SMW工法樁在深基坑中的應(yīng)用及控制措施

吳子鑫

廣東省第一建筑工程有限公司 廣東 廣州 510010

前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化建設(shè)的快速發(fā)展，地下工程越來(lái)越多，開(kāi)發(fā)和利用地下空間的要求日顯重要。大量深基坑工程的出現(xiàn)，促進(jìn)了設(shè)計(jì)計(jì)算理論的提高和施工工藝的更新發(fā)展，SMW( Soil-cementMixedWall)工法便是一種新型的基坑支護(hù)技術(shù)。本文將從設(shè)計(jì)與施工兩方面，簡(jiǎn)要探討SMW工法樁在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用情況及相關(guān)控制措施，以期促進(jìn)該技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

1 關(guān)于SMW工法概述

SMW工法也稱勁性水泥土攪拌樁法，于1976年在日本問(wèn)世，主要應(yīng)用于軟土基坑圍護(hù)中。1993年通過(guò)技術(shù)引進(jìn)，SMW工法率先在上海得到應(yīng)用，經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展改良，該工法現(xiàn)已在我國(guó)中南部地區(qū)得到了普遍的應(yīng)用，廣泛用于地鐵基坑工程、市政建設(shè)工程、建筑基坑工程及海岸防滲工程等，成為目前國(guó)內(nèi)常規(guī)支護(hù)結(jié)構(gòu)形式之一。SMW工法施工原理為：通過(guò)多軸深層攪拌機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)深度將土體切散，同時(shí)從其鉆頭前端將水泥漿強(qiáng)化劑注入土體，并使之與原位土體反復(fù)混合攪拌，然后在水泥土未硬化之前插入 H型鋼作為應(yīng)力加強(qiáng)材料，直至水泥土硬結(jié)。在施工平面上，使用重復(fù)套打法進(jìn)行施工，使樁與樁之間重疊搭接，同時(shí)又由于插入的H型鋼的作用，使其在地下形成一個(gè)抗?jié)B性好、剛度大、強(qiáng)度高、能承受較大水平土壓力的地下連續(xù)壁體。其中插入的H型鋼，還能在地下結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后拔出回收再利用，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

2 關(guān)于 SMW工法設(shè)計(jì)要點(diǎn)

水泥土配合比的確定SMW工法樁設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，若水泥土配合比不當(dāng)，水泥用量過(guò)少可能導(dǎo)致水泥土強(qiáng)度不夠，過(guò)多既造成水泥浪費(fèi)且施工困難。水泥摻量必須由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，一般取泥土質(zhì)量的7%、9%、11%、13%、15%做試驗(yàn)。型鋼的入土深度可比水泥土攪拌樁入土深度稍小，主要由基坑抗隆起穩(wěn)定性、擋土墻的內(nèi)力、變形、型鋼拔出等條件決定；而水泥攪拌樁的入土深度要確保坑內(nèi)降水不影響基坑外環(huán)境，防止管涌及墻底隆起發(fā)生。

SMW工法設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮的內(nèi)力驗(yàn)算如下：

①基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性和抗?jié)B流或抗管涌穩(wěn)定性驗(yàn)算；②水泥土攪拌樁內(nèi)插H型鋼結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性；③水泥土攪拌樁內(nèi)插H型鋼結(jié)構(gòu)和地基的整體抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算；④水泥土攪拌樁的內(nèi)力和變形計(jì)算；⑤支撐與圍檁體系的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，變形和穩(wěn)定性計(jì)算；⑥支撐豎向立柱的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形和穩(wěn)定性計(jì)算；⑦支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面強(qiáng)度和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)與計(jì)算；⑧基坑外地表變形和土體移動(dòng)的驗(yàn)算；⑨基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算。為保證型鋼順利拔出回收，需進(jìn)行抗拔驗(yàn)算，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定型鋼最大抗拔力，且由于型鋼底端截面為一變剛度截面，還須校核水泥土的抗剪切強(qiáng)度。

3 關(guān)于 SMW工法施工要點(diǎn)

3.1 工藝流程

施工放樣→開(kāi)挖導(dǎo)溝、清除地面、地下障礙物→導(dǎo)向定位型鋼設(shè)置→三軸攪拌樁孔位定位→樁機(jī)就位、復(fù)核樁機(jī)水平和垂直度→拌制水泥漿液、開(kāi)啟空壓機(jī)、送漿至樁視攪拌及注漿→攪拌樁二噴四攪成型→H型鋼垂直起吊、定位→校核H型鋼垂直度→H型鋼準(zhǔn)確垂直插入攪拌樁→臨時(shí)固定→施工完畢→H型鋼起拔→H型鋼回收。

