深基坑工程建設中SMW工法樁圍護結構及混合支撐的應用

邊海洋

(中鐵上海工程局集團華海工程有限公司，上海 201100)

1 引言

SMW工法是建筑領域比較新穎的施工工法，以多軸攪拌機為主要施工設備，通過鉆地削土的方式實現水泥向土體內的灌注處理，基于外力作用給予充分攪拌后，向攪拌樁內置入H型鋼，由此構成穩定性較好的連續地下墻[1]。此墻體除了發揮出擋土結構作用外，還是深基坑工程中重要的止水結構。

2 工程概況

無錫地鐵1號線萬達城站工程項目，起訖里程SK32+349.290～SK32+546.690，外包尺寸長199 m，該車站共配置4個出入口和2組風亭。本項目施工中基坑深度約15.91 m，綜合考慮周邊地質、水文等方面的特點，擬定為“放坡+坑中坑”的方式，從而形成具有穩定性的主體圍護結構?？又锌邮┕橹攸c環節，引入SMW工法樁。

3 工程地質條件

全方位地質勘察是順利推進施工作業的關鍵，施工單位深入現場，從地質、水文、周邊建(構)筑物等方面入手作綜合性勘察。所得結果表明，本項目難點在于施工深度范圍內分布多類性質各異的土層，具體作如下總結。

第1層雜填土：上部主要分布有三合土、灰土，表現出相對較高的密實度；下部分布大量具有松散特性的素填土。剩余區域則以雜填土居多，構成的土層結構偏松軟，分布部分碎石其含量約10%～30%，主要粒徑范圍為1.0～6.0 cm，少部分區域夾大塊石；中下部分布大量軟塑黏性土。此層底標高-0.51～3.63 m，不具備優良的地質性能表現。

第2層黏質粉土：頂部集中分布大量黃灰色粉質黏土，下部以灰色居多，其中摻雜部分云母碎屑，少部分區域有豐富的砂質粉土。該層底標高-10.93～-7.06 m，深基坑施工區域內厚度分布不均，為5.6～8.70 m。土層主要特點為中偏低壓縮性，在地質性能方面的表現較第1層有所改善但相對一般。

第3層粉質黏土：主要呈灰色、流塑狀，蘊含大量有機質，部分區域摻淤泥質粉質黏土，薄層0.2～5.0 cm。本層底標高-12.76～-9.38 m，厚度分布不均，主要為0.40～2.80 m。從地質性能方面來看本層土表現欠佳，伴隨較高的壓縮性。

第4層黏土：少部分區域含粉質黏土，主要呈黃灰色～灰色，狀態方面以可塑～硬塑為主。地層標高-23.25～-21.54 m，具有較為良好的地質性能表現。對于施工地層的部分土質類型及其在物理力學方面的表現，具體見表1。

表1 部分土質條件物理力學指標

注：表中指標為快剪指標，帶*為經驗值

4 基坑圍護和支撐體系

4.1 基坑圍護

深基坑工程量偏大，易受到地質、水文、外界環境等多方面因素干擾，要求支護側壁具有足夠穩定性，此處將其安全等級設為一級。根據現場施工情況計算場地附加荷載，經多方面考慮后取20 kPa。深基坑支護工作中選擇的是SMW工法樁的方式，以鋼筋混凝土為主要材料形成內支撐，基于水泥土的作用實現對被動區的增強處理。

SMW工法是深基坑施工的關鍵技術，在其指導下成樁。依據現場情況以及穩定性要求，樁距設為600 mm，有效長度37 m，為發揮出樁體作用，該結構入卵石層深度≥2 m。攪拌樁成型后向其中置入熱軋H型鋼，此構件長20.5～21 m，間距600 mm。

通常，在多方面因素作用下樁平面將存在不同程度的誤差，針對此問題提出誤差≤30 mm的要求；對于垂直度偏差應滿足≤0.5%的要求。合理控制樁的定位誤差可為后續施工創造良好條件，確保H型鋼沿指定位置插入，有助于增強樁體抗滲性能。H型鋼起吊安裝前需全面檢查其質量情況，表面不可殘留污漬，該處的減磨料分布做到各處均勻，厚度≤1mm。若存在減磨料土層掉塊等問題需及時將該部分鏟除并清理，再刷涂與原材料規格一致的涂料[2]。綜合H型鋼的規格、設備性能等因素確定合適插入時間，需在攪拌樁結束后的4h內完成。

