SMW工法桩与预应力钢支撑组合结构施工在深基坑中的应用探析

SMW工法桩与预应力钢支撑组合结构施工在深基坑中的应用探析

陈贤兵

上海教育建设管理咨询有限公司，201800

摘要

本文探讨了SMW工法桩与预应力钢支撑组合结构在深基坑工程中的应用。首先介绍了SMW工法桩和预应力钢支撑的原理和特点，分析了深基坑工程的特点和安全风险。通过实际工程案例，详细介绍了该结构组合施工流程、技术要点、困难及解决方法、工程质量控制和安全管理。并对结构安全性和稳定性验证以及经济效益进行了分析和比较。实践证明，SMW工法桩与预应力钢支撑组合结构在深基坑工程中具有良好的适用性和经济效益。本研究对于深入推广和发展该结构组合具有重要的参考意义。

关键词：SMW工法桩，预应力钢支撑，组合结构施工，深基坑

1．引言

随着城市建设的不断发展和人们生活水平的提高，对于高层、大型工程的建设需求日益增加。深基坑结构在这些工程中扮演着重要的角色。然而，深基坑施工过程中存在着一系列的安全风险，如地下水、土壤变形等问题，为此，需要探索适用性更强、安全性更高的施工方法与技术。SMW工法桩及预应力钢支撑组合结构作为一种新型的深基坑结构施工方法，在解决传统深基坑施工中所遇到的问题上具有很好的优势。本研究旨在明确该结构组合的施工原理、技术特点，通过分析实际工程案例，系统总结其施工流程、关键技术并且分析其质量控制及经济效益。这个研究将为深入推广和发展该结构组合提供理论依据和可靠的技术支持，进一步完善我国深基坑施工技术的新体系，同时也能够促进施工节约成本、提高结构安全性和稳定性的目标。

2.SMW工法桩及预应力钢支撑组合结构的原理和特点

SMW工法桩及预应力钢支撑组合结构作为新型的深基坑施工技术，具有独特的原理和特点。

2.1 SMW工法桩的原理和特点

SMW工法桩是指利用多轴搅拌技术制作地下连续墙的施工方法，其主要原理是通过加入水泥，利用自重和搅拌力将周边土浆化，并形成固化体而制造出连续墙。由于SMW工法桩的施工原材料主要使用土方回收物和水泥，因此其制造成本较传统灰口土墙低，同时还提高了资源利用率。SMW工法桩的优点在于其止水性能好、工程造价低、施工速度快、降低外运废土的运输量等。SMW工法桩适用于粘性土、粉土、砂土、砂砾土等不同土层中的建设，特别适合深基坑结构的围护。2.2预应力钢支撑的原理和特点

预应力钢支撑是一种新型的支撑方式，它是由预应力钢束构成的钢骨架以及该骨架与混凝土间的粘结体系共同作用，构成了具有预应力支撑能力的钢筋混凝土支撑体系。相较于其他支撑方式，预应力钢支撑更具优势。它的制作便捷，且结构体积小、重量轻，施工速度快, 重复利用率高，支撑质量可靠，抗震性强等特点。此外，在施工过程中不会产生灰尘和污染物，有利于环保，并且可以根据实际情况进行组合和调整，适用性较强。

2.3两种结构组合的优势和适用范围

SMW工法桩和预应力钢支撑是一种地下连续墙支撑结构的组合，通过将SMW工法桩和预应力钢支撑进行组合使用（如下图所示），可以使两者的优点发挥到极致，并且互相补充，形成更加完善的支撑体系，提升支撑结构的稳定性和安全性。相对于其它支撑体系，该结合方式具有下列优势：

