軟土地層SMW 工法樁基坑支護施工技術(shù)

黃韶華

（福建巨岸建設(shè)工程有限公司，福建 莆田 351100）

0 引言

常規(guī)的基坑支護方式采用灌注樁+水泥攪拌樁或旋噴樁，但是灌注樁施工周期長，現(xiàn)場存在泥漿污染現(xiàn)象，造價相對較高，基坑整體抗?jié)B性能效果不佳。而SMW 工法樁是在水泥攪拌樁中插入型鋼， 使支護結(jié)構(gòu)滿足具有一定的抗?jié)B性和剛度雙重要求， 相比較于常規(guī)基坑支護而言，SMW 工法樁施工速度快、施工擾動小、止水效果更佳，基坑土方回填后，型鋼還能拔出進行回收，降低了施工成本， 因此，SMW 工法樁在軟土地層深基坑支護中有較好的應(yīng)用前景。

1 工程概況

某項目地下室為1 層，層高4.5 m，結(jié)構(gòu)形式為框剪結(jié)構(gòu)?；娱_挖深度為5.7～7.8m，屬于深基坑范疇，基坑安全等級為一級，基坑支護方式為SMW 工法樁+擴大頭預(yù)應(yīng)力錨索，SMW 工法樁采用樁徑為850 mm 的三軸攪拌樁，布樁間距為600 mm，長度為19 m。

2 地質(zhì)條件

深基坑所處位置的地質(zhì)條件從上到下為：①雜填土，呈松散～稍密狀態(tài)，層厚0.90～3.40 m；②粉質(zhì)粘土，呈可塑狀態(tài)，層厚0.90～2.80 m；③淤泥，強度極低，呈流塑狀態(tài)，帶腐臭味，層厚5.20～7.20 m；④中粗砂，呈稍密狀態(tài)，層厚3.20～7.10 m；⑤淤泥質(zhì)土，呈流塑狀態(tài)，層厚3.60～7.30 m；⑥中粗砂，呈中密狀態(tài)，層厚1.30～4.30 m；⑦圓礫，呈稍密狀態(tài)，次圓形，風(fēng)化程度為中風(fēng)化，顆粒范圍為25～70 mm，層厚0.90～5.80 m；⑧殘積粘性土，呈可塑狀態(tài)，層厚1.30～4.40 m。 根據(jù)地質(zhì)報告可知水位埋深為1.50～3.80 m，基坑開挖應(yīng)考慮降水問題，該工程地下水主要補給來自周邊孔隙水和大氣降水等水源，季節(jié)性影響較大，水位變化幅度約1.5 m 左右。

3 作用原理

SMW 工法樁是指將攪拌樁與H 型鋼相結(jié)合的工法樁，水泥攪拌樁主要作用為止水，而H 型鋼的主要作用為抵抗坑外土壓力， 具有較大的剛度，該樁型就是結(jié)合兩者的優(yōu)勢形成新的樁型[1]。 在測量放線準(zhǔn)確的樁位上先行施工三軸攪拌樁，鉆頭不斷切土下沉，達到指定高程時再噴漿與攪拌，使得水泥漿與周邊土層形成水泥土樁，在水泥攪拌樁凝固前將H 型鋼插入樁內(nèi)， 從而形成了類似地下連續(xù)墻的帶型鋼的攪拌樁擋墻。

4 SMW 工法樁關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 工藝流程

SMW 工法樁的工藝流程如圖1 所示。

圖1 SMW 工法樁工藝流程

4.2 樁位測量放線

根據(jù)施工圖紙中深基坑支護SMW 工法樁的布置情況，準(zhǔn)確計算出攪拌樁的樁位坐標(biāo)，采用全站儀測量放線出樁位， 并在樁位四周設(shè)置控制樁，尤其是在拐角或者轉(zhuǎn)彎位置，要求樁位測量放線的偏差值控制在5 mm 之內(nèi)[2]。 樁位復(fù)核無誤后應(yīng)上報監(jiān)理工程師進行樁位軸線與標(biāo)高等驗收，驗收合格即可開始進入導(dǎo)溝開挖步驟。根據(jù)導(dǎo)溝的規(guī)格將導(dǎo)溝邊線測放出來，并灑上白灰。

4.3 導(dǎo)溝開挖與型鋼安裝

該工程導(dǎo)溝深度為1.5 m，寬度為1.2 m，采用鉤機和人工結(jié)合方式進行開挖，導(dǎo)溝開挖應(yīng)順直，溝底清理應(yīng)平整。 在導(dǎo)溝橫向位置安裝2 根定位型鋼，長度為2.5 m，尺寸為0.2 m×0.2 m，安裝間距為6 m。 接著定位型鋼上順著導(dǎo)溝方向安裝2 根型鋼， 長度為12 m，尺寸為0.35 m×0.35 m，型鋼間采用焊接形式進行固定，為防止底部定位型鋼出現(xiàn)位移情況，應(yīng)采用鋼釬進行加固，確保型鋼位置準(zhǔn)確與牢固[3]。 接著在定位型鋼上將H 型鋼的插入位置測量放線出來，并標(biāo)注清楚，主要采用型鋼定位卡進行明確。

4.4 移機就位

攪拌樁的型號為ZKD85B-3，樁型為三軸攪拌樁，樁機應(yīng)組裝到位，各個部件連接應(yīng)緊密，底盤應(yīng)調(diào)整穩(wěn)定與平整，樁架應(yīng)調(diào)整垂直，要求鉆桿垂直度偏差控制在1%之內(nèi)，垂直度控制主要依賴經(jīng)緯儀[4]，安排專人負(fù)責(zé)樁機的移位和就位，確保樁機就位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

