SMW工法在深基坑支护结构中的应用研究

SMW工法在深基坑支护结构中的应用研究

董懿兰

上海兴博建筑安装工程有限公司

摘 要：SMW工法桩具有结构简单、止水性能好、施工周期短、造价低、环境污染小、对周围地基影响小的特点，与地下连续墙相比，SMW桩在沿海城市深基坑支护施工中得到了广泛的应用。本文结合新江湾城项目实例，分析了SMW工法桩在深基坑支护结构中的设计与应用，并探讨了SMW工法桩的关键施工技术，可供类似工程施工参考。

关键词： 深基坑；支护设计；SMW工法桩；施工技术

1工程概况

本工程位于上海市杨浦区，政清路东侧，08-1、08-2地块位于清流环二路之间，纬二河两侧；14-1、14-2地块位于清流环一路之间，纬一河两侧。08-1地块主要包括1栋4层居住配套公建，下设一层地下室；08-2地块主要包括2栋4层居住配套公建，1栋2层生鲜超市及其一层地下室；14-1地块主要包括3栋1~4层居住配套公建，下设一层地下室；14-2地块主要包括5栋4层居住配套公建，下设一层地下室；基础均采用桩筏板基础。

08-1地块±0.000对应绝对标高+5.050，场地内自然地面标高为-0.8m（相对标高）,基坑形状近似矩形，南北向宽约40m、东西向长约78m，基坑面积3493m²，地下室开挖深度为5.75m，集水井落深1.5m；08-2地块±0.000对应绝对标高+5.100，场地内自然地面标高为-0.7m（相对标高），基坑形状近似矩形，南北向宽约18m、东西向长约13m，基坑面积298m²，地下室开挖深度为4.15m，集水井落深1.5m；14-1地块±0.000对应绝对标高+5.050，场地内自然地面标高为-0.9m（相对标高），基坑形状近似矩形，南北向宽约25m、东西向长约102m，基坑面积3252m²，地下室开挖深度为5.30m，集水井落深1.5m；14-2地块±0.000对应绝对标高+4.800，场地内自然地面标高为-1.0m（相对标高），基坑形状近似长条形，南北向宽约20m/9m、东西向长约193m，基坑面积3824m²，地下室开挖深度为5.2m，集水井落深1.5m；根据上海市基坑工程技术规程，本工程08-1、08-2、14-1、14-2地块开挖深度均小于7m，安全等级为三级；环境保护等级为三级。

2基坑支护设计

2.1围护结构设计

08-1地块挖深5.85m，围护结构选用SMW工法：Φ650@450三轴水泥土搅拌桩内插H500×300×11×18型钢，长度12m，插一跳一。采用水平钢管撑形式，先挖至支撑底，然后安装钢管撑，再挖至基坑底，施工地库结构。

08-2地块挖深4.25m围护结构用Φ700@500双轴搅拌桩重力坝，有效长度9.5m，同时在围护中插入Φ48*3.0的钢管，长度6m，间距1m。

08-2地块3-3剖面：挖深4.25m，围护结构选用土工法：Φ700@500双轴水泥土搅拌桩内插H500×300×11×18型钢，长度9m，插一跳一。采用水平钢管撑形式，先挖至支撑底，然后安装钢管撑，再挖至基坑底，施工地库结构。

08-2地块4-4剖面：高差3.0m，地下室外侧为多层号楼，围护结构用Φ700@500双轴搅拌桩重力坝，有效长度8.0m，同时在围护中插入Φ48*3.0的钢管，长度4.5m，间距1m。先放坡至周边号楼基础底，施工周边号楼基础，待周边号楼基础完成后开挖临近地下室区域，临近地下室施工并回填后方可施工周边号楼上部结构。

14-1地块A-A剖面：挖深5.40m，围护结构选用SMW工法，Φ650@450三轴水泥土搅拌桩内插H500×300×11×18型钢，长度12m，插一跳一。采用水平钢管撑形式，先挖至支撑底，然后安装钢管撑，再挖至基坑底，施工地库结构。

