足設(shè)計(jì)要求。型鋼插入前用線錘校核垂直度，插入宜依靠自重插入，用型鋼定位模具固定好，并將已插好的型鋼連接起來，防止在施工下一組攪拌樁時(shí)造成已插好的型鋼移位，型鋼施工前應(yīng)結(jié)構(gòu)平面定位準(zhǔn)確放樣，施工中應(yīng)嚴(yán)格按照各剖面要求確保相應(yīng)的嵌固深度。

基坑開挖∶SMW工法樁的水泥土攪拌樁齡期28天以上后進(jìn)行土方開挖。分兩階段開挖：第一階段，第一道錨索、內(nèi)撐梁、冠梁齡期到后的施工，開挖黃海標(biāo)高5.3～5.1m至1.75m標(biāo)高土方；第二階段開挖黃海標(biāo)高1.75m至-3.4m標(biāo)高的土方，最后基坑底留100mm厚基土人工清底。開挖過程中，委托有資質(zhì)的單位對(duì)基坑周邊環(huán)境進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測(cè)?；娱_挖過程中若發(fā)現(xiàn)局部漏水現(xiàn)象，應(yīng)立即停止開挖，用注漿方法進(jìn)行封堵，以防止周圍地面沉降。

型鋼回收：鋼回收在主體地下結(jié)構(gòu)施工完成、地下室外墻與攪拌樁之間回填密實(shí)后進(jìn)行100%回收。

2.2錨索施工

2.2.1鉆孔、錨索制作與安裝

土方開挖應(yīng)配合錨索施工，當(dāng)土方開挖至錨索設(shè)計(jì)標(biāo)高并預(yù)留一定的施工作業(yè)面時(shí)，應(yīng)停止開挖。按照?qǐng)D紙要求，做好孔洞位置的放樣并做好標(biāo)識(shí)，使用鉆孔機(jī)械全套管跟進(jìn)鉆孔施工，成孔直徑220mm，孔位偏差≤100mm，偏斜度≤2%。

圖4　錨索制作

按設(shè)計(jì)要求，鋼絞線下料長(zhǎng)度控制在誤差100mm以內(nèi)，下料過程隨機(jī)抽查下料尺寸。錨索制作過程中采取防止鋼絞線扭曲變形措施，并采用專業(yè)機(jī)械裝置（φ110半滑輪）保證鋼絞線順利實(shí)現(xiàn)U型彎曲并捆扎牢固，同時(shí)不損壞鋼絞線外層的PE套管。將制作好的2個(gè)單元體捆扎在一起形成錨索體，將錨索體順治擺放在平整地上，按照約1.5m的間距安裝對(duì)中支架。將制作好的2個(gè)單元體錨索，在鋼絞線端部用2個(gè)不同的標(biāo)記兩兩標(biāo)記處對(duì)應(yīng)單元體，將制作好的錨索妥善放置，待用。如圖4錨索制作。

2.2.2注漿

一、二次注漿管與鋼絞線綁扎在一起放入鉆孔，二次注漿管的出漿孔和端頭應(yīng)進(jìn)行可灌性密封，保證一次注漿時(shí)漿液不進(jìn)入二次注漿管內(nèi)；一次注漿應(yīng)能承受1.0MPa的壓力，能使?jié){體順利壓至鉆孔底部，二次高壓注漿管應(yīng)能承受二次高壓注漿的壓力。注漿采用二次高壓注漿工藝，水泥純漿灌注，漿液應(yīng)攪拌均勻，并過篩，隨伴隨用，漿液在初凝前用完，一次注漿水灰比控制在設(shè)計(jì)要求0.40～0.45，二次高壓注漿水灰比0.45～0.55。注漿前，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)并留置水泥漿試塊，試塊28天齡期設(shè)計(jì)強(qiáng)度不小于30MPa，經(jīng)過檢測(cè)合格后進(jìn)行注漿。一次注漿待孔口溢漿即可停止注漿，漿體硬化后孔口不能充滿錨桿體時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿；二次高壓注漿壓力宜控制在2.0～3.0MPa，注漿時(shí)間為一次注漿錨桿體強(qiáng)度達(dá)5MPa后進(jìn)行，當(dāng)注漿壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，錨索一次及二次注漿每延米的總水泥用量確保不少于80Kg。

