SMW 工法的在深基坑圍護(hù)中的實際應(yīng)用分析

石波

上海森信建設(shè)集團(tuán)有限公司 上海 200000

引言

基坑工程是建設(shè)項目的重要基礎(chǔ)，城市建設(shè)各種基坑圍護(hù)形式越來越多，常見的基坑圍護(hù)有土釘墻、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、SMW工法樁等形式。本文結(jié)合上海某學(xué)校改擴(kuò)建工程，對SMW工法樁工藝的實際應(yīng)用進(jìn)行探究。

1 SMW工法樁工藝概述

SMW工法以多軸型鉆掘攪拌機(jī)對基坑進(jìn)行鉆掘，同時利用鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與基坑土攪拌混合，并在未凝結(jié)的水泥土混合體中插入H型鋼或鋼板進(jìn)行應(yīng)力增補(bǔ)。

2 SMW工法深基坑支護(hù)工程的應(yīng)用

本文以SMW工法樁工藝在上海某學(xué)校改擴(kuò)建工程中的實際應(yīng)用，對SMW工法樁工藝進(jìn)行探究。

2.1 工程概況

上海某學(xué)校改擴(kuò)建工程需新建教學(xué)綜合樓、禮堂、食堂及體育館等構(gòu)筑物，局部新建1層地下室，并挖掘電梯井，工程項目臨近居民小區(qū)且進(jìn)出場道路較狹小，需確保施工對周邊環(huán)境影響較小[1]。

經(jīng)工程勘察，項目基坑工程影響范圍內(nèi)的土層以黏質(zhì)粉土、灰色黏質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏、灰色砂質(zhì)粉土、灰色淤泥質(zhì)黏土、灰色黏土、灰色粉質(zhì)黏土為主。

2.2 基坑圍護(hù)設(shè)計

2.2.1 圍護(hù)方案選擇。常用的基坑圍護(hù)施工有地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁、槽鋼鋼板樁、SMW工法樁等，不同施工方法適用環(huán)境不同。

表1 項目不同圍護(hù)方案工藝特點分析

綜上，項目基坑圍護(hù)方案宜采用SMW工法樁施工工藝。

2.2.2 施工設(shè)計。工程基坑開挖面略呈正方形型，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計采用SWM工法樁+一道鋼管支撐的圍護(hù)形式，圍護(hù)工程由基坑圍護(hù)支護(hù)樁、基坑支撐系統(tǒng)和支撐立柱共同組成圍護(hù)結(jié)構(gòu)。①基坑圍護(hù)支護(hù)樁：設(shè)計采用Φ650＠450三軸攪拌樁，樁頂標(biāo)高-1.65m，樁長14.4m，電梯井集水坑落深處樁長15m。在三軸攪拌樁中插入H500×300×11×18型鋼，樁長12m，電梯井集水坑落深處樁長15m。型鋼采用插一跳一的插入方式，電梯井集水坑落深處型鋼采用插二跳一的插入方式。②基坑支撐系統(tǒng)：采用一道直徑609×16mm鋼管內(nèi)支撐，支撐中心標(biāo)高為-2.050m。單根鋼管支撐預(yù)加軸力600kN。外圍一圈設(shè)鋼筋混凝土圍檁，圍檁頂面標(biāo)高為-1.65m，截面為1100×800mm。③支撐立柱：立柱采用 H400×400×13×21型鋼，樁頂標(biāo)高為-1.355m插入深度為18m。

2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

2.3.1 工藝流程。施工工藝流程為：場地平整（障礙物清理）→測量放線→開挖溝槽→樁機(jī)就位→攪拌樁施工→樁機(jī)撤出。①場地平整：施工前場地平整，清除施工區(qū)域內(nèi)的表層硬物，素土回填夯實并鋪設(shè)鋼筋混凝土道板，路基承重荷載以能行走30t及重型樁架為準(zhǔn)。②測量放線：根據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)點，按照設(shè)計圖進(jìn)行放線定位和高程引測。③開挖溝槽：根據(jù)基坑圍護(hù)內(nèi)邊控制線。采用挖機(jī)開挖，并清除地下障礙物，開挖溝槽余土及時處理，以保證正常施工。④樁機(jī)就位：在溝槽垂直方向安置型鋼導(dǎo)軌，用以固定樁機(jī)，樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正，并用線錘對龍門立柱垂直定位觀測以確保樁機(jī)的垂直度。⑤攪拌樁施工：三軸攪拌樁基坑進(jìn)行鉆掘，同時水泥膠合劑與基坑土攪拌混合，之后在未凝結(jié)的水泥土混合體中插入H型鋼或鋼板進(jìn)行應(yīng)力增補(bǔ)。

2.3.2 三軸攪拌樁施工。采用單排?650＠450三軸攪拌樁，止水帷幕采用一孔套接法施工，搭接形式為全斷面套打的施工工藝進(jìn)行施工。為保證三軸攪拌樁的質(zhì)量，采用二噴三攪的施工工藝，樁體范圍內(nèi)要求做到水泥攪拌均勻。

在施工現(xiàn)場搭建拌漿施工平臺，平臺附近設(shè)置水泥筒倉，在開機(jī)前進(jìn)行漿液的攪制，開鉆前對拌漿工作人員做好交底工作。水泥漿液的水灰比為1.5～2.0，每立方攪拌水泥土水泥用量為360kg，拌漿及注漿量以每鉆的加固土體方量換算，漿液流量以漿液輸送能力控制。拌制水泥漿液，開啟空壓機(jī)，送漿至樁機(jī)鉆頭，鉆頭噴漿下沉至樁底標(biāo)高，噴漿提升至樁頂標(biāo)高，鉆頭噴漿二次下沉、提升。

