基坑支護(hù)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(jià)低、剛度好、污染小和對(duì)周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于基坑支護(hù)工程。結(jié)合工程實(shí)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(qiáng)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(xiàng)目積累一定的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：SMW工法樁；基坑支護(hù)；水灰比；振動(dòng)錘；止水帷幕

1工程概況

東部新城3號(hào)社會(huì)保障房（東部3#地二期）位于福州倉(cāng)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?？偨ㄖ娣e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(chǎng)地現(xiàn)狀地面高程為2.62～6.28m，場(chǎng)地整平后高程約6.2m。場(chǎng)地東南角為荒地，地勢(shì)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(chǎng)地中有條小溪自西南往東北橫穿場(chǎng)地而過流入閩江，施工場(chǎng)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(tái)墊層底絕對(duì)標(biāo)高為1.5m，二層地下室承臺(tái)墊層底絕對(duì)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(hù)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(hù)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(jī)在樁位下沉切土達(dá)到設(shè)計(jì)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(bào)告可知，施工場(chǎng)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(jiān)硬，層厚3.70～10.70m。場(chǎng)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(bǔ)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(qiáng)，透水性中等。

4基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程1-1剖面、3-3剖面和5-5剖面基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用SMW工法樁+擴(kuò)孔錨桿的支護(hù)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(zhǎng)為19m。H型鋼的型號(hào)為HN700mm×300mm×13mm×24mm，長(zhǎng)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(zhǎng)度為18m，擴(kuò)孔為400mm，擴(kuò)孔段長(zhǎng)度為8000mm，錨入冠梁長(zhǎng)度為1000mm。基坑支護(hù)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(kuò)孔錨桿的支護(hù)型式，4-4剖面采用放坡支護(hù)，7-7剖面采用懸臂灌注樁+樁間高壓旋噴樁支護(hù)型式。

5工程施工難點(diǎn)

（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(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性提出更高的要求。（2）設(shè)計(jì)要求三軸攪拌樁28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.2MPa，因?yàn)樗嗤翉?qiáng)度自身的離散性較大，且深度越深強(qiáng)度越低。設(shè)計(jì)水泥漿水灰比為1.5～2.0，水灰比越大，水泥土強(qiáng)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(jī)由于自身的震動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)H型鋼能夠自重下沉，水泥漿水灰比設(shè)計(jì)為1.5～2.0，但是過大的水灰比導(dǎo)致水泥土強(qiáng)度難以滿足28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.2MPa的設(shè)計(jì)要求。SMW工法樁設(shè)計(jì)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(qiáng)度對(duì)基坑的加固作用[2]。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試樁及水泥土試驗(yàn)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(dòng)拌漿系統(tǒng)來制備水泥漿。水泥采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度為42.5。為了改善水泥漿的性能，摻入1%～3%膨潤(rùn)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(zhǎng)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(shí)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(jī)走機(jī)時(shí)震動(dòng)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(zhǎng)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(jī)就位后，量測(cè)機(jī)座四周標(biāo)高，保證樁機(jī)處于平穩(wěn)狀態(tài)。采用2臺(tái)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(cè)攪拌軸的垂直度，攪拌頭切土下沉到設(shè)計(jì)樁底高程時(shí)，應(yīng)重新量測(cè)攪拌軸的垂直度，確保垂直度偏差滿足設(shè)計(jì)要求。

6.5樁身水泥土強(qiáng)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(jì)高程時(shí)，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(jì)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(chǎng)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(shí)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(jìn)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(qiáng)度的均勻性。

6.6H型鋼下插就位

本工程H型鋼的長(zhǎng)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(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊接而成。H型鋼采用坡口雙面滿焊方式對(duì)接，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，相鄰兩根型鋼的接頭的錯(cuò)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(dòng)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(shí)插入H型鋼，避免時(shí)間過長(zhǎng)攪拌樁水泥土強(qiáng)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(cè)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(shí)現(xiàn)樁身垂直度補(bǔ)正和發(fā)揮SMW工法樁的優(yōu)勢(shì)。在施工出現(xiàn)間斷情況下形成的施工冷縫位置采取補(bǔ)打素樁的方法來確保止水效果[6]。圍護(hù)樁與素樁的搭接寬度宜為100mm。

7施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（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(cè)，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。（2）攪拌樁水泥漿水灰比為1.5，水泥漿采用自動(dòng)拌漿系統(tǒng)制備，摻入1%～3%膨潤(rùn)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(qiáng)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(tái)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(bǔ)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(chǎng)實(shí)際情況合理地確定水泥漿水灰比取值，確保樁身強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。采用振動(dòng)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(qiáng)施工工藝質(zhì)量控制，積極落實(shí)有效的質(zhì)量控制措施?；油练介_挖后，SMW工法樁支護(hù)體系未發(fā)現(xiàn)滲漏和流砂現(xiàn)象，基坑支護(hù)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)要求，樁身水泥土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，取得良好施工效果。

參考文獻(xiàn)

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作者：范國(guó)清 單位：福建璟榕工程建設(shè)發(fā)展有限公司