深基坑支护工程中SMW工法的探讨

　　[摘要]深基坑支护结构的形式复杂多样，从工程支护结构施工情况看，在一定深度范围内，SMW工法既能满足其临时围护结构的作用，同时又降低了施工成本，是一种成熟的经济的施工方法。本文通过介绍了深基坑支护的特点，阐述了SMW工法的施工顺序和方法，以深基坑支护结构方案选择的原则对两实例实际应用情况加以探讨。

　　[关键词]深基坑支护，结构方案，劲性水泥土搅拌桩法

　　前言

　　目前，在深基坑实际工作中，虽然充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求，但还存在着两种现象：一是由于设计和施工方面的原因而导致深基坑工程事故，尤其是引起基坑周边的建筑物等生命线工程的破坏;二是支护选型和设计单一。后者往往更加难以引起人们的注意。

　　深基坑支护结构的形式复杂多样，从工程支护结构施工情况看，在一定深度范围内，SMW工法既能满足其临时围护结构的作用，同时又降低了施工成本，是一种成熟的经济的施工方法。在深基坑工程中，该技术得到广泛的运用。

　　1.深基坑支护工程的特点

　　(1)复杂多样性

　　深基坑支护工程具有高度的复杂性，它受到多种因素的影响和约束且各个因素之间的关系通常不为人所了解。影响深基坑支护工程的有代表性的因素可归类为环境类、工程技术类、地质结构类、工程结构类。

　　(2)系统性

　　深基坑是个复杂的系统工程，这是因为:

　　第一、深基坑工程涉及面大、广、影响因素众多。

　　第二、基坑工程由挡土、支护、防水、降水和土方开挖等环节构成，任何一个环节失控，都可能酿成工程事故。

　　第三、基坑工程不仅仅是一简单的孤立的支护工程，深基坑自开挖之日起，其支护体系、施工过程就与周边环境不断地相互影响、相互作用。

　　(3)顺次性

　　深基坑支护工程的设计和施工具有顺次性，因此在优化过程中可以采用分步逐级优化的方法，在不同的层次可以采用不同的优化方法。

　　(4)不准确性

　　在影响深基坑支护方案的选取和设计的众多因素中，大部分都具有不准确性，比如在不同地域的土层土质情况、适合的力学计算模型、各种分项工程的市场价等。对于这些因素，应使得一定的数学方法(如:数理统计、模糊估计等)对实际情况进行适当的估计，以保证优化结果具有较好的准确性。

　　2.SMW工法的前期施工准备

　　(1)场地平整及地下障碍物探察

　　在三轴搅拌机施工前首先要进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍。地下管网、线路交织纵横、错综复杂的场地，应专门请各地下管线产权单位协助调查，并请专业物探部门进行全场沿线地下障碍物探察，根据探察报告将障碍物进行处理或保护。

　　(2)测量放线

　　根据设计院提供的GPS点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久或临时标志。放线定位后进行报验，确认无误后进行沟槽开挖。

　　(3)开挖沟槽

　　根据基坑围护内边控制线，采用挖掘机开挖导槽并清除地下障碍物。导槽尺寸要求中心线两则各宽0.16m、深0.15m，在施工中随筑墙随开挖导槽以保证浆液不外溢，置换的余土及时清运，以保证SMW工法正常施工，并达到文明工地要求。

　　(4)放置定位型钢

　　沿垂直导槽方向放置两根定位型钢。为防止H型钢插入时不正，可在平行导槽方向放置两根定位型钢，规格为300mm×300mm、长8～20m，在型钢上做标记，便于施工中找桩位。

　　(5)三轴搅拌机桩孔定位

　　三轴搅拌机三轴中心间距1200mm，根据这个尺寸在平行H型钢表面用红漆划线定位。

　　(6)工艺试成桩

　　试成桩的目的是标定各项施工技术参数，其中包括搅拌机钻进速度，灰浆的水灰比，外掺剂的配方;搅拌机的转速和提升速度，灰浆泵的压力;每米桩长或每根桩的输浆量;灰浆经输浆管到达喷浆口的时间等。通过试成桩试验得到以下较为理想的施工参数：水泥掺入量18%、注浆压力115～215MPa、注浆流量200L/min、水灰比1.5、下降速度不大于1m/min、提升速度不大于2m/min。