1. 技术先进：SMW工法桩和预应力钢支撑都是目前比较先进的支撑技术，两种技术的组合将进一步提升其抗震性能和综合支撑效果；
2. 施工速度快：SMW工法桩和预应力钢支撑结合使用，可以同时进行土层开挖、连续墙制造和预应力钢支撑固化等多项工序，施工效率大为提高；
3. 可重复利用：预应力钢支撑是钢筋混凝土形式，可以通过拆解和重组利用。这不仅节约了资源，也降低了工程成本；
4. 适用范围广：该结构组合适用于各种类型的基坑结构，尤其是对于地下水位较高或者存在松散土层时，该结构组合更具有显著的优势。

（SMW工法桩与预应力型钢内支撑组合结构示意图）

3.深基坑工程的特点和安全风险

深基坑工程是一项重要的市政基础设施建设，广泛应用于高层建筑、地下综合商业、地铁站等工程中。深基坑工程是指施工深度超过3m的基坑结构，相比普通地面工程，其具有更高的危险性和风险。

深基坑工程按照开挖方式分为明挖法、盖挖法和折返式挖土壕法等多种类型。一般来说，深基坑的特点主要有以下几个方面：

（1）开挖深度大：深基坑的施工深度一般较深，加之周围环境复杂，施工难度较大。

（2）上部荷载大：在进行深基坑施工时，已经建成的上部建筑物所承受的荷载会对基坑稳定性产生影响，需要进行评估和单位化处理。

（3）周围环境复杂：深基坑施工过程中，周围的建筑、管线、道路等环境会对深基坑的施工带来不少影响，如地下水、土质状况、邻近建筑物是否会处于地震带等。

（4）风险控制难度大：深基坑施工安全性风险较高，需要严格掌控风险，并采取有效的技术措施进行管控。

在深基坑工程的施工过程中，会存在一些安全风险因素，如地下水渗透、土体变形破坏、施工现场物流混乱等问题。对于这些风险因素，必须采取科学有效的方式来降低风险并保障施工安全。对于深基坑工程，我们主要从以下几种角度进行分析和风险评估：

（1）地质环境评估：根据现场实际情况，进行地质勘测和环境评估，评估深基坑所处的地质环境及周围环境对施工的影响程度。

（2）施工安全管理：合理组织人员、设备、材料、资金等各方面资源，实现施工的有序进行，以最小化施工风险。

（3）正确选择支护结构：根据不同的设计要求、施工条件以及现场实际情况，选择适当的支护结构，保证施工的安全性和稳定性。

（4）施工现场管理：对施工现场进行科学有效的风险管理，建立安全标准化管理机制，明确责任和惩罚措施，并实时监测施工过程中的各项数据，及时识别和处理异常情况。

4.SMW工法桩与预应力钢支撑组合结构在深基坑工程中的应用

4.1工程案例介绍：

以某大学小区新建工程为例，该工程包括若干栋高层住宅、商业综合体、地下车库等建筑，其深基坑结构采用SMW工法桩和预应力钢支撑组合结构。整个工程的总建筑面积达到10万平方米，其中地下室面积约为2.5万平方米。

4.2施工流程和技术要点：

（1）地质勘察和环境评估：首先进行地质勘察和环境评估，确定施工条件和支护结构模式。

（2）SMW工法桩施工：根据设计图纸和勘察结果，开展SMW工法桩的施工工作。具体操作过程为：选取适宜的施工机具，将机具降至位于施工深度后，在振动状态下加水泥、沙子、碎石等原料，同时不断向下搅拌并往回抽出机具，待基坑顶部封顶后即可完成SMW工法桩的制造。

（3）预应力钢支撑安装：待SMW工法桩固化后，开始进行预应力钢支撑的安装工作。首先进行钢支撑梁的浇筑和混凝土养护，然后进行钢支撑绷拉力建设，通过预应力钢束对其进行张力控制，并在支撑体系中加入固定支架元件，使支撑结构形成一道完整的轮廓。