4.2 水平支撐系統

深基坑施工中選用的是以鋼筋為原材料所構成的水平支撐系統，以腰梁和帽梁為主要結構，并配套輻射撐和2道環梁。基本要求為梁面標高-3.8500 m，所用材料為C20混凝土；橫梁截面1000 mm×800 mm，除此之外的各類梁截面加工均按照650 mm×700 mm的標準控制。遵循整體澆筑原則，精準定位H型鋼標高-7.55 m處，于該處通過焊接的方式設置牛腿懸挑腰梁。增設托板可實現對環梁結構的支撐，以提高水平支撐構件的穩定性[3]。

4.3 支撐柱系統

此系統具有很強的支撐作用，選擇鋼格構柱和φ800 mm灌注樁相結合的方式。嚴格控制灌注樁施工質量，要求其有效長度達37 m，為滿足穩定性要求置入卵石層深度至少達2 m。

做好灌注施工前的準備工作，經計算后確定該樁柱的具體安裝位置，要求平面誤差≤50 mm，垂直度誤差≤0.5%。通過增設護筒的方式可為后續施工提供基礎條件，并輔以泥漿護壁措施，相關準備工作落實到位有助于提高成孔、成樁質量。經驗表明，若泥漿護壁效果欠佳易導致樁體發生塌孔等質量問題，不利于支撐系統穩定性。關于鋼格構柱的設置，其產生的垂直度偏差也應滿足≤0.5%的要求。

4.4 工程實例應用

萬達城站施工中，主體圍護、出入口等相關配套結構施工中均選用SMW樁?？紤]現場施工條件，共選用4套設備，依據特定流程有序推進各環節施工作業：開挖導溝→設置機架移動→樁機定位→攪拌、提升、噴漿→重復攪拌下沉→重復提升→插入型鋼→施工結束→H型鋼回收、注漿。

(1)以設計圖紙為依據，利用全站儀測量確定控制點，于指定位置精確放出樁位，要求其平面偏差≤5 mm?；陂_挖的方式形成導向槽，將存留的地下障礙物清理干凈，以溝槽平面為基準，在其垂直向設置H型鋼，增設定位卡以免其發生偏移現象，此處共使用2根H型鋼。攪拌機就位，根據樁架垂直度情況進行靈活調整[4]。

(2)鉆桿標記是重要的前期準備工作，施工中應注重對樁長的控制。鉆桿下沉過程中注入水泥漿，要具有連續性與均勻性。SMW樁搭接方式對其整體穩定性具有較明顯的影響，基于攪拌樁單孔重復套鉆而完成。

(3)H型鋼各方面質量要達標，施工前均勻刷涂減摩劑，依據設計要求就位，在樁機的作用下實現對其位置的靈活調整，將其吊起后借助重力沿特定軌跡插入攪拌樁，或通過送樁錘外力作用而實現。完成結構施工作業后，通過頂板裝置的輔助作用將預先設置的H型鋼拔出，給予清理并保養，以便用于后續施工。

5 施工保證措施

(1)避免盲目施工行為，在施工前所有參建人員應全方位掌握現場情況，明確地質、水文等方面的特點，準確認知工程目標以及工藝方法，若存在地下障礙物則要得到及時的清理[5，6]。水泥漿拌制工作中可選擇普通硅酸鹽水泥，經試驗后確定配比，設置標準水箱以便實現對水灰比的精確控制，提高水泥漿攪拌均勻性，持續攪拌時間≥3 min，經過濾漿處理后應完全轉移至集料池中，給予持續性的攪拌，以免發生水泥離析現象。

(2)施工中，提升速度≤200 cm/min，各階段的注漿壓力均要維持在0.4～0.6 MPa，避免注漿中斷現象。樁結構間的咬合時間不可超過24 h，若超出該時間要求但依然未咬合，必須視實際情況采取補樁措施。H型鋼的插入時間應得到控制，結束攪拌樁施工后的30 min內插入較為合適，確保型鋼定位準確性，最大限度減小位置偏差。

6 結語

本項目中，深基坑施工的地質環境較為復雜，明顯加大了施工難度。基于對現場情況的分析提出了SMW工法樁的方案，在其作用下可確保鋼結構穩定性，深基坑施工安全狀況良好，且在減少成本、縮短工期等方面都具有較好的表現。簡言之，所提出的施工方法可為類似的基坑施工提供參考。