SMW工法樁在某綜合管廊基坑工程中的應(yīng)用

歐陽(yáng)順

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司 廣州 510060）

0 引言

20 世紀(jì)末，SMW 工法樁支護(hù)引入我國(guó)，并首次成功應(yīng)用于上海某大型商業(yè)樓項(xiàng)目中深基坑工程［1］。早期工程實(shí)踐過(guò)程中，由于型鋼未能拔出回收，該支護(hù)方式較傳統(tǒng)支護(hù)方式而言，造價(jià)成本基本持平。經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，尤其是型鋼回收技術(shù)發(fā)展日趨成熟，該基坑支護(hù)技術(shù)已在我國(guó)地下工程得到了廣泛的應(yīng)用［2-4］。本文詳細(xì)介紹了SMW 工法樁在廣州地區(qū)某城市綜合管廊深基坑工程的成功應(yīng)用。

1 工程概況

廣州市某綜合管廊工程，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土單箱雙室結(jié)構(gòu)，截面斷面尺寸為8.46 m×6.15 m，基坑開(kāi)挖深度4.8～12.7 m。

1.1 工程地質(zhì)條件

1.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地勢(shì)低洼地段為地下水匯集及排泄區(qū)，場(chǎng)區(qū)的地下水類(lèi)型主要有人工填土層中的上層滯水、第四系砂層孔隙潛水、承壓水及基巖孔隙裂隙承壓水。

1.3 周邊環(huán)境條件

道路沿線開(kāi)發(fā)程度較低，管線情況較為簡(jiǎn)單。本項(xiàng)目因涉及征拆問(wèn)題，在施工前應(yīng)完成基坑周邊管線遷改。但河涌需整改，且與新建橋梁共建。需考慮新建橋梁樁基與新建管廊基坑二者的關(guān)系，如圖1所示。

圖1 基坑下穿河涌平面設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 Schematic Layout of Excavation Crossing River

2 管廊基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 基坑支護(hù)工程特點(diǎn)

本基坑支護(hù)工程需考慮施工工序復(fù)雜、緊鄰橋樁基礎(chǔ)、支護(hù)深度大、地下水豐富、施工工期緊湊、工程造價(jià)需嚴(yán)格控制以及對(duì)后期運(yùn)營(yíng)考方面，本項(xiàng)目存在以下特點(diǎn)：

⑴本項(xiàng)目河涌為既有河涌整改，新建橋梁跨越規(guī)劃河涌，施工前需對(duì)該河涌進(jìn)行導(dǎo)改，場(chǎng)地整平后，進(jìn)行橋樁基礎(chǔ)施工后，才能進(jìn)行綜合管廊基坑支護(hù)。工程建設(shè)過(guò)程中需要考慮各個(gè)工序間的施工配合，對(duì)施工精度要求較高。

⑵綜合管廊主體結(jié)構(gòu)緊鄰新建橋樁基礎(chǔ)，平面上綜合管廊主體結(jié)構(gòu)與橋樁基礎(chǔ)之間凈距最小僅為350 mm。管廊基坑支護(hù)需嚴(yán)格控制位移，必要時(shí)需對(duì)新建橋梁進(jìn)行保護(hù)。

⑶本基坑支護(hù)工程，需下穿規(guī)劃河涌，最大支護(hù)深度達(dá)12.73 m（考慮至綜合管廊墊層底面），屬于危險(xiǎn)性較大的深基坑支護(hù)工程。

⑷本管廊工程下穿河涌，地下水豐富，且地勘資料顯示場(chǎng)地土層含有砂質(zhì)粘性土等透水土層，需對(duì)基坑采取嚴(yán)格的止水措施。

⑸根據(jù)本項(xiàng)目業(yè)主需求，該工程需在短期內(nèi)進(jìn)行工程完工，且結(jié)合項(xiàng)目施工安排，本工程需在枯水期間完工，避免后期進(jìn)入雨季，雨水增大帶來(lái)的各種工程風(fēng)險(xiǎn)。

⑹考慮后期運(yùn)營(yíng)，依據(jù)項(xiàng)目業(yè)主需求，需盡可能減少工程造價(jià)，因基坑支護(hù)屬于臨時(shí)工程，可在滿(mǎn)足永久結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，盡可能壓縮臨時(shí)工程成本空間。

⑺本項(xiàng)目綜合管廊工程完工后，需恢復(fù)河涌下河床斷面，且需滿(mǎn)足政府相關(guān)部門(mén)對(duì)該河涌清理要求（例如清淤工程）。

2.2 基坑支護(hù)方式的選擇

SMW 工法樁適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、粉土、砂土、粘性土等土體。鑒于本項(xiàng)目工程特點(diǎn)，本工程方案研討過(guò)程中擬采用鉆孔灌注樁支護(hù)和型鋼水泥土攪拌樁（SMW 工法樁）支護(hù)；兩者的特點(diǎn)如表1所示。

表1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式比選Tab.1 Comparison and Selection of Supporting Structures for Foundation Pit

結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，綜合對(duì)比分析后，本項(xiàng)目基坑工程采用SMW工法樁支護(hù)［5］。