3.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）攪拌樁的制作

①與常規(guī)攪拌樁比較，要特別注重樁的間距和垂直度。施工中垂直度＜1%，以保證型鋼插打起拔順利，并保證墻體的防滲性能。

②樁機(jī)架行走線鋪設(shè)導(dǎo)木，樁機(jī)就位后檢查機(jī)架垂直度，確保樁垂直度不得超過(guò)0.5%，樁機(jī)上下誤差≯50 mm，樁徑偏差不超過(guò)1cm。施工過(guò)程中隨機(jī)對(duì)機(jī)座四周標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保機(jī)械處于水平狀態(tài)施工，同時(shí)用經(jīng)緯儀經(jīng)常對(duì)攪拌軸進(jìn)行垂直度復(fù)測(cè)，通過(guò)對(duì)機(jī)械的控制達(dá)到對(duì)樁體垂直度控制。

③漿液配比除滿足抗?jié)B和強(qiáng)度要求外，尚應(yīng)滿足型鋼插入順利等要求。施工中隨時(shí)抽查水泥漿液密度，每工作臺(tái)班不少于4次。

④在攪拌下沉及提升過(guò)程中，下沉速度一般為0.5～1.0m/min，下鉆過(guò)程注漿壓力一般1.5MPa～2.5Mpa。到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后提升復(fù)攪，提升速度一般為1～1.5m/min，以保證加固深度范圍內(nèi)均得到充分?jǐn)嚢琛?/p>

⑤按照三軸攪拌樁的施工工藝，三軸攪拌機(jī)在下鉆時(shí)，注漿的水泥用量占總數(shù)的70%～80%，而提升時(shí)為20%～30%。按照技術(shù)交底要求均勻、連續(xù)注入拌制好的水泥漿液，鉆桿提升完畢時(shí)，設(shè)計(jì)水泥漿液全部注完。

⑥做好樁與樁間搭接的工作。樁與樁搭接時(shí)間不應(yīng)大于24h；如超過(guò)24h，則在第二根樁施工時(shí)增加注漿量20%，同時(shí)減慢提升速度。如因相隔時(shí)間太長(zhǎng)致使第二根樁無(wú)法搭接，則在設(shè)計(jì)人員認(rèn)可下采取局部補(bǔ)樁或注漿措施。

（2）H型鋼的打拔

①H 型鋼涂減摩劑。涂減摩劑對(duì)H 型鋼拔出至關(guān)重要。因此，型鋼表面應(yīng)進(jìn)行除銹，并在干燥條件下涂抹減摩劑，搬運(yùn)使用應(yīng)防止碰撞和強(qiáng)力擦擠。且攪拌樁頂制作圍檁前，事先用泡沫板(或牛皮紙等可隔離材料)將型鋼包裹好進(jìn)行隔離，以利H型鋼的起拔回收。

②置放H 型鋼。制樁完畢后，攪拌機(jī)移位，用50t吊車H型鋼置人樁內(nèi)，置放過(guò)程中要嚴(yán)格按照導(dǎo)軌上的標(biāo)志，同時(shí)利用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在90°方向監(jiān)測(cè)H型鋼的垂直度，及時(shí)糾偏，找正，保證H 型鋼的垂直度要求。H 型鋼在自重作用下沉放，故對(duì)攪拌樁與H 型鋼沉放的間隔時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制。

③H型鋼的起拔回收?；踊炷两Y(jié)構(gòu)施工完， 基坑回填后，用專用引拔機(jī)配合履帶式吊車，拔出回收H型鋼。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，SMW工法樁在深基坑中廣泛推廣應(yīng)用，在滿足基坑支護(hù)的同時(shí)，還具有節(jié)約工期、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、無(wú)泥漿污染、低噪音、低振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，符合我國(guó)綠色施工，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。隨著SMW工法成樁設(shè)備、工藝的不斷完善和提高， SMW工法樁在深基坑應(yīng)用已逐漸普及，而在后續(xù)的工程應(yīng)用中，由于適用的基坑支護(hù)深度不斷加深、土層類型不斷增多，還可能出現(xiàn)更多問(wèn)題，為此，還需我們繼續(xù)與時(shí)俱進(jìn)、開(kāi)拓創(chuàng)新，在確保安全的前提下，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為國(guó)家建設(shè)服務(wù)。