4.5 套打成孔工藝

三軸攪拌樁要形成止水帷幕的話， 就應(yīng)采用套打成孔工藝，從而實現(xiàn)水泥攪拌樁的搭接與重疊，確保止水的連續(xù)性[5]。 在直線段的水泥攪拌樁施工中，主要采用雙孔全套復(fù)攪方式，跳槽式進行搭接，具體如圖2 所示。 如果施工至基坑拐角位置或者因為故障原因出現(xiàn)施工中斷情況時， 則采用單側(cè)擠壓的搭接方式[6]，具體如圖3 所示，使該位置的攪拌樁能順利地搭接，不給基坑滲漏留下空間。 三軸攪拌樁施工過程中如果遇到T 型轉(zhuǎn)角時， 則應(yīng)根據(jù)攪拌樁布置情況事前對搭接的樁位進行預(yù)留，具體如圖4 所示，嚴(yán)格把控施工時間， 使位于T 型位置的攪拌樁能夠得到重復(fù)攪拌， 避免因間歇時間過長導(dǎo)致水泥土凝固，使后續(xù)攪拌樁無法與轉(zhuǎn)角樁緊密搭接，從而喪失攪拌樁擋墻的連續(xù)性，影響到其止水性能。

圖2 跳槽式雙孔全套復(fù)攪

圖3 單側(cè)擠壓

圖4 T 型轉(zhuǎn)角搭接

4.6 三軸攪拌樁施工

在攪拌樁施工前， 根據(jù)現(xiàn)場實際情況搭設(shè)水泥漿攪拌平臺，采用P·O 42.5 水泥，水灰比為1.5，鑒于地質(zhì)中存在中粗砂，水泥漿的強度提升相對較快，因此在水泥漿中摻入適量的膨潤土， 摻量為20 kg/m3，水泥漿攪拌應(yīng)均勻攪拌時間≥3 min。 樁機就位后即可開啟動力將攪拌頭進行入土下沉，根據(jù)電機電流情況合理控制切土速度，一般以0.5～1 m/min 為宜[7]。 攪拌頭到達樁底時，開始噴漿，噴漿壓力為0.8～1.0 MPa，在原位噴漿與攪拌約60 s，再攪拌與提升鉆頭，速度控制為1～2 m/min，提升至樁頂高程以上0.5 m 后再切土下沉， 重復(fù)前面的步驟，第二次攪拌和提升后則直接將鉆頭提出地面。三軸攪拌樁施工過程中， 應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進行作業(yè)，施工記錄應(yīng)詳細(xì)，做到能夠溯源的程度。

4.7 H 型鋼施工

該工程H 型鋼均為場外加工制作完成， 主要由2 節(jié)型鋼焊接而成， 相鄰型鋼接頭錯開1 m，樁底與接頭最小距離為2 m， 型鋼表面不得有銹跡，焊縫應(yīng)采用滿焊方式，飽滿、平順。為了能順利地插入H 型鋼， 在其表面均勻地涂抹上1 mm 厚減摩劑，從而減小型鋼與攪拌樁之間的摩擦力，同時也為后面的起拔做好相關(guān)的準(zhǔn)備。 為了加快H 型鋼插入效率，采用振動錘輔助下沉，采用夾具將H 型鋼夾住后， 在振動錘的振擊下垂直地插入攪拌樁中，型鋼插打前應(yīng)仔細(xì)檢查型鋼定位卡的位置準(zhǔn)確性，型鋼應(yīng)順著定位卡進行下沉，要求其垂直度偏差不大于1%。 攪拌樁如果施工時間較長的話，很容易出現(xiàn)型鋼插打困難情況，因此，要求在攪拌樁施工后0.5 h 內(nèi)須完成H 型鋼的插打作業(yè)[8]。 型鋼插打到位后，為了防止型鋼繼續(xù)下沉，應(yīng)采用吊筋將H 型鋼固定在導(dǎo)軌上， 待攪拌樁凝固后再撤除吊筋。待地下室的結(jié)構(gòu)實體施工完成后進入土方回填步驟，這時可對H 型鋼進行起拔，先采用千斤頂將H 型鋼拔起，再用振動錘輔助起拔，直至型鋼從攪拌樁中拔出。型鋼拔起后攪拌樁中不可避免地留下孔洞，為了安全起見，采用水泥漿進行灌注，水泥采用P·C 水泥，并摻入5%的膨潤土，采用專用注漿泵進行注漿，壓力為1 MPa，注漿方法為孔底返漿，直至孔洞口溢出新漿即可停止注漿。

5 結(jié)語

基坑支護施工完成后，按照規(guī)定在基坑周邊設(shè)置基坑變形監(jiān)測點。深基坑土方開挖后到地下室結(jié)構(gòu)實體施工完成的這段時間內(nèi)，深基坑水平位移最大值為12 mm，基坑底部和周邊土體均未發(fā)現(xiàn)隆起等異?，F(xiàn)象， 周邊市政道路未發(fā)現(xiàn)裂縫或塌陷現(xiàn)象，基坑穩(wěn)定可靠。 SMW 工法樁開挖后，攪拌樁形成完整的連續(xù)的止水帷幕，未發(fā)現(xiàn)滲漏點，型鋼頂部整齊劃一，能很好地抵御坑外土體的壓力。 事實證明，采用上述的施工技術(shù)能有效保證SMW 工法樁的施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求。