雙排SMW 工法樁在某一工程中的應(yīng)用實踐①

邢玉芳，胡士兵，彭孔曙

(中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州310014)

城市建設(shè)中出現(xiàn)了越來越多的基坑工程，基坑周邊往往存在著各種地上、地下建筑物及重要管線，稍有不慎會引起嚴重后果.SMW 工法作為深基坑工程的一種圍護結(jié)構(gòu)，相比其他圍護形式，其具有占地小，無噪音、振動小、無泥漿和無污染等優(yōu)點［1－2］.雙排SMW 工法樁能將前后排樁作為整體承擔(dān)更大的水土壓力.另外，除了具有技術(shù)上的優(yōu)勢，其成本也比其它相應(yīng)的圍護結(jié)構(gòu)要低.

1 工程概況

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院濱江擴建項目位于杭州市濱江區(qū)，西北側(cè)為浙江省疾病預(yù)防控制中心，總建筑面積15.9 萬平方米，設(shè)地下室一層，擬采鉆孔樁基礎(chǔ)，整個基坑呈鏡像“L”型.

基坑開挖深度為6.00 ～7.60m，局部挖深為8.50m.地下水屬空隙型潛水，埋深為地表下1.5m左右，主要受大氣降水及區(qū)域性側(cè)向徑流補給，并隨季節(jié)性變化.

基坑開挖影響范圍內(nèi)土層如下:

①－1填土:黃灰色，濕，松散，含植物根莖，粘質(zhì)粉土性，層厚為0.5 ～3.00m，分場分布.

②－1粘質(zhì)粉土:黃灰色，濕，稍密，含少量云母碎屑.層厚0.8 ～3.00m，全場分布.

②－2粘質(zhì)粉土:黃灰，灰色，濕，稍密，含云母屑，干強度低，韌性低.層厚0.5 ～4.1m，全場分布.

②－3粘質(zhì)粉土:灰色，濕，中密，含云母屑，搖振反應(yīng)迅速，切面無光澤，干強度低，韌性低，局曾為砂質(zhì)粉土.層厚0.90 ～5.00m，全場分布.

②－4砂質(zhì)粉土:灰色，濕，稍密，含云母屑及貝殼屑，搖振反應(yīng)迅速，切面無光澤，干強度低，韌性低.層厚0.50 ～4.80m，局部分布.

②－5砂質(zhì)粉土:灰色，濕，中密，含云母屑，搖振反應(yīng)迅速，切面無光澤，干強度低，韌性低.層厚2.10 ～8.20m，全場分布.

②－6砂質(zhì)粉土:灰色，濕，稍密，含云母屑，搖振反應(yīng)迅速，切面無光澤，干強度低，韌性低.層厚.09～3.80m，局部分布.

各層土體的基本物理力學(xué)參數(shù)見表1 所示.

表1 基坑開挖影響范圍內(nèi)土體主要物理力學(xué)參數(shù)

2 基坑周邊環(huán)境

本工程呈鏡像“L”型，東側(cè)為擬建規(guī)劃支路及相鄰工程的二層臨時工棚;南側(cè)為平安路，西側(cè)南段為本項目的二期工程，西側(cè)北段為省疾病預(yù)防控制中心.總平面位置見圖1 所示.

圖1 本工程總平面圖

北面東段為濱盛路，北面西段為省疾病預(yù)防控制中心的理化實驗樓，濱盛路下埋有多種管線，有通信共同溝、煤氣管、污水管、雨水管、給水管及國防通信等，濱盛路下管線距離本工程地下室外墻最近約30m，距離較遠;北側(cè)西段省疾控中心的理化實驗樓前道路下埋有各種管線，最近的管線距離地下室外墻約4.0m，周邊管線情況見表2 所示.

圖2 雙排樁計算模型圖

圖3 雙排樁典型平面圖

表2 理化實驗樓前道路下管線資料表

3 工程特點

本工程的重點是北側(cè)西段，北側(cè)西段為省疾控中心的理化實驗樓(樁基礎(chǔ)，無地下室)，基坑邊線距離理化實驗樓較近，約13m，距用地紅線近3.5m，理化實驗樓前道路下埋有眾多管線，是本工程基坑圍護設(shè)計關(guān)注的重點.

該部位挖深為7.05m，開挖深度范圍內(nèi)為透水性好的粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土，綜合對比了以下方案:

(1)土釘墻加降水:整體穩(wěn)定沒問題，但變形和沉降均較大，易引起管線是沉降及變形.此部位管線多為硬質(zhì)材料，尤其是理化實驗樓的廢水管萬一出問題的話，將引起土壤污染;另外土釘墻存在超用地紅線的問題.因此土釘墻加降水風(fēng)險較大，不適合采用.

(2)圍護樁加角撐:為保護周邊環(huán)境，考慮基本不降水，而設(shè)置止水帷幕.但采用懸臂支護形式變形較大，且不經(jīng)濟;又因其他側(cè)均采用放坡型式，無法施加角撐，故圍護樁+角撐的型式也不適用.

