SMW 工法樁在深基坑支護(hù)施工中的應(yīng)用

蔣孔林

1.工程概況

浙江省紹興市閩商大廈基坑項(xiàng)目建筑高度約100m，基坑寬度42m，長度82m，支護(hù)面積約3444m2，基坑開挖深度6m，根據(jù)地質(zhì)勘查報告顯示，地下水埋深約3m，地下水豐富。施工區(qū)域表層為人工耕植土和雜填土，其下主要為淤泥質(zhì)土?；又ёo(hù)主要采用SMW工法樁支護(hù)方案。

2.基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 基坑設(shè)計(jì)支護(hù)方案比選

由于本項(xiàng)目基坑開挖面積比較大，基坑深度較深，綜合考慮紹興市當(dāng)?shù)鼗訄龅貤l件和施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要確定基坑開挖的寬度和深度，初步確定以下3 種基坑支護(hù)方案進(jìn)行比選：

（1）SWM 工法方案：該方法施工簡單，施工周期短，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，基坑開挖后水平位移和沉降較小，并且H型鋼可以重復(fù)利用。但是在SMW 工法樁支護(hù)實(shí)施前，需要進(jìn)行一些試驗(yàn)來確定結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)，要使用專業(yè)的施工設(shè)備進(jìn)行樁身和工字鋼拔出的施工。由于樁身剛度較小，基坑施工質(zhì)量受到水泥攪拌樁成樁質(zhì)量的影響比較大。

（2）拉森鋼板樁維護(hù)方案：該方法施工簡單快速，施工周期短，施工質(zhì)量可靠性高，可以重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)性高。但是，要對接頭位置進(jìn)行嚴(yán)格的防水處理，并且剛度比H 型鋼小，在基坑開挖后，變形比較大，容易引起土體的移動，但是可以通過增加水平支撐的施工方法改善這一問題。

（3）大開挖方案：該方案施工速度快，施工技術(shù)成熟，成本費(fèi)用低，但是開挖斷面過大，對周邊管線和建筑分布要求嚴(yán)格。

該工程開挖范圍內(nèi)主要為淤泥質(zhì)土層和部分填土層，塊石分布比較少，考慮到工程周邊的土質(zhì)和場地條件，結(jié)合基坑的設(shè)計(jì)深度和等級，決定采用SMW 工法樁和拉森鋼板樁維護(hù)一起施工。與水泥擋土墻的適用范圍和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相同，在H 型鋼插入后，會減小水泥擋土墻的斷面尺寸，但是由于假設(shè)支撐能夠提高穩(wěn)定性，基坑的開挖深度可達(dá)10m 以上，由于其施工速度快、造價低的優(yōu)點(diǎn)，比較適宜于軟土地區(qū)，目前該支護(hù)方法已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于基坑支護(hù)工程之中。

本基坑開挖工程主要采用SMW 工法樁方案，根基基坑的開挖深度設(shè)置水平支撐。第一道支撐結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，第二道支撐結(jié)構(gòu)采用鋼管支撐結(jié)構(gòu)并采用三軸攪拌樁對基底軟弱土層進(jìn)行加固。

2.2 SWM 工法基坑設(shè)計(jì)要求

（1）三軸攪拌樁：攪拌樁徑取850mm，樁心間距取600mm，考慮雜填土和淤泥質(zhì)土的厚度，要求樁底淤泥質(zhì)土層不小于1m，樁身設(shè)計(jì)長度為15m。水泥摻入比為20%，水灰比暫定為1～1.5，設(shè)計(jì)采用“四攪四噴”工藝，要求12m 內(nèi)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度28d 后不小于0.8MPa，樁身13m～15m 范圍內(nèi)強(qiáng)度不小于0.6MPa。

（2）型鋼：采用Q235B 級HN700mm×300mm×13mm×24mm 的H 型鋼，截面慣性矩I 不小于193,622cm4，界面模量W 不小于5,532cm3，截面積A 不小于231.5cm2，隔一插一。

2.3 基坑監(jiān)測

該基坑項(xiàng)目監(jiān)測的主要內(nèi)容包括支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和豎向位移監(jiān)測、深層側(cè)向位移監(jiān)測、地下水監(jiān)測等一些常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目。此外，還應(yīng)該對基坑周邊的道路和地下管線受力變形以及相鄰建筑的位移穩(wěn)定進(jìn)行監(jiān)測，在施工過程中，要做到實(shí)時監(jiān)測，及時指導(dǎo)施工的安全順利開展。

