基坑支護工程SMW工法樁應(yīng)用

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摘要：SMW工法樁具有止水性高、造價低、剛度好、污染小和對周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于基坑支護工程。結(jié)合工程實例，從水泥漿制備、導(dǎo)向軌型鋼定位、攪拌樁垂直度控制、樁身水泥土強度均勻控制、H型鋼下插到位和轉(zhuǎn)角處攪拌樁搭接施工等方面詳細(xì)闡述與分析了smw工法樁關(guān)鍵施工技術(shù)，為類似項目積累一定的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：SMW工法樁；基坑支護；水灰比；振動錘；止水帷幕

1工程概況

東部新城3號社會保障房（東部3#地二期）位于福州倉山區(qū)城門鎮(zhèn)下洋村，由19棟高層住宅樓、幼兒園和門衛(wèi)室組成。總建筑面積為319738.97m2，其中地上總建筑面積為235264.82m2，地下建筑面積為84474.15m2。1#、4#、5#、8#、16#和18#樓均為地上24層，2#、3#、6#、7#和17#樓均為地上28層，9#和14#樓均為地上23層，10#、11#、15#和19#樓均為地上18層，12#和13#樓均為地上21層，幼兒園為地上3層，門衛(wèi)室為地上1層。除了7#、8#、13#和14#樓的地下室為2層，其余均為地下1層，結(jié)構(gòu)形式為框剪結(jié)構(gòu)。施工場地現(xiàn)狀地面高程為2.62～6.28m，場地整平后高程約6.2m。場地東南角為荒地，地勢平坦，西側(cè)為水泥混凝土路，南部緊鄰下洋新苑小區(qū)（11層框架安置房），北部為1～4層的廠房和民房。場地中有條小溪自西南往東北橫穿場地而過流入閩江，施工場地距離閩江約700m。本工程±0.00為羅零高程8.3m，一層地下室承臺墊層底絕對標(biāo)高為1.5m，二層地下室承臺墊層底絕對標(biāo)高為-2.20m，基坑開挖深度為3.7～7.6m。根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境和開挖深度等情況，基坑支護采用灌注樁、SMW工法樁、高壓旋噴樁、三軸攪拌樁、錨桿以及放坡支護等多種形式。

2SMW工法樁工藝原理

SMW工法樁是指采用多軸攪拌機在樁位下沉切土達(dá)到設(shè)計高程，水泥漿通過攪拌頭注入周邊土體，利用攪拌頭充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬蓴嚢铇叮捎靡欢ǖ倪B接方式重復(fù)套打施工，形成類似地下連續(xù)墻的止水帷幕[1]。在攪拌樁水泥土凝固之前插入H型鋼形成勁性復(fù)合結(jié)構(gòu)，水泥土凝固后形成連續(xù)無縫和具有一定剛度的型鋼水泥土攪拌墻。

3工程地質(zhì)條件

由巖土工程勘察報告可知，施工場地土層自上而下分別為：①雜填土，欠固結(jié)，呈松散狀態(tài)，層厚0.40～1.30m；②淤泥夾砂，高壓縮性，含有少量粉砂，層厚2.10～8.50m；③粉砂夾淤泥質(zhì)土，粉砂含量約85%，局部含有淤泥質(zhì)土，呈稍密～中密狀態(tài)，層厚8.60～25.10m；④中風(fēng)化花崗巖，巖土較完整，塊狀結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)堅硬，層厚3.70～10.70m。場地內(nèi)地下水主要來自大氣降水、小溪及周邊含水層的側(cè)向徑流補給，初見水位埋深為1.0～2.1m，粉砂夾淤泥質(zhì)土層的富水性強，透水性中等。

4基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

本工程1-1剖面、3-3剖面和5-5剖面基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計采用SMW工法樁+擴孔錨桿的支護型式，三軸水泥攪拌樁的樁徑為850mm，間距為600mm，搭接寬度為250mm，樁長為19m。H型鋼的型號為HN700mm×300mm×13mm×24mm，長度為18m，布設(shè)間距為1200mm，采用插一跳一的布設(shè)方式。錨桿采用1根直徑為25mm的螺紋鋼，長度為18m，擴孔為400mm，擴孔段長度為8000mm，錨入冠梁長度為1000mm。基坑支護示意圖如圖1所示。2-2剖面、6-6基坑剖面采用三軸攪拌樁重力式擋墻+擴孔錨桿的支護型式，4-4剖面采用放坡支護，7-7剖面采用懸臂灌注樁+樁間高壓旋噴樁支護型式。