14-2地块B-B剖面：挖深5.30m，围护结构选用SMW工法，Φ650@450三轴水泥土搅拌桩内插H500×300×11×18型钢，长度12m，插一跳一。采用水平钢管撑形式，先挖至支撑底，然后安装钢管撑，再挖至基坑底，施工地库结构。集水井、电梯井深坑，按下述原则处理：⑴临近围护边的区域：围护体刚度加强，墙长加长，并设搅拌桩暗墩；⑵位于基坑中部区域：开挖深度小于1.5m时不作处理，开挖深度超过1.5m时坑边采用Φ700@500双轴搅拌桩围护，坑内采用压密注浆封底。

3 SMW工法桩施工技术

3.1SMW工法桩施工流程

图1SMW工法搅拌桩流程图

图2一孔套接法施工示意图

3.2工法施工参数

围护三轴搅拌桩采用一孔套打的施工方式。围护桩体渗透系数不大于1×10-7cm/s，桩体不允许出现大面积的湿迹和渗露现象。若有渗漏应及时封堵。主要施工技术参数见表1。

表1工法桩参数表

3.3工法搅拌桩施工

3.3.1场地平整

设备进场前要做好场地平整，做到“三通一平”。若打桩机的行走路线存在软土地基时应当加垫料进行夯实处理。

3.3.2测量放样

在测量放样施工中，首先应当根据业主提供的水准点展开引测，依据设计图纸放出维护结构轴线，并设定临时性的控制桩，对之做好保护工作，在进行技术复核无误之后，邀请监理人员到达现场检查。具体测量放样操作如下：（1）现场测量人员按照设计图纸和测量控制点，然后在现场标记出桩位，所标记的桩位在平面偏差上应当≤20mm。（2）对于完成施工测量的的结果，应在对应的地面上埋设标桩，且保证其稳固可靠。（3）在进行施工测量放样的过程中，主要以设计图纸中的SMW围护体的理论内边线作为放样的依据，将之作为沟槽的内边线。但是在实际施工中，基坑通常会存在一定的变形，因此在实际测量放样中将SMW围护体向外延放60mm。（4）于沟槽两侧设置标桩，便于在进行沟槽开挖的过程中，能够准确核查沟槽的中心线。（5）针对施工测量的内业计算成果应当由至少两人进行核对，如：由测量计算者和复核校对者两人在核对无误后共同签名，以此能有效避免放样错误。

3.3.3开挖沟槽

桩基就位前挖机开挖出妨碍成桩施工的杂填土，挖土宽度1.2m宽，深度为全部清除杂填土为止，同时，挖出的沟槽还要便于安置导向型钢架。

3.3.4导架设置与定位

为保证H型钢插入位置以及搅拌桩的位置有较高的准确性，在进行施工时应如图3所示，为其设置导向桩、钢围檩导向架、H型钢定位卡等，其中钢围檩导向架和H型钢定位卡都应当采用型钢或工字钢制作而成，其中型钢定位卡的制作间距相较于型钢，在宽度上应适当增加20-30mm，在进行导向架施工的时候，应当将轴线与标高控制好，同时在完成施工后，应在导向架上标注出桩位以及型钢的插入位置。

图3工法桩施工剖面图

3.3.5桩机就位

⑴在桩机就位时，应当由现场的当班班长进行指挥，桩机在移动过程中，应当仔细检查四周的情况，及时找出影响桩机移动的障碍物，然后将之清除，当桩机移动到位之后，应认真核对桩机的就位信息，如果发现错误应及时做出调整；（2）桩机在就位后应保证平正稳定，应用线锤观测桩机的垂直度，立柱的垂直度应控制在1/250范围内；（3）当三轴水泥搅拌桩桩位确定之后，应对其进行复核，确保桩位偏差控制在±20mm范围内。

