上海華東醫(yī)院擴建病房大樓型鋼水泥攪拌墻施工技術(shù)研究

梁瀟文，張福龍

（1陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 渭南 741000）

上海華東醫(yī)院擴建病房大樓型鋼水泥攪拌墻施工技術(shù)研究

梁瀟文1，張福龍1

（1陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 渭南 741000）

型鋼水泥土攪拌墻通常稱為SMW 工法，利用三軸攪拌樁鉆機在原地層中切削土體，同時鉆機前端低壓注入水泥漿液，與切碎土體充分攪拌形成截水性較高的水泥土柱列式擋墻，在水泥土漿液尚未硬化前插入型鋼的一種地下工程施工技術(shù)，通過對上海華東醫(yī)院擴建病房大樓型鋼水泥攪拌墻施工技術(shù)的研究，為類似基坑支護工程積累一定工程經(jīng)驗。

SMW 基坑工程 施工技術(shù)

0 引言

型鋼水泥土攪拌墻源于基坑工程，隨著對于該工法認識的深入和施工工藝的成熟，型鋼水泥土攪拌墻也逐漸應(yīng)用于地基加固、地下壩加固、垃圾填埋場的護墻等領(lǐng)域。本文所探討的型鋼水泥土攪拌墻僅限定于基坑圍護工程的范疇。型鋼水泥土攪拌墻源于基坑工程，隨著對于該工法認識的深入和施工工藝的成熟，型鋼水泥土攪拌墻也逐漸應(yīng)用于地基加固、地下壩加固、垃圾填埋場的護墻等領(lǐng)域。本章所探討的型鋼水泥土攪拌墻僅限定于基坑圍護工程的范疇。

1 工程及地質(zhì)概況

本工程位于上海市延安西路221號，總建筑面積23980 平方米，地上19 層（包括設(shè)備層），地下一層，建筑高度 83m?；A(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)，工程樁采用Φ800 鉆孔灌注樁。基坑開挖面積1600m2，周長200m，基坑開挖深度為6.20m，基坑開挖深度為9.80m。

周邊環(huán)境比較復(fù)雜，西面、東面和北面都有建筑物，且距離較近，工程施工場地狹小?；颖眰?cè)緊鄰原華東醫(yī)院老西樓，老西樓為17 層混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下一層，樁箱基礎(chǔ)，樁基采用 450×450mm 預(yù)制方樁。本工程與老西樓底板水平向最近距離為1m?；?xùn)|北側(cè)為華東醫(yī)院北樓。北樓是一幢八層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋，基礎(chǔ)型式為混凝土片筏與木樁基礎(chǔ)?；游鱾?cè)為上海戲劇學(xué)院18 層建筑和 3 層裙房?；幽蟼?cè)戲劇學(xué)院 4 層教學(xué)樓，基礎(chǔ)形式為天然地基淺基礎(chǔ)，距離圍護結(jié)構(gòu)外邊線約5.1m。基坑?xùn)|側(cè)為擬建地下二層車庫。

2 圍護設(shè)計方案

(1) 圍護方案選擇探討

本工程位于上海市中心城區(qū)，場地狹小，周圍建筑物較多，基坑開挖深度6.20m，局部落深處開挖9.8m，上海地區(qū)適合此類開挖深度的圍護結(jié)構(gòu)有型鋼水泥土攪拌墻、鉆孔灌注排樁與截水帷幕、地下連續(xù)墻。

從結(jié)構(gòu)安全度方面看，地下連續(xù)墻剛度最大、整體性最好、墻體變形最小，圍護結(jié)構(gòu)體系安全性最好，型鋼水泥土攪拌墻和鉆孔灌注樁次之，其中型鋼水泥土攪拌墻剛度比鉆孔灌注樁略小，圍護體變形也較鉆孔灌注樁略大。

從工期角度講，型鋼水泥土攪拌墻施工速度最快，鉆孔灌注樁較型鋼水泥土攪拌墻長一些，而地下連續(xù)墻施工工藝復(fù)雜，施工速度最慢。總體上圍護結(jié)構(gòu)若采用地下連續(xù)墻方案，即使利用地下連續(xù)墻兼作地下室外墻，造價仍相對偏高?？紤]到基坑北側(cè)擬建建筑地下室底板與相鄰老西樓地下室底板凈距僅1m，鉆孔灌注樁圍護尚需在外側(cè)施工一道截水帷幕，沒有足夠的施工空間。而型鋼水泥土攪拌墻為在三軸水泥土攪拌樁中內(nèi)插型鋼，占用空間較小。因此根據(jù)本工程基坑開挖深度，周邊環(huán)境條件，選用型鋼水泥土攪拌墻與內(nèi)支撐圍護方案。