5工程施工難點

（1）基坑底基本處于粉砂夾淤泥質(zhì)土層，基坑外部的地下水位比基坑內(nèi)部水位高，基坑底位置容易出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，對圍護結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性提出更高的要求。（2）設(shè)計要求三軸攪拌樁28d無側(cè)限抗壓強度≥1.2MPa，因為水泥土強度自身的離散性較大，且深度越深強度越低。設(shè)計水泥漿水灰比為1.5～2.0，水灰比越大，水泥土強度越低，外溢水泥土處理成本越高。如何選擇合適的水灰比顯得十分重要。（3）步履式三軸攪拌樁機由于自身的震動性，容易造成導(dǎo)向軌型鋼的偏移，需要采取一定加固措施。（4）由于地質(zhì)條件的不均勻性，攪拌樁施工時樁身的均勻性難以得到保證。攪拌樁樁身垂直度控制將決定H型鋼插拔順利施工，應(yīng)采取一定措施來保證樁體的垂直度。

6SMW工法樁關(guān)鍵施工技術(shù)

6.1SMW工法樁施工工藝

6.2水泥漿制備

為了實現(xiàn)H型鋼能夠自重下沉，水泥漿水灰比設(shè)計為1.5～2.0，但是過大的水灰比導(dǎo)致水泥土強度難以滿足28d無側(cè)限抗壓強度≥1.2MPa的設(shè)計要求。SMW工法樁設(shè)計理論中，基坑外圍土體的側(cè)壓力主要由H型鋼來承擔(dān)，而攪拌樁只是起到止水作用，忽視攪拌樁樁身的強度對基坑的加固作用[2]。經(jīng)過現(xiàn)場試樁及水泥土試驗來確定不同工況下水泥漿水灰比的取值。本工程攪拌樁水泥漿水灰比取值為1.5。為了提高水泥漿制備的質(zhì)量穩(wěn)定性，本工程采用自動拌漿系統(tǒng)來制備水泥漿。水泥采用普通硅酸鹽水泥，強度為42.5。為了改善水泥漿的性能，摻入1%～3%膨潤土[3]。水泥漿應(yīng)攪拌充分與均勻，水泥漿不得出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

6.3導(dǎo)向軌型鋼定位

導(dǎo)溝開挖后，在導(dǎo)溝橫向位置布設(shè)2根導(dǎo)向軌型鋼，規(guī)格為200mm×200mm，長度為2.5m。經(jīng)過調(diào)查及查閱相關(guān)資料可知，型鋼布設(shè)間距為7m時導(dǎo)向軌的穩(wěn)定性最佳。為了確保導(dǎo)向軌在步履式多軸攪拌樁機走機時震動下不出現(xiàn)偏移，在型鋼的兩側(cè)預(yù)埋鋼釬并焊接牢固，該措施能夠有效確保導(dǎo)向軌型鋼定位的穩(wěn)定性。在導(dǎo)溝縱向位置布設(shè)2根定位型鋼，規(guī)格為300mm×300mm，長度為12m。通過焊接形式將上下定位型鋼連接牢固，確保導(dǎo)向軌定位的準(zhǔn)確性。按照間距為1200mm設(shè)置H型鋼插入的定位卡，確保H型鋼準(zhǔn)確下插。

6.4攪拌樁垂直度控制

三軸攪拌樁機就位后，量測機座四周標(biāo)高，保證樁機處于平穩(wěn)狀態(tài)。采用2臺經(jīng)緯儀校正攪拌軸的垂直度，使得垂直度偏差≤0.5%。攪拌樁施工過程中經(jīng)常復(fù)測攪拌軸的垂直度，攪拌頭切土下沉到設(shè)計樁底高程時，應(yīng)重新量測攪拌軸的垂直度，確保垂直度偏差滿足設(shè)計要求。

6.5樁身水泥土強度均勻控制

攪拌樁采用“兩噴兩攪”施工工藝，攪拌頭下沉速度為0.8m/min，待攪拌頭達(dá)到設(shè)計高程時，開啟灰漿泵，原位噴漿攪拌1～2min，再勻速攪拌提升，攪拌頭提升速度為1m/min，達(dá)到樁頂設(shè)計高程后停止噴漿再次攪拌切土下沉，再次勻速提升。水泥漿水灰比嚴(yán)格按照擬定取值方案執(zhí)行，水泥摻量為20%。灰漿泵的壓力為0.4～0.6MPa，水泥漿泵送流量應(yīng)穩(wěn)定，確保水泥摻量穩(wěn)定性。在噴漿過程中不得出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象，施工現(xiàn)場應(yīng)準(zhǔn)備好備用電源，輸漿管道應(yīng)暢通無阻。假如出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象，恢復(fù)噴漿時應(yīng)將攪拌頭下沉0.5m后再攪拌噴漿提升[4]。兩次噴漿量分別按照60%和40%進行控制，樁頂位置應(yīng)重復(fù)攪拌噴漿，確保樁頂水泥土的質(zhì)量。攪拌樁施工過程中，施工管理人員應(yīng)加大巡查力度，水泥土應(yīng)攪拌充分和均勻，確保加固范圍內(nèi)樁身水泥土強度的均勻性。

