關于深基坑圍護工程技術的探討

商夏明　章柱勇

摘 要：近年來，隨著我國經濟的增長和工業化進程的加快，高層或超高層建筑在全國各個城市中被廣泛應用與普及。基坑工程是建筑工程的一個重要組成部分，尤其是深基坑工程施工的好壞更會對工程的進度和質量造成重要的影響，并直接影響到建筑的穩定性、安全性與長久性。要保證深基坑工程的安全合理、節約造價以及方便施工，深基坑圍護結構的合理選擇和相應技術的應用是其中的關鍵。本文結合工作實際，從深基坑圍護結構的分類和方案的選擇出發，并著重對圍護工程的相關技術進行了分析和探討。

關鍵詞：深基坑；圍護工程；技術；探討

引 言

深基坑工程大多為臨時性工程，因經費限制較緊，不確定因素和影響因素又較多，例如具體工程要求、施工順序與管理、地質條件、水文情況、氣候變化的影響等等。深基坑圍護工程技術的順利實施，既保證了圍護結構在整個施工過程中的安全，還通過對周圍土體變形的控制，保證了工程中相鄰建筑物和地下公共設施的安全。

1 深基坑圍護結構的分類和方案的選擇

1.1 深基坑圍護結構的分類

深基坑圍護結構按照材料和施工工藝可將其劃分為以鋼為材料的鋼板樁，以鋼筋混凝土為材料的鉆孔灌注樁、鋼筋混凝土板樁和地下連續墻，以水泥穩定土為材料的水泥攪拌樁。

深基坑圍護結構的受力性能和材料密切相關。使用鋼材或者鋼筋混凝土所制成的圍護結構是柔性的，通常需要使用支錨體系來維持其穩定；使用水泥攪拌樁所制成的圍護結構是自立式的、剛性的。然而水泥攪拌樁可以通過加勁性的型鋼成為柔性的圍護結構（SMW工法），也可以用作于柔性的排樁式圍護結構的止水帷幕，而鋼筋混凝土地下連續墻也可以用作重力式圍護結構。

1.2 深基坑圍護結構方案的選擇

總體來說，按照材料和施工方法可將圍護結構分為三種類型，即排樁式圍護結構、水泥土攪拌樁和地下連續墻。選擇圍護結構時，應考慮到工程實際的地質條件、地下水條件、開挖深度、施工條件和工程要素等因素進行綜合確定。在實際工程建設中，深基坑圍護多采用了復合式結構。在水泥攪拌樁體內加勁性型鋼，從而形成組合結構的圍護結構墻體，被稱為SMW工法，它組合了型鋼受力和水泥止水的優點，且截面較小，適應性強，在我國深基坑圍護工程中得到了廣泛應用。在本文中，將著重對SMW工法的施工技術進行分析與探討。

2 SMW工法技術的應用

SMW工法（Soil Mixed Wall），也被稱為加勁水泥土地下連續墻，是一種在相互搭接的水泥土樁墻中插入型鋼而形成的復合結構，也是我國在近年來重點引進的技術項目。因其具有構造簡單、工期短、造價低和環境污染小等方面的特點，在提倡建設節約型社會和重視可持續發展的今天，在深基坑圍護工程中推廣應用SMW工法具有更為現實的意義。

SMW工法的施工原理：

SMW工法是利用專業的多軸攪拌機就地鉆進切削攪拌土體，并同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體中，等充分攪拌混合后，再將H型鋼或其他型材插入攪拌樁體內，以形成地下連續墻體。SMW工法通過水泥和土的充分攪拌混合，使墻體無論橫向或是縱向都沒有接縫，具有高止水性；在插入H型鋼后，形成復合型墻體，具有抗側壓強度和高止水性能。同時在施工結束后，還可將H型鋼從水泥攪拌樁中拔出，實現了型鋼材料的回收和再次利用的目的，使得工程造價大為降低。