3.SMW 工法樁主要施工工序

SMW 工法樁的施工工序主要包括導(dǎo)槽開挖、機(jī)架設(shè)置、導(dǎo)軌移動、H 型鋼插入和拔出等。

3.1 導(dǎo)槽開挖、機(jī)架設(shè)置和導(dǎo)軌移動

導(dǎo)槽的開挖是SMW 工法樁施工過程中的重要部分，通常為有效防止鉆機(jī)在鉆進(jìn)工程中有涌土冒出地面，導(dǎo)槽一般在施工前進(jìn)行開挖，開挖寬度約1m，深度約1.5m。另外則是H 型鋼的插入過程中，位置準(zhǔn)確尤為重要，可以采用在溝槽旁邊埋設(shè)鋼槽作為導(dǎo)向樁的方式以確保插入位置的準(zhǔn)確，一般縱向間距控制在8m～12m 范圍內(nèi)，并且還要在導(dǎo)向樁旁設(shè)置H 型鋼定位卡和鋼圍檁。但是，導(dǎo)向架軸向的位置和標(biāo)高必須得到保證，并確定好H 型鋼在導(dǎo)向架上的插入位置和樁位，提前做好相關(guān)標(biāo)注。

3.2 攪拌機(jī)定位

在導(dǎo)槽開挖工作結(jié)束后，就要開展SMW 樁法的施工，在這個過程中，SMW 樁機(jī)準(zhǔn)備就位，即機(jī)架、鉆桿、鉆頭、控制電路部分，然后進(jìn)行對樁架垂直度的調(diào)整工作，保證垂直度≤1%。

3.3 攪拌施工及水泥漿制備

鉆進(jìn)和制備水泥漿是SMW 工法樁施工技術(shù)中的重要流程和材料，因此這兩個環(huán)節(jié)的施工要特別注意：（1）鉆進(jìn)：為確保施工質(zhì)量，要控制好三軸攪拌機(jī)的下沉和提升的速度，攪拌機(jī)的速度一般會根據(jù)樁的情況進(jìn)行確定，并由專門的人員對沉樁過程中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行記錄，與此同時，水泥漿應(yīng)在下沉和提升的過程中注入。由于水泥漿的注入需要一定的時間，可以在現(xiàn)場搭建一個水泥庫，從而能夠及時進(jìn)行攪拌工作。另外，在攪拌的同時要嚴(yán)格按照配比參數(shù)進(jìn)行配比。（2）制備水泥漿：水泥漿的制備需要嚴(yán)格按照規(guī)定的配比進(jìn)行制備，攪拌樁采用42.5 普通硅酸鹽水泥，在投料后進(jìn)行攪拌制備，并保證攪拌好的水泥漿在2h 投入使用，在此期間，要不斷地對水泥漿進(jìn)行攪拌以防止離析現(xiàn)象的產(chǎn)生。在倒入集料斗中的水泥漿中摻入0.5%～1%的減水劑以增加注漿的流暢性，可摻入1%～3%的膨潤土以最大限度地提高水泥漿的可塑性，避免墻體出現(xiàn)滲水和開裂。

3.4 H 型鋼插入

水泥攪拌樁完成后不能立即插入H型鋼，待水泥攪拌樁具有一定強(qiáng)度后，才能進(jìn)行H 型鋼的插入施工，一般在水泥攪拌樁施作完成30min 后進(jìn)行H 型鋼的施工。在起吊前可采用2 點(diǎn)法進(jìn)行定位，并仔細(xì)檢查溝槽各點(diǎn)位型鋼上的H型鋼定位卡，以保證水平位置的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；為了保證型鋼插入位置的準(zhǔn)確，可以在插入型鋼前進(jìn)行校準(zhǔn)，在經(jīng)過校準(zhǔn)并確認(rèn)無誤后，通過線錘控制H型鋼的垂直度，最后，根據(jù)之前設(shè)置的定位卡將H 型鋼緩慢地插入攪拌樁內(nèi)。在這個過程中，如果H 型鋼插入的位點(diǎn)問題，可以通過提升的方式進(jìn)行調(diào)整，直到插入的H 型鋼滿足標(biāo)高和深度要求。