為加快施工進度、方便支撐體系的安裝與拆除，同時保護周邊環(huán)境安全，內(nèi)支撐采用鋼管支撐，支撐采用雙拼支撐以增加其剛度。支撐形式以對撐為主，局部設(shè)置角撐。該布置形式，造價經(jīng)濟，支撐受力明確、可靠，有利于控制圍護結(jié)構(gòu)變形，保護周邊環(huán)境安全。

(2) 型鋼插入間距選擇

本工程型鋼水泥土攪拌墻采用 Φ850@600 三軸水泥土攪拌樁，內(nèi)插H700×300 型鋼，型鋼根據(jù)周邊環(huán)境的保護要求采取密插和跳插。

1） 基坑一般開挖深度為 6.20m 的區(qū)域，內(nèi)插 H700×300 型鋼采取插一跳一的方式。

2） 基坑西側(cè)、南側(cè)區(qū)域及西北側(cè)部分區(qū)域距離紅線相對較近，西側(cè)紅線外為戲劇學(xué)院 18 層建筑，南側(cè)紅線外為戲劇學(xué)院4 層建筑，周邊環(huán)境比較復(fù)雜，對控制變形要求較高，將內(nèi)插型鋼改為插二跳一方式，適當(dāng)加密。

3） 基坑北側(cè)緊鄰華東醫(yī)院老西樓，由于相對距離較近，施工時緊貼其基礎(chǔ)底板，對變形、位移要求較高。內(nèi)插型鋼采用密插形式。為加強對老西樓的保護，在地下室施工結(jié)束后，基坑北側(cè)的內(nèi)插型鋼不拔除。

3 圍護設(shè)計方案對周邊環(huán)境的保護措施

本工程場地周邊環(huán)境比較復(fù)雜，保留建筑眾多，對變形較為敏感，容易產(chǎn)生裂縫；基坑西面、東面和北面都有建筑物，且距離較近，工程施工場地狹小。圍護結(jié)構(gòu)選擇了型鋼水泥土攪拌墻與一道坑內(nèi)鋼支撐設(shè)計方案。

1) 內(nèi)插型鋼根據(jù)周邊環(huán)境的保護要求采取密插、跳插。基坑北側(cè)由于緊鄰老西樓，型鋼采用密插，并且在地下室施工結(jié)束后不拔除，基坑南側(cè)距離戲劇學(xué)院四層教學(xué)樓較近，內(nèi)插型鋼采用插二跳一的布置形式。

2) 根據(jù)基坑形狀、開挖深度及周邊環(huán)境保護要求，支撐采用雙拼支撐以增加其剛度，支撐形式以對撐為主，圖2為現(xiàn)場鋼支撐的布置情況。

3) 鋼支撐施工速度快，安裝方便，施加預(yù)應(yīng)力后即可開挖，減少了基坑側(cè)壁及開挖面無支撐暴露時間，可以有效減小土體隨時間增長所增加的變形。鋼支撐根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)變形情況還可以復(fù)加預(yù)應(yīng)力，能夠在一定程度上控制周圍地層變形，保護周邊環(huán)境。

4) 為了減小拆撐帶來的圍護體變形，在基坑底板澆筑完成后設(shè)置斜向換撐（如圖3所示）。換撐采用H400×400型鋼，換撐施工完畢后拆除是水平支撐。

5) 在局部開挖深度為9.8m的深坑區(qū)域，增加一道臨時鋼支撐，以控制圍護結(jié)構(gòu)變形，保護環(huán)境。

圖1 現(xiàn)場內(nèi)支撐布置圖

4 總結(jié)

型鋼水泥土攪拌墻是基于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(xué)特性，具有經(jīng)濟、工期短、高截水性、對周圍環(huán)境影響小等特點。型鋼水泥土攪拌墻圍護結(jié)構(gòu)在地下室施工完成后，可以將H 型鋼從水泥土攪拌樁中拔出，達到回收和再次利用的目的。因此該工法與常規(guī)的圍護形式相比不僅工期短，施工過程無污染，場地整潔干凈、噪音小，而且可以節(jié)約社會資源，避免圍護體在地下室施工完畢后永久遺留于地下，成為地下障礙物。在提倡建設(shè)節(jié)約型社會，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的今天，推廣應(yīng)用該工法更加具有現(xiàn)實意義。

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[2]賈堅.控制基坑變形的坑內(nèi)加固機理研究及實踐[D].博士學(xué)位論文.上海：同濟大學(xué)，2003.

[3]顧士坦.基坑 SMW 工法圍護結(jié)構(gòu)復(fù)合作用分析及模型試驗研究[D].博士學(xué)位論文.上海：河海大學(xué)，2004.

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