6.6H型鋼下插就位

本工程H型鋼的長度為18m，由租賃單位在制作廠分段加工，H型鋼表面應(yīng)順直無銹跡，運至現(xiàn)場拼裝焊接而成。H型鋼采用坡口雙面滿焊方式對接，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)，相鄰兩根型鋼的接頭的錯開距離≥1m。為了減少H型鋼與水泥土之間的摩阻力，在H型鋼上涂抹減摩劑2遍，涂抹厚度為2～3mm。本工程采用振動錘輔助H型鋼下插入攪拌樁。在H型鋼插入之前，在定位卡周邊采用橡膠皮包裹，避免H型鋼上的減摩劑受損[5]。H型鋼插入前應(yīng)校正定位卡的平面位置，確保H型鋼中心與樁位中心一致。攪拌樁施工完成30min內(nèi)應(yīng)及時插入H型鋼，避免時間過長攪拌樁水泥土強度升高導(dǎo)致H型鋼難以下插的現(xiàn)象發(fā)生。H型鋼的頂高程采用水準(zhǔn)儀量測和復(fù)核，保證H型鋼下插后頂高程保持一致。H型鋼就位后采用吊筋與定位卡固定牢固。

6.7轉(zhuǎn)角處攪拌樁搭接施工

三軸攪拌樁的搭接施工采用套打法，常規(guī)做法為跳槽式雙孔全套復(fù)攪式成樁，如圖3所示。在基坑轉(zhuǎn)角位置如果還采用常規(guī)做法成樁，容易造成轉(zhuǎn)角樁連接不當(dāng)，從而失去止水和擋土的作用。轉(zhuǎn)角位置的攪拌樁搭接施工應(yīng)采用單側(cè)擠壓式成樁，如圖4所示，從而實現(xiàn)樁身垂直度補正和發(fā)揮SMW工法樁的優(yōu)勢。在施工出現(xiàn)間斷情況下形成的施工冷縫位置采取補打素樁的方法來確保止水效果[6]。圍護樁與素樁的搭接寬度宜為100mm。

7施工質(zhì)量控制要點

（1）水泥和型鋼等原材料的質(zhì)保資料應(yīng)齊全，按照規(guī)定抽樣送檢檢測，檢測結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計要求。（2）攪拌樁水泥漿水灰比為1.5，水泥漿采用自動拌漿系統(tǒng)制備，摻入1%～3%膨潤土。（3）三軸攪拌樁的施工工藝為“兩噴兩攪”，水泥摻量為20%，噴漿壓力為0.4～0.6MPa，下沉速度為0.8m/min，提升速度為1m/min，樁身水泥土強度應(yīng)均勻。（4）攪拌樁的垂直度偏差≤0.5%，施工過程中采用2臺經(jīng)緯儀反復(fù)校正攪拌樁垂直度。（5）導(dǎo)溝上橫向布置的型鋼間距為7m，預(yù)埋鋼釬焊接加固，確保定位型鋼的穩(wěn)定性。（6）壓漿過程不得出現(xiàn)間斷現(xiàn)象，壓漿間斷則應(yīng)將攪拌頭下沉至斷漿面以下0.5m，確保攪拌樁的連續(xù)性與均勻性。（7）轉(zhuǎn)角位置攪拌樁的搭接施工采用單側(cè)擠壓式成樁，在施工冷縫位置采用補打素樁的方法來保證止水帷幕的連續(xù)性與完整性。

8結(jié)束語

本工程SMW工法樁施工過程中，合理地布設(shè)定位型鋼的間距，采用鋼釬焊接加固，有效保證攪拌樁和H型鋼定位的準(zhǔn)確性。根據(jù)現(xiàn)場實際情況合理地確定水泥漿水灰比取值，確保樁身強度滿足設(shè)計要求。采用振動錘輔助下沉H型鋼，施工效率大幅提高，型鋼就位后整齊美觀。加強施工工藝質(zhì)量控制，積極落實有效的質(zhì)量控制措施。基坑土方開挖后，SMW工法樁支護體系未發(fā)現(xiàn)滲漏和流砂現(xiàn)象，基坑支護各項監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足設(shè)計要求，樁身水泥土強度滿足設(shè)計要求，取得良好施工效果。

參考文獻

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作者：范國清 單位：福建璟榕工程建設(shè)發(fā)展有限公司