3.5 H型鋼拔出回收

H 型鋼的二次回收利用是H 型鋼工法樁的一大特點(diǎn)。在使用H 型鋼工法樁支護(hù)方案時，在施工的主體結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求后，使用液壓起拔機(jī)將H 型鋼拔出，在拔出型鋼的過程中，要將起重機(jī)吊鉤和型鋼固定好。同時，把拔出的H 型鋼放到特定的位置堆放整齊以備下次使用。對于拔出型鋼后產(chǎn)生的孔隙要進(jìn)行加固處理，一般采用水灰比在0.7 左右的水泥漿，并加入3%～7%的膨潤土和細(xì)砂并摻入0.5%～1%的減水劑以提高水泥漿的流動性，保證注漿壓力不小于1MPa。

4.關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 注漿攪拌和成樁方式

攪拌注漿和成樁方式在SMW 工法樁技術(shù)施工中尤為重要，主要有三點(diǎn)：（1）水泥漿配比和攪拌均勻：在鉆桿鉆進(jìn)和提升過程中，鉆桿必須轉(zhuǎn)動、下鉆和提升的速度均勻，水泥漿的配比要嚴(yán)格地按照相關(guān)規(guī)定要求執(zhí)行，可以根據(jù)鉆桿下鉆和提升的速度進(jìn)行水泥漿摻入量的動態(tài)調(diào)整，并保證鉆桿運(yùn)行速度均勻，這樣施作的成樁才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（2）重復(fù)攪拌：在SMW 工法樁施工過程中，要進(jìn)行重復(fù)的攪拌工作，即攪拌機(jī)提升到頂面的設(shè)計(jì)標(biāo)高時進(jìn)行，控制鉆桿保持邊攪拌邊噴漿的鉆進(jìn)姿態(tài)直到頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高以保證水泥摻入量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（3）在三軸攪拌樁的搭接過程中要進(jìn)行重復(fù)套鉆，采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪式施工以保證隔水帷幕的作用。

4.2 攪拌速度與注漿質(zhì)量

在SMW 工法樁的施工過程中，要對注漿量和鉆桿下沉速度進(jìn)行嚴(yán)格把控以避免斷漿和夾心層現(xiàn)象的出現(xiàn)。在施工過程中，要避免斷漿和提升速度過快，否則，要立即停止施工并進(jìn)行重新鉆進(jìn)，直至漿面減少或是停漿，然后在進(jìn)行10s～20s 注漿工作后恢復(fù)提升，這種施工方法可以避免斷樁現(xiàn)象的發(fā)生。此外，對攪拌的時間也要進(jìn)行合理控制，保證攪拌時間大于3min，與此同時，要避免水泥攪拌樁產(chǎn)生不均勻沉降以保證攪拌樁的連續(xù)性；水泥總用量的70%～90%要用到鉆桿下鉆的過程中，水泥總用量的20%～30%要用到鉆桿提升的過程中。

4.3 施工深度的把控

作為SMW 工法樁施工過程中的重要環(huán)節(jié)，可以通過控制攪拌樁的深度和H 型鋼的插入深度來控制施工的深度，施工深度要進(jìn)行嚴(yán)格把控，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行施工。

4.4 H型鋼焊接及涂刷減摩劑

一般H 型鋼的長度控制在12m 左右，同時要結(jié)合基坑深度和工程的實(shí)際需要對型鋼進(jìn)行焊接，但是在焊接前要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，比如除渣、除銹、除濕等，采用切口滿焊的焊接方式，并且保證焊縫的飽滿度，不能有漏焊的現(xiàn)象發(fā)生；焊接后，要進(jìn)行焊渣的消磨；相鄰H 型鋼焊縫要錯開，焊縫錯開高度應(yīng)保持在1m 以上，與此同時，焊縫距坑底距離應(yīng)不小于2m。在型鋼表面進(jìn)行減摩劑的涂刷以保證后期拔出回收時處于良好的狀態(tài)。

5.結(jié)論

在現(xiàn)代深基坑支護(hù)施工過程中，SMW 工法樁發(fā)揮著重要的作用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑材料的回收利用，而且能有效地降低施工成本、縮短施工時間。同時，SMW 工法樁對于機(jī)械設(shè)備和建筑材料的要求不高，施工簡單，只要能保證科學(xué)的配比參數(shù)、準(zhǔn)確的下鉆和提升位置以及H型鋼插入的合理性就能滿足支護(hù)設(shè)計(jì)要求。因此，根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況并運(yùn)用類似的施工經(jīng)驗(yàn)，確定合理可行的H型鋼工法樁施工控制指標(biāo)，可以很好地提高基坑支護(hù)工程的施工效率和質(zhì)量。