2.2.3錨索張拉

通過預(yù)留的試塊進(jìn)行試驗(yàn)，注漿體與冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，進(jìn)行張拉鎖定作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況選定進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)的錨孔，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度條件下，待驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)束并經(jīng)檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行。驗(yàn)收試驗(yàn)的錨孔應(yīng)由監(jiān)理工程師、設(shè)計(jì)代表現(xiàn)場(chǎng)確定。冠（腰）梁承壓面應(yīng)平整，并與錨索的軸線方向垂直。錨具安裝與錨墊板和千斤頂密貼對(duì)中，千斤頂軸線與錨孔及錨索同軸一線，確保承載均勻。錨索的張拉采用專用設(shè)備，設(shè)備在張拉作用前進(jìn)行了標(biāo)定，錨具、夾片等檢驗(yàn)合格后使用。錨索正式張拉前，取10%～20%的設(shè)計(jì)張拉荷載，對(duì)其預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。對(duì)于分散型錨索，因各單元錨索長(zhǎng)度不同，張拉注意嚴(yán)格按設(shè)計(jì)次序分單元采用差異分布張拉，根據(jù)設(shè)計(jì)荷載和錨筋長(zhǎng)度確定差異荷載，并根據(jù)計(jì)算的差異荷載進(jìn)行分單元張拉。各單元錨索的外露端應(yīng)做好標(biāo)記。錨索的預(yù)應(yīng)力分6級(jí)按有關(guān)規(guī)范或規(guī)定施加，即Nk的30%，60%，90%，115%，125%，140%。每級(jí)持荷5min，在張拉最后一級(jí)荷載時(shí)，持荷穩(wěn)定10～20min后卸荷鎖定。

2.2.4錨索回收

地下二層底板施工時(shí)，第一道素混凝土板撐與底板整澆，并養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%。第一道素混凝土板撐養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后且地下一層底板已施工及養(yǎng)護(hù)完畢后，進(jìn)行土方回填至第三道可回收錨索標(biāo)高以下500mm處，回收第三道可回收錨索。第三道可回收錨索回收后，進(jìn)行土方回填至地下一層底板中心線標(biāo)高以下125mm處，進(jìn)行第二道素混凝土板撐施工及養(yǎng)護(hù)。第二道素混凝土板撐養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%且地下室頂板已施工及養(yǎng)護(hù)完畢后，回收第二道錨索第二道可回收錨索回收完畢后，進(jìn)行土方回填至冠梁底標(biāo)高后回收第一道錨索第一道可回收錨索回收完畢后，進(jìn)行土方回填至冠梁頂標(biāo)高后，進(jìn)行SMW工法樁的H型鋼回收。

2.3內(nèi)支撐梁施工

角撐施工必須嚴(yán)格遵守先支撐后開挖的原則，圍護(hù)樁、立柱樁施工完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，土方開挖至冠梁底標(biāo)高處，角撐施工及養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，土方繼續(xù)分層開挖到基坑底。角撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后，土方分層開挖至坑底，立即進(jìn)行墊層、承臺(tái)、底板及地下室的施工。地下一層與二層施工完成后應(yīng)及時(shí)設(shè)置素混凝土板撐。要求素混凝土板撐緊抵支護(hù)樁，不留任何間隙。素混凝土板撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%、素混凝土板撐撐住的地下室結(jié)構(gòu)層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆除角撐。當(dāng)素混凝土板撐撐住的地下室結(jié)構(gòu)層分塊施工、設(shè)置后澆帶或不連續(xù)時(shí)，應(yīng)在分塊或后澆帶部分設(shè)置可靠的傳力構(gòu)件。角撐應(yīng)連續(xù)澆筑，不得留施工縫，各構(gòu)件的標(biāo)高應(yīng)準(zhǔn)確符合設(shè)計(jì)圖紙要求，以保持水平方向的平整度，如必須設(shè)置施工縫時(shí)應(yīng)符合。內(nèi)支撐的施工偏差應(yīng)符合下列要求：⑴支撐標(biāo)高的允許偏差應(yīng)為30mm；支撐水平位置的允許偏差應(yīng)為30mm；⑵立柱平面位置的允許偏差應(yīng)為50mm，垂直度的允許偏差應(yīng)為1/150。

3　結(jié)束語

從該工程實(shí)例的監(jiān)測(cè)結(jié)果看，該支護(hù)結(jié)構(gòu)土體的位移和基坑周邊沉降沒有超過預(yù)警值，現(xiàn)場(chǎng)也未出現(xiàn)異常，整個(gè)支護(hù)體系的效果良好?？梢钥偨Y(jié)出深基坑SMW工法樁支護(hù)工程施工的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

⑴基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用應(yīng)充分考慮基坑開挖深度、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況、外圍場(chǎng)地條件及基坑自身的形狀等諸多因素，從而選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、施工簡(jiǎn)便的支護(hù)方案；

⑵SWM工法樁強(qiáng)度大，剛度強(qiáng)，止水性好，適應(yīng)于土質(zhì)不理想的基坑支護(hù)，且內(nèi)插的型鋼可拔出反復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)性好；

⑶SWM工法樁結(jié)合錨索或內(nèi)支撐梁可有效提高基坑側(cè)壁的抗側(cè)剛度，減小基坑側(cè)壁水平位移?！?/p>