（4）基坑开挖：当SMW工法桩和预应力钢支撑全部完成后，开始下一步的开挖工作。采用沈井工具对基坑进行明挖施工，同时开展施工现场安全管理，保证施工有序进行。

（5）混凝土浇筑：随着基坑的逐渐清理，开始进行混凝土墙、地板和柱等系统的浇筑作业。

（6）支撑结构拆除：当建筑主体全部完成之后，开始进行支撑结构拆除工作并进行善后处理。

4.3施工中存在的困难及解决方法

（1）地下水问题：由于周边环境比较复杂，该工程在施工过程中遇到了地下水问题。为此，施工方提前研究地下水的流动情况，采取了加强排水措施的方法，有效解决了地下水带来的影响和危害。

（2）工期紧迫：由于该工程工期较短，加之施工过程涉及多个专业与工种，因此需要各方面紧密协作，充分利用资源和技术手段，以保证在限定时间内完成工程。

4.4工程质量控制和安全管理：

（1）施工现场管理：建立施工现场标准化管理机制，采取科学合理的工程监测措施，完善日报、周报和月报等施工数据，实时监测施工过程中的各项数据，及时发现和解决异常情况。

（2）施工材料质量控制：加强材料生产企业选择和材料检测环节，严格按照相关规范进行材料测试和质量控制。

（3）安全防护：对施工现场进行科学高效的安全管理和危险源识别，加强实名制和岗位责任制；同时，配备专业的安全监管人员和安全设施，为施工过程提供全方位的安全保障。

5.效果验证和经济分析

5.1结构安全性和稳定性验证

在SMW工法桩和预应力钢支撑组合结构的施工中，对于结构安全性和稳定性方面采取了一系列科学有效的措施。通过深入的地质勘察和环境评估，制定了合理的设计方案，并选择适宜的施工机具和材料进行施工。同时，在施工过程中，严格控制施工风险，科学高效地进行现场管理和监测，以保障结构的安全性和稳定性。

5.2工程质量验收情况

本工程采用了严格规范的工程质量验收流程，从材料检测到现场施工数据统计等各个环节都进行了详细、全面的分析和检测。经过专业人员的多次整体检验，该工程各项指标均符合规范要求，其建筑质量达到了预期目标。

5.3经济效益分析和比较

SMW工法桩和预应力钢支撑组合结构的应用在深基坑工程中，相对于传统的解决方案，具有明显的经济效益。在本案例中，该结构方案充分利用了钢材与混凝土的优势，使得支撑结构从传统基坑工程所需的50%~70%降低至30%~40%，极大地节省了钢材的使用量，并减少了对环境的影响。此外，SMW工法桩的施工技术先进，可以快速制造，可提高作业效率，缩短施工周期。同时，这种结构方案可以根据现场实际情况进行灵活调整，适应不同的施工条件和设计要求。虽然该结构方案的施工难度较大，但通过合理的组织和管理，可以保障施工品质和安全性。

SMW工法桩和预应力钢支撑组合结构在深基坑工程中具有优异的经济效益和施工优势，特别是在适用于需要抗洪、抗震及抗涌等特殊环境下，其稳定性更显著。未来，在不断推进新型建筑施工技术和设备的更新换代的背景下，该结构方案将在深基坑工程中扮演重要的角色，为市政工程的建设和发展做出贡献。

6.结论

SMW工法桩和预应力钢支撑组合结构在深基坑工程中具有明显的优势。采用这种结构方案，不仅可以提高施工效率，缩短施工周期，还可以大幅降低基坑工程成本，并且可适应多种特殊环境。同时，也需要注意到该结构方案的施工难度较大，需要加强现场管理、质量控制和安全管理。展望未来，在新型建筑材料、施工技术和设备的不断发展与更新的背景下，SMW工法桩和预应力钢支撑组合结构将更加完善地满足市场和社会的需求，进一步推动深基坑工程行业的规范化和标准化，使得城市基础设施建设的质量更稳定、更持久，以保障人们安全生活、繁荣发展的目标不断实现。

参考文献

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