2.3.3 H型鋼插入、回收。攪拌樁施工完畢后，吊機(jī)立即就位，準(zhǔn)備吊放H型鋼。在溝槽定位型鋼上設(shè)H型鋼定位卡，固定插入型鋼平面位置。將H型鋼底部中心對正樁位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內(nèi)，垂直度控制用線錘控制。待水泥土攪拌樁達(dá)到一定硬化時間后，將吊筋與溝槽定位型鋼撤除。若H型鋼插放達(dá)不到設(shè)計標(biāo)高時，則采取提升H型鋼、重復(fù)下插使其插到設(shè)計標(biāo)高，下插過程中始終用線錘跟蹤控制H型鋼垂直度，并用經(jīng)緯儀校核。

地下室結(jié)構(gòu)完成并回填后，采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁，起拔回收H型鋼。用0.5水灰比的水泥砂漿自流充填H型鋼拔除后的空隙。H型鋼回收，嚴(yán)格控制減摩劑的涂刷質(zhì)量，H型鋼部分用泡沫將其與混凝土隔開，避免影響H型鋼的起拔回收。

2.4 施工要點分析

2.4.1 攪拌速度控制。三軸攪拌樁施工采用兩次攪拌工藝，下沉和提升過程中均勻噴漿攪拌，施工過程應(yīng)嚴(yán)格控制下沉和提升速度。攪拌下沉速度宜控制在0.5～1.0m/min，提升速度宜控制在1.0～2m/min，在樁底2～3m范圍內(nèi)持續(xù)攪拌注漿。

2.4.2 注漿控制。①單樁注漿量控制：單樁注漿量通過單樁水泥用量來控制，根據(jù)計算確定的單樁土體體積，再根據(jù)土體體積確定單樁水泥用量，嚴(yán)格按照水灰比拌漿和注漿，從而保證單樁注漿量。②注漿均勻性控制：注漿均勻性通過注漿流量以及鉆桿提升速度來控制。

2.4.3 施工冷縫處理。施工時，樁與樁的搭接時間不宜大于24h，若因故超時，搭接施工中須放慢攪拌速度保證搭接質(zhì)量。若因搭接時間過長無法搭接或搭接不良，需在冷縫處外側(cè)與隔水帷幕相切補(bǔ)做不少于三根攪拌樁，并在補(bǔ)做攪拌樁與原隔水帷幕接縫處兩端各設(shè)置不少于兩根搭接長度為200mm的?800旋噴樁進(jìn)行封堵加強(qiáng)的技術(shù)措施，以確保攪拌樁施工質(zhì)量以及止水可靠性。

3 側(cè)向位移監(jiān)測分析

項目基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SWM工法樁+一道鋼管支撐的圍護(hù)形式，施工過程嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和施工組織設(shè)計進(jìn)行施工。通常，基坑施工過程中，不可避免會出現(xiàn)不同程度的周邊土體沉降和位移現(xiàn)象，為分析SMW工法樁施工工藝對周邊土體影響，通過施工過程中在基坑四周圍護(hù)墻體設(shè)置監(jiān)測孔，對圍護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)測。

3.1 基坑變形監(jiān)測

項目在地下管線，鄰近建、構(gòu)筑物、道路，圍護(hù)體系等處布設(shè)監(jiān)測點，對圍護(hù)樁頂、立柱頂端、地下管線、周邊道路及鄰近建筑物的水平位移及沉降，圍護(hù)墻身位移等情況進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果表明，SWM工法在基坑施工過程中，對基坑變形及滲水控制效果較好。

3.2 監(jiān)測情況分析

根據(jù)現(xiàn)場施工記錄情況和基坑監(jiān)測結(jié)果，對上海某學(xué)校改擴(kuò)建工程基坑變形情況僅分析，主要有以下幾點：

3.2.1 在工程基坑圍護(hù)工程施工完成后，項目圍護(hù)墻體監(jiān)測孔均監(jiān)測出一定程度的水平位移，移動方向朝基坑內(nèi)側(cè)，位移程度均在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，對周邊構(gòu)筑物和工程影響在可控范圍內(nèi)。

3.2.2 根據(jù)監(jiān)測的每日日交量數(shù)據(jù)情況，反映出圍護(hù)墻體位移呈緩慢連續(xù)移動，無突變位移情況發(fā)生，屬正常現(xiàn)象。

3.2.3 監(jiān)測最大位移出現(xiàn)在圍護(hù)頂垂直、水平位移，主要位移時間為基坑開挖和基底施工時期，表明該施工時間段對周邊環(huán)境影響較大，出現(xiàn)沉降和水平移動。

4 結(jié)束語

本工程四周建筑距離基坑邊均較近，尤其是北側(cè)的人防出入口外墻距離基坑僅有2.5m左右。項目攪拌樁施工過程中，通過控制好施工速度、優(yōu)化施工流程，減少攪拌樁擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境的影響等措施，最大程度降低對周邊建筑及管線的影響，施工監(jiān)測結(jié)果表明，SMW工法樁施工工藝對周邊土體擾動較小。