2.1 開挖導溝、設置定位型鋼

沿SMW墻體使用挖掘機在攪拌樁樁位上，預先開挖出溝槽，溝槽寬度約為1.2m，深度為1.5m，以作為施工導向，以及臨時置換出來的泥漿和殘土的堆放地。

設置定位型鋼時，在垂直溝槽方向放置兩根H型定位型鋼，長為2.5m，規格為200×200mm，然后在平行溝槽方向設置兩根H型定位型鋼，長度控制在8m到12m，規格為300×300mm，并在型鋼或者導墻上面做好樁心的位置。

2.2 樁機就位

（1）垂直度控制：在樁架上焊接一半徑為5cm的鐵圈，并在10cm的高處懸掛一鉛錘，利用經緯儀校正鉆桿的垂直度，使鉛錘線能正好通過鐵圈的中心。在每次施工之前，需適當的調節鉆桿，使鉛錘始終位于鐵圈內，并嚴格控制鉆桿的垂直度誤差在3‰以內。

（2）平面位置控制：將人力移動攪拌機和卷揚機到達作業位置后，控制鉆桿的中心對準樁位的中心。樁機移動前需仔細觀察施工現場的情況，并保證移位的安全、平穩。樁位和設計位置的偏差不能大于30mm。

（3）樁長控制標記：施工之前，在鉆桿上做好標記，控制攪拌樁樁長不小于設計樁長。在樁長變化時，需重新做好新的標記。

2.3 預攪下沉

當攪拌樁機鉆桿下沉到SMW樁的設計樁頂標高時，啟動灰漿泵，等水泥漿到達攪拌頭之后，攪拌頭按照1m/min的速度均勻下沉，同時邊下沉、邊攪拌、邊注漿，使原地基土能和水泥漿進行充分拌合，并通過觀測鉆桿上的樁長標記，直至達到樁底的設計標高。下沉速度由電機的電流監測表進行控制，工作電流應不大于70A。

2.4 水泥漿的制備

當鉆掘攪拌機下沉以后，就可按照設計要求的配合比進行水泥漿的拌制，并在壓漿之前將水泥漿倒入集料斗中。水泥在攪拌之前都應先過篩，制備好的漿液不能出現離析的現象。拌制水泥漿液的水泥、外加劑和水的用量以及泵送漿液的時間都應由專人記錄。

2.5 重復攪拌下沉和提升

為使水泥漿和土體得到充分的攪拌直至均勻，需要進行上下重復攪拌。但需要留一部分漿液在第二次上提重復攪拌時灌入，直到最終完成一根均勻性良好的水泥土攪拌樁為止。

2.6 插入型鋼

在型鋼插入之前，首先安裝由型鋼所組合成的導向軌，邊緣部分使用橡膠皮進行包貼，以確保型鋼能較為垂直的插入樁體，并減少了型鋼表面摩擦劑的受損。每攪拌1到2跟水泥樁后，就需將型鋼插入，并停止攪拌。插入型鋼的時間宜控制在30min內，最遲不能超過1h。現場還需要準備錘壓機具，以準備型鋼在依靠自重難以插入到位時，再使用。

2.7 型鋼回收

使用SMW工法樁施工時，型鋼的造價通常約能占到工程總造價的40～50%左右，要確保型鋼的順利回收，其施工應注意以下幾方面要點：

（1）在深基坑圍護結構完成使用功能后，由監理方或者總包方根據書面通知進行拔除。同時根據基坑周圍的基礎形式和標高，對型鋼拔除的順序和區塊進行合理的劃分。具體的作法是先拔除較遠處的型鋼，然后拔除緊靠基礎的型鋼；先拔除短邊，再拔除長邊的方法，將型鋼對稱拔除。

（2）在型鋼起拔時，用力應垂直，堅決制止側向撞擊或者傾斜的拉拔。型鋼露出地面部分時，不能有串連現象，否則必須使用乙炔、氧氣將連接部分進行割除，并使用磨光機對型鋼磨平。

3 總 結

深基坑工程是一項風險性工程，也是一門具有極強綜合性的新型學科。深基坑工程應做好圍護結構在設計選型階段和施工階段的工作，并通過良好的圍護工程技術，以保證整個工程的順利開展與進行，進而實現建筑工程項目在經濟效益與社會效益的雙豐收。