复杂周边环境下深基坑支护SMW工法的应用

金 芸 芸

(上海申元岩土工程有限公司，上海 200040)

复杂周边环境下深基坑支护SMW工法的应用

金 芸 芸

(上海申元岩土工程有限公司，上海 200040)

针对某工程复杂的周边环境及地质条件，提出采用SMW工法进行基坑支护的形式，并介绍了围护设计方案，阐述了基坑施工的要点，通过对基坑工程进行监测，表明施工过程中均满足变形控制要求，可供相关工程参考。

SMW工法，深基坑，环境保护，变形

SMW(Soil Mixing Wall)工法是指在套打一孔的三轴水泥土搅拌桩内插入H型钢补强材料，固化后形成具有受力与抗渗两种功能的复合围护墙体，当地下结构完成并回填完毕后，型钢可回收后重复使用，既经济节能，又不留下地下障碍物，具有良好的经济和社会效益。但相比灌注桩、地下连续墙等传统支护形式，其受力性能稍差些，因此在周边环境保护要求较高、开挖深度较大的深基坑工程中应用尚不广泛。近年来，国家不断提倡绿色建筑和节能环保，SMW工法的使用逐渐增多，推广应用该工艺也更有现实意义。

1 工程实例

1.1 工程概况

本工程位于上海市浦东新区，基坑东侧为中汾泾河道，围护桩中心线距离用地红线最近约4.4 m；南侧为成山路，路下有弱电、上水和燃气等市政管线，另有在建地铁13号线，围护桩中心线距离用地红线最近约5.6 m；西侧为杨高南路，围护桩中心线距离用地红线最近约7.4 m；北侧为4幢6层居民楼，其为1993年建造的砖混结构住宅，基础形式为混凝土条形基础，围护桩中心线距离用地红线最近约12 m。周边环境条件比较复杂，周边市政道路及地下管线、浅基础居民楼、河道驳岸等均为重点保护对象。

本工程上部建筑为1幢14层办公楼及3层商业裙房，下设2层地下室。结构类型为框架结构，工程桩为钻孔灌注桩。基坑开挖面积约10 100 m2，支护结构总延长米约418 m，开挖深度约7.5 m。基坑的安全等级及环境保护等级均为二级。综合考虑基坑规模、环境条件、工期要求等因素，本次基坑支护形式采用SMW工法结合一道钢筋混凝土水平支撑。

1.2 工程地质条件

根据本工程岩土工程勘察报告，拟建场地内的第③，④层均为淤泥质粘土软弱土层，属于饱和、流塑状态。为基坑主要影响土层，这两层土抗剪强度低，灵敏度偏高，具有触变性和流变性特点，是上海地区最为软弱的两个土层，同时也容易导致基坑围护体变形。基坑开挖涉及范围内的土层概况详见表1。

表1 各土层物理力学性质综合成果表

1.3 围护设计方案

基坑围护结构方案确定时应遵循以下原则：1)安全可靠；2)施工可行；3)技术先进；4)经济合理。根据以上原则，本工程结合了主体结构及场地特点，在保证安全的前提下，重点突出快(缩短工期)、省(节约造价)、易(方便施工)，采用板式围护体系和一道内支撑的围护体系。本基坑围护结构采用的SMW工法桩为φ850@600三轴水泥土搅拌桩，内插H700×300×13×24型钢，采用插一跳一的形式，集水井等落深坑处采用插二跳一，插入比为1∶1.25。基坑支护平面布置见图1。

1.4 围护结构变形计算

SMW工法桩围护墙采用规范推荐的竖向弹性地基梁结构计算，并根据瑞典条分法、朗肯主动土压力等理论对其剖面进行整体稳定性、抗隆起、抗倾覆等稳定性验算，以保证围护体的安全。土的c,φ值均采用勘察报告提供的直剪固快峰值指标，基坑外水、土压力分算，地下水位埋深为0.5 m，基坑周边地面超载取为q=20 kPa或按周边建筑物实际荷载考虑。经计算，围护体各稳定系数均满足规范要求，墙体最大位移为27.4 mm，墙体最大弯矩为741.5 kN·m/m，墙体最大剪力为201.1 kN/m。围护结构内力和位移包络图如图2所示。根据上述计算结果判断，本工程围护结构参数的选择，能满足二级基坑的变形控制要求(墙体最大位移小于37.5 mm)。

2 施工要点

本工程基坑面积较大，开挖深度深，且开挖面为淤泥质土，施工质量的控制是SMW工法围护变形的重点，本项目基坑围护施工的要点如下：

1)三轴搅拌桩施工。采用连续套接一孔施工，搭接形式为全断面套打。为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升的速度，搅拌下沉速度宜为0.5 m/min～1 m/min，提升速度宜为1 m/min～1.5 m/min，并保持匀速，临近保护对象时，搅拌下沉速度宜控制在0.5 m/min～0.8 m/min范围内，提升速度宜小于1 m/min。搅拌提升时不应使孔内产生负压造成周边地基沉降。