(3)雙排樁:雙排樁可采用灌注樁雙排樁或SMW 工法樁雙排樁.根據(jù)現(xiàn)場場地，后排圍護樁軸心線距圍墻約1.04m，灌注樁施工場地稍顯不足;考慮到底板分塊施工，工期不長;最終采用雙排SMW 工法樁的支護形式，該種形式具有變形控制效果及截水性能好的特點，又造價經(jīng)濟，占地小，無噪音、振動小、無泥漿和無污染等優(yōu)點.

4 計算原理及模型

本工程粘質(zhì)粉土及砂質(zhì)粉土均較密實，考慮到直徑650mm 水泥土攪拌樁可能存在下鉆困難和攪拌不均勻的問題，因此采用直徑850mm 的三軸水泥土攪拌樁，內(nèi)插700×300×13×24 型鋼的支護形式.具體如下:雙排SMW 工法樁軸心線相距2.05m，內(nèi)插型鋼布置形式采用插一跳一型，前后排SMW 工法樁用連桿連接，坑底以下型鋼插入13m［3］.

雙排SMW 工法樁計算時采用剛性門架式的計算模式，后排樁根據(jù)分擔(dān)系數(shù)計算等效的開挖深度，詳計算模型圖2.前后排樁在樁材料的強度等級選取時，根據(jù)該地區(qū)三軸攪拌樁在粉土層中成樁質(zhì)量的經(jīng)驗，取28d 三軸攪拌樁強度為4.0MPa［4］.圍護結(jié)構(gòu)的平剖面見圖3 和圖4 所示.

圖4 雙排樁典型剖面圖

圖5 基坑北側(cè)凹處測斜孔深度～位移曲線圖

5 基坑監(jiān)測

5.1 監(jiān)測方法

為確保基坑周邊建筑物的安全，及時獲取基坑開挖過程中支護結(jié)構(gòu)和周圍土體的變形信息，本基坑四周設(shè)置了測斜孔、水位孔及沉降監(jiān)測點［5～6］.

北側(cè)西段部位設(shè)置了2 個測斜孔，理化實驗樓設(shè)4 個沉降測點;靠基坑一側(cè)路面設(shè)3 個沉降測點、地下污水管線設(shè)5 個沉降測點.

5.2 監(jiān)測資料分析

本工程按照分層分塊的原則，北側(cè)西段開挖時間為2011 年3 月17 日至2011 年6 月14 日，歷時約89 天.

(1)深層土體位移監(jiān)測

根據(jù)監(jiān)測資料，北側(cè)西段最大位移量為11.57mm，最大位移深度在地面以下7.0m 左右.該部位計算的最大位移為29.53mm，預(yù)警值為35mm，實際位移值遠小于計算值及預(yù)警值，說明該側(cè)基坑是安全可靠的.

對應(yīng)基坑西北側(cè)支護結(jié)構(gòu)剖面圖，其測斜孔(CX7)不同時間段的水平位移～深度曲線圖見圖5 所示.

(2)沉降監(jiān)測

基坑周邊沉降量隨基坑開挖深度的增加逐漸增大，隨著底板的澆筑和地下室的施工注漿減少并趨于穩(wěn)定.理化實驗樓設(shè)4 個沉降測點，最大沉降量為1.85mm;靠基坑一側(cè)路面設(shè)3 個沉降測點，最大沉降量為4.27mm;地下污水管線設(shè)5 個沉降測點，最大沉降量為6.29mm，均在安全范圍之內(nèi).

(3)水位監(jiān)測

因本工程四周沒用全封閉止水，因此該部位的水位受到了部位降水的影響，但總體該部位的水位比其它部位的水位要高1.0m，且該部位基坑外水位在各個階段都比較平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)突變現(xiàn)象.

6 結(jié) 語

本工程基坑局部周邊環(huán)境較敏感，西北側(cè)為理化實驗樓、道路、及道路下管線，對位移和沉降量要求嚴格;施工可用場地又較小，設(shè)計充分考慮各種情況大膽提出采用雙排SMW 工法樁.監(jiān)測資料顯示位移、沉降均較小，從而保證了構(gòu)筑物、道路、管線的安全和正常運行.

雙排SMW 工法樁不但具有成樁質(zhì)量可靠、剛度高、施工方便、防水效果好、對周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點，而且可縮短施工工期，降低造價，達到更好的支護效果.特別適于粘質(zhì)粉土或砂質(zhì)粉土中地下水位較高，周邊有管線、構(gòu)筑物等復(fù)雜環(huán)境的部位.

［1］ JGJ 120－2012 建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ 劉國彬，王衛(wèi)東.深基坑工程設(shè)計施工手冊［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2009:438－457.

［3］ JGJ/T199－2010 型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2010 年4 月.

［4］ 申永江，錨索雙排樁與剛架雙排樁的對比研究［J］.巖土力學(xué)2011(6):1838－1842.

［5］ 馮又全，楊敏，熊巨華.水泥土復(fù)合式圍護結(jié)構(gòu)的位移內(nèi)力計算與性狀分析［J］.巖土工程技術(shù)，1999(3):3－6.

［6］ 楊敏，熊巨華.水泥土圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與變形分析［A］.中國土木工程學(xué)會第八屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會議論文集［C］.1999 年.