3.3.6浆液拌制及喷浆搅拌

在配制浆液时，应严格依照配比进行制备，并对之做充分搅拌。在完成浆液制备之后，便可开始喷浆下钻，在下钻的过程中应对钻进的速度做严格控制，通常速度应在1m/min以内，并将注浆压力控制在0.8Mpa。到设计桩底标高后提升复搅，提升速度一般不大于2m/min。

　　一幅桩水泥用量=截面积*桩长*土体重度*水泥掺量

　　单桩每米水泥用量=0.599*15*1.8*2.0/15=215.64kg/m

3.3.7吊放型钢

当搅拌桩施工完成后，采用吊车吊放提前准备好的H型钢。吊放具体操作如下：（1）在起吊施工前，先在距离H型钢顶端20cm的位置处设置一孔径40mm的圆孔，然后通过该孔安装吊具、固定钩，利用一台50t的吊机将H型钢吊起，保证其垂直吊入槽内；（2）在吊放入沟槽的过程中，应先设置H型钢定位卡，将其插入到沟槽之中并固定牢靠，然后将吊起的H型钢从定位卡处缓慢放入水泥土搅拌桩之中，在此过程中应用线锤控制垂直度；（3）应用水准仪测量定位型钢与H型钢顶标高之间存在的高度差，应用吊筋、定位型钢调整H型钢顶标高，将误差控制在±50mm范围之内；（4）当水泥土搅拌桩的硬化程度足以支撑H型钢之后，可将吊筋、定位型钢拆除；（5）如果H型钢在吊放的过程中，不能达到设计的标高要求时，应当先将H型钢向上吊起，然后再重复下插，直到达到标高要求为止，同时在此过程中应注意校核其垂直度。

图4型钢吊放图

3.3.8型钢回收且注浆回填

当围护结构的完成支护功能后，可用设备将H型钢拔出回收，通过经清洗、调整和保养后重复利于。型钢回收用到的设备包括一台15t起重机，一个液压泵，两个200t的液压千斤顶和专用顶升夹。采用的液压千斤顶的冲程要达到1.5m，通过对H型钢的反复顶升，直到吊车将H型钢拔出为止。同时，H型钢拔出后用水灰比为0.5的水泥砂浆填塞缝隙。

图5型钢拔除机械布置示意图

1. 平整场地

①在将H型钢拔出之前，首先应将顶圈梁上的土壤清理干净，确保应用的千斤顶能够平稳放置。②对场地周边进行整理，确保满足25t吊车起拔施工，且现场有场地摆放拔出的H型钢。③应用挖机将型钢间的混凝土块清理干净，直到挖掘到工法水泥土停止，便于铁垫块的安放。

2. 安装千斤顶

在顶圈梁上平稳放置千斤顶，此次工程使用千斤顶型号为QD-200T，应用吊车将将H型钢起拔架吊放到指定的位置，然后将之与H型钢上部的圆孔做固定处理， 然后让千斤顶作用力通过起拔架作用在H型钢上。

3. 型钢拔除

打开高压油泵，用两个千斤顶顶起拔架横梁，开始拉拔。当千斤顶到达设定的行程位置时，敲击锤形钢板，使型钢跟随千斤顶回到原来的位置。在进行第二次起拔时，应用吊车吊住H型钢上端的圆孔，将之从沟槽中拔出。

4. 注浆空隙填充

拔出H型钢后及时填充，进行压力注浆。

4结语

SMW工法桩具有排桩以及地下连续墙的优点，并且可以利用原土的原位加固与H型钢的可回收性。而且施工周期短、工程造价低、环境污染小特点，因此，在当前深基坑支护结构施工中得到广乏的应用。随着SMW工法桩结构设计的进一步改进，施工方案的不断优化，SMW工法桩技术将现代建筑施工中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120－2012）[S].

[2]《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T199-2010）[S].

[3]《基坑工程技术标准》（DG/TJ08-61-2018）[S].

[4] SMW工法在超大深基坑工程中的应用[J].胡琦;何品品;方华建;李健平;朱海娣 .地基处理.2020-02-15