　　3.SMW工法施工顺序

　　(1)桩机就位

　　桩机就位;对于不能承载三轴搅拌机的地面，要预先铺设型钢或2cm厚钢板，以保证桩机在钻进时的稳定性。桩机要平稳、平正，并用经纬仪进行定位观测，然后用线锤校核，确定桩机的垂直度误差，孔位偏差值均保证在规定范围内。

　　(2)钻进及注浆

　　①钻进与提升三轴搅拌机在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，并填写成桩原始记录。

　　②制备及注入水泥浆液在施工现场搭建拌浆施工平台拌制浆液，并搭建水泥库，在三轴搅拌机开钻前对拌浆工人做好技术交底，根据设计要求进行拌制浆液和注浆。

　　③施工冷缝处理施工过程中如因特殊情况一旦出现冷缝，就要在冷缝处围护桩外侧补搅素桩，素桩与围护桩搭接厚度10cm，为保证补桩效果，在围护桩达到一定强度后才可进行补桩，这样就可防止从冷缝处渗漏水而达到止水目的。

　　(3)桩孔插入H型钢

　　①H型钢焊接及涂减磨剂由于基坑深度不同，施工中经常要对型钢进行焊接,焊接时需在两根型钢对焊处开一方孔，在方孔处焊接钢板，以保证焊缝处受力面积大。焊后将焊渣等突出物表面磨平,在型钢各表面均匀涂抹减磨材料(非油性或水性材料),以便回收重复利用型钢。

　　②H型钢插入三轴搅拌机施工完毕后移走一段距离,立即将吊机就位。起吊型钢时宜采用2点定位，型钢翼缘必须与基坑垂直对准沟槽定位卡,并用线锤校正H型钢垂直度,符合要求后将H型钢底部中心对正桩位中心，沿定位卡依靠型钢自重徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，禁止冲击打入以防型钢扭转失稳。

　　若H型钢插放达不到设计标高时，则采取提升H型钢重复下插使其达到设计高程。

　　③控制桩顶标高将现场高程控制点用水准仪引测到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶的高差，在定位型钢上搁置槽钢焊吊筋控制H型钢顶标高，误差控制在±5cm以内。待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后,将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

　　④报表记录在施工过程中由专人负责详细、真实、准确地记录每根桩的下沉时间、提升时间和H型钢的下插情况，做为竣工验收的依据。

　　(4)H型钢回收

　　待地下主体结构完成并达到设计强度后,采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁起拔回收型钢,然后用1∶015水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙,减少对邻近建筑物及地下管线的影响。

　　4.关键技术的施工工艺

　　H型钢水泥搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作，以及H型钢的制作和打拔。

　　(1)桩体施工方法及控制措施

　　在铺设道轨枕木处要整平整实，开挖导沟，使道轨枕木在同一水平线上;在开孔之前用水平尺对机械架进行校对，以确保桩体的垂直度达到要求;用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，根据放线桩位设置SMW搅拌机，确保搅拌轴垂直;施工过程中随机对机座四周标高进行复测，全面检查机械状况，正式施工前应空机运行检查,确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测与常规搅拌桩比较,要特别注重桩的间距和垂直度。施工垂直度应小于1%，以保证型钢插打起拔顺利，保证墙体的防渗性能。注浆配比除满足抗渗和强度要求外，尚应满足型钢插入顺利等要求。压浆阶段时，不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩,则再向下钻进50cm后再喷浆提升;采用“二喷二搅”施工工艺,第一次喷浆量控制在60%,第二次喷浆量控制在40%;严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度;搅拌头下沉到设计。