2.3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

本工程SMW 工法樁采用樁徑為850 mm，間距600 mm，采用套接一孔法施工，內(nèi)插HN700×300×13×24 型鋼，型鋼布置形式采用插一跳一型，橋樁范圍內(nèi)支護(hù)樁樁長(zhǎng)為19.79～20.73 m?；庸苍O(shè)置1道鋼筋混凝土支撐+2道鋼支撐，鋼筋混凝土支撐采用600 mm×600 mm，水平間距為6 m，鋼支撐采用?609×16 mm，水平間距為3 m，豎向間距為4 m，如圖2 所示?，F(xiàn)場(chǎng)施工情況如圖3所示。

圖2 基坑支護(hù)剖面Fig.2 Horizontal Section of Excavation

圖3 SMW工法樁現(xiàn)場(chǎng)施工情況Fig.3 SMW Method Pile in Field Construction

⑴水泥土配合比：水泥摻入比設(shè)計(jì)，一方面需要保證水泥土擁有足夠的強(qiáng)度，確保水泥土和型鋼發(fā)揮復(fù)合作用，既能止水，又能擋土；另一方面需要減輕施工過(guò)程中的環(huán)境擾動(dòng)影響，盡可能降低土體置換率，且后期基坑回填后，插入的型鋼能方便拔出；為順利拔出型鋼，可以在型鋼表面刷涂易損壞的隔離層。本項(xiàng)目水泥摻量不小于25%，28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≮1 MPa。

⑵制備水泥漿及漿液注入：施工單位應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)搭建施工平臺(tái)制備水泥漿，將制備好的水泥漿送入專(zhuān)用儲(chǔ)存設(shè)備中備用。水泥漿配制好后，應(yīng)及時(shí)使用，不能長(zhǎng)時(shí)間保留，如確需停滯，每次停滯時(shí)間不超過(guò)2 h，相鄰攪拌樁施工間隔需控制在10 h 以?xún)?nèi)，注漿壓力控制在0.8～1.5 MPa范圍內(nèi)。

⑶鉆進(jìn)攪拌：三軸水泥攪拌樁在提升和下沉過(guò)程中需嚴(yán)格控制速度，噴漿提升速度宜控制在1 m∕min～1.8 m∕min，下沉速度宜控制在0.5 m∕min～0.8 m∕min 范圍以?xún)?nèi)。支護(hù)樁全長(zhǎng)采用復(fù)攪復(fù)噴方式；三軸攪拌樁施工到樁底部分，需停留1 min。為確保插入的型鋼底處的樁身質(zhì)量，在三軸攪拌樁施工過(guò)程中，除鉆進(jìn)到嵌固深度外，應(yīng)多鉆進(jìn)500 mm以上深度。

3 基坑支護(hù)位移對(duì)比

本項(xiàng)目基坑內(nèi)存在新建橋樁基礎(chǔ)，需要嚴(yán)格限制支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移；設(shè)計(jì)過(guò)程中采用理正深基坑7.0 版對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，本項(xiàng)目基坑設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)，按照項(xiàng)目提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，本項(xiàng)目基坑計(jì)算的最大水平位移為15.36 mm，最大沉降量為22 mm。計(jì)算結(jié)果如圖4所示，位移計(jì)算值、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值［6-7］與文獻(xiàn)［8-9］的允許值分別為15.36 mm、22.71 mm、20～30 mm、25.46 mm。

圖4 SMW工法樁位移Fig.4 Displacements of SMW Method Pile

通過(guò)上述的計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比可知，本項(xiàng)目基坑支護(hù)方式可以較好限制基坑位移，為后期綜合管廊主體結(jié)構(gòu)施工和橋梁下部結(jié)構(gòu)施工提供可靠的施工環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況和基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，SMW 工法樁在本項(xiàng)目基坑支護(hù)工程中是可行的。SMW工法樁在下穿河涌中，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

⑴坑頂位移較小，能較好滿(mǎn)足對(duì)位移要求嚴(yán)格的支護(hù)工程；

⑵工程造價(jià)成本較低，主體結(jié)構(gòu)完工后，可以拔出型鋼，重復(fù)利用，適用于工期較短的基坑支護(hù)工程中［10］；

⑶施工工期較短，可一次成樁，無(wú)需再設(shè)置單獨(dú)的止水帷幕；

⑷有利于后期運(yùn)營(yíng)，型鋼拔出后，有利于后期河涌開(kāi)挖，與灌注樁相比，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的破樁工序；

⑸對(duì)周邊環(huán)境污染較小，出土量較小，無(wú)需進(jìn)行鉆探成孔；

⑹具有較好的止水效果，適用于地下水豐富的場(chǎng)地。

但對(duì)于工期較長(zhǎng)項(xiàng)目，因型鋼租賃費(fèi)用較高，則SMW 工法樁工程造價(jià)成本低將不能很好的體現(xiàn)出來(lái)，且該支護(hù)工藝中三軸攪拌樁器械需要較大的施工距離，對(duì)于用地緊張的項(xiàng)目則無(wú)法滿(mǎn)足。本項(xiàng)目SMW 工法樁的成功應(yīng)用，對(duì)后期類(lèi)似工程具有一定的參考意義。