　　(2)轻型动力触探(N10)仅适用于成桩3D内的桩身均匀程度的检验

　　由于每次落锤能量较小，连续触探一般不大于4m，但是如果采用从桩顶面开始至桩底，每米桩身先钻孔700mm深度，然后触探300mm，并记录锤击数的操作方法则触探深度可加大，触探杆宜用铝合金制造，可不考虑杆长的修正。

　　(3)复合地基载荷试验和单桩载荷试验是检测水泥土搅拌桩加固效果最可靠的方法之一，一般宜在龄期28d后进行。

　　(4)经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，一般可采用双管单动取样器对桩身钻芯取样，制成试块，进行桩身实际强度测定。为保证试块尺寸，钻孔直径不宜小于108mm。

　　(5)水泥土搅拌桩施工时，由于各种因素的影响，有可能不符合设计要求。

　　只有基槽开挖后测放了建筑物轴线或基础轮廓线后，才能对偏位桩的数量、部位和程度进行分析和确定补救措施。因此，水泥土搅拌法的施工验收工作宜在开挖基槽后进行。对于水泥土搅拌的检测，目前应该在使用自动计量装置进行施工全过程监控的前提下，采用单桩和复合地基载荷试验进行检验。

　　水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，并应坚持全程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每桩进行质量评定。检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅拌次数和复搅拌深度、停浆处理方法等。

　　(6)水泥土试验

　　水泥土的龄期(7～14d)强度增长不明显，对于初始土质较差的土尤为如此，强度增长主要发生在龄期28d以后，并且增长至120d其趋势才减缓。这与混凝土的情况不一样，因此要合理利用水泥土的后期强度。

　　(7)渗漏水处理

　　基坑开挖阶段应密切注视基坑开挖情况，一旦发现墙体有渗漏要及时进行封堵。堵漏采取双液注浆法进行。

　　5.深基坑支护结构方案的选择

　　支护结构方案的选择必须根据具体工程实际，遵循“安全、经济、适用”的原则。在方案选择的具体操作中，常用方法有：一种是通过对国内外大量深基坑支护工程选型的实践经验总结，倾向于按某个特定的方案选择顺序进行选择;一种是根据多目标决策理论，采用如层次分析法、模糊综合评价法等进行方案优选。

　　6.工程实例分析

　　湖州爱山广场A1地块地下室工程，位于湖州市中心，交通繁忙，工程四周均有聚集建筑和主要城市交通道路。工程设一层地下室，地下室面积近1万平方米,基坑安全等级二级，围护结构采用型钢水泥土搅拌墙加一道混凝土内支撑，止水帷幕采用三轴搅拌桩。支护形成为Ф650SMW工法桩内插500×300×11×18H型钢，基坑开挖深度为6.75m,型钢长度为12m.

　　根据设计要求，基坑四周用钢筋砼冠梁把H型钢进行整体联接，钢筋砼内支撑与冠梁整浇，形成牢固的整体支撑系统，以防止H型钢上部位移。SMW工法施工周期短，平均一天施工10余米，总施工期仅30天，给工程的后期施工进度预留了宝贵的时间。同时，基坑土体位移小，经累计检测总位移均在设计的控制范围内，支撑拆除后，未发现周边建筑产生裂缝及地下室管线断裂现象。SMW工法比较砼钻孔桩围护，有噪声小、安全性好、成本低等优势，经测算，成本可节约用30%左右，通过该工程的实践，SMW工法本工程的施工是成功的，真正体现了技术、工期、质量、安全、文明施工、经济等方面的整体优势。

　　结束语尽管目前SMW工法在应用中还存在各种问题，但是作为一项推广应用的新技术而言，在满足工程技术要求的前提下，选用SMW工法作为围护结构，具有地下连续墙和钻孔灌注桩加隔水帷幕作为围护结构不可比拟的优势。因此作为投资方、设计方在经过技术经济论证比较后，一般会优先选用SMW工法作为围护结构。因此作为施工企业就必须加强SMW工法的施工管理和技术创新工作，树立在SMW工法施工方面的品牌效应，提高企业在竞标方面的竞争力。