2)型钢的插入和焊接。H型钢穿过圈梁，定位误差应不大于±30 mm，垂直度不宜大于1/200。型钢必须在搅拌桩施工完毕后3 h内插入，插入前涂抹减摩材料，并有可靠措施保证型钢的插入深度。为确保型钢受力合理，要求单根型钢中的焊接接头不宜超过2个，且相邻型钢的焊接接头在竖向位置应相互错开大于1 m的距离。

3)内支撑系统施工。凿除型钢周围的水泥土，保证型钢露出500 mm，制作1 250 mm×800 mm的钢筋混凝土围檩。围檩在施工过程中禁止超挖，同时施工要分段完成，做到挖一段浇一段，靠近房屋及管线区域最好控制在10 m～20 m内。混凝土浇筑前，需在H型钢的接触处采用10 mm厚的泡沫板作隔离保护，以减少混凝土对H型钢拔除的影响。

4)H型钢的回收。根据本工程实际情况，地下室完工且外侧土方回填后进行围护H型钢拔除。型钢拔除时，为减小对周边建筑造成影响，拔型钢按拔一跳二的形式拔除，逐步释放土体应力，且型钢拔除后立即跟进型钢空隙的注浆施工，应避开交叉作业规划区域。

5)土方开挖。基坑开挖前应采用真空管井对基坑内土体进行分层预降水疏干，以加固坑内土体。挖土应遵循先撑后挖的原则分层、分块开挖。基坑内所有的深坑部位土体的开挖需在大面积垫层完成并达到设计强度要求后方可进行。开挖过程中，垫层随挖随浇，及垫层必须在见底后24 h内浇筑完成，且无垫层暴露面积不宜大于200 m2，以减小土体蠕变引起的变形，施工时需确保垫层的平整度、厚度。

3 监测分析

本基坑开挖面积及开挖深度较大，周边环境复杂，保护要求相对较高，为有效防范基坑工程施工对工程周边环境及基坑围护本身的危害，需采用有效的监测手段，对基坑围护体系和周围环境的变形情况进行监控，确保基坑及周边环境的安全。基坑施工期间的监测结果表明，各测斜点的累计最大水平位移为33.8 mm～38.3 mm，均在监测报警值范围以内。图3是选取的3号、6号测斜点所测土体位移随深度的变化情况，实测位移曲线和理论计算位移曲线基本吻合。3号孔位于基坑北侧靠近居民楼区;6号孔位于基坑南侧靠近成山路。支撑轴力有2个测点轴力为8 370 kN,7 347 kN，略超警戒值，但未超过支撑轴力设计值，现场未观测到裂缝等混凝土屈服破坏现象。中汾泾河道、周边房屋及工地围墙的位移均未超过报警值。南侧成山路上水管线局部观测点最终沉降超过报警限值，但整体呈下降趋势，属均匀沉降，故在安全范围内，未出现相关险情。从实测数据可看出本围护体系的设计与施工结合是成功的，围护体系是安全可靠的。

4 结语

1)在复杂周边环境下本基坑围护采用了SMW工法桩加一道混凝土水平支撑的围护体系，该围护结构受力明确，支撑系统简单。本工程在开挖后支护体系无明显偏斜、漏水现象发生，支护效果良好，较好的满足了设计要求，且型钢全部回收。同时坑外地表沉降较小，确保了基坑周边建筑物和管线的安全，说明SMW工法在本工程中的应用是成功的，可为以后此类基坑设计提供一个合理的安全度的把握。

2)与钻孔灌注桩比较，SMW工法桩构造简单，施工速度更快，无大量废弃泥浆产生，止水效果良好，基坑回填后，能将H型钢拔出回收，成本大幅降低。SMW工法桩的适应性较强，从本工程看，其不仅可在粉土、砂性土、粘土等土层中应用，在淤泥质土中效果也较好。虽然SMW工法对施工质量要求较高，但该工艺在技术经济和施工速度上的优势是显而易见的，同时H型钢的回收再利用满足节约环保和可持续发展的政策，因此SMW工法具有良好的应用前景。

[1] DG/T J08—61—2010，基坑工程技术规范[S].

[2] JGJ/T 199—2010，型钢水泥土搅拌墙技术规程[S].

[3] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2009:469-474.

[4] 梅英宝,范庆国,胡玉银.SMW工法在软土地区的应用[J].施工技术,2006(7):33-35.

On application of SMW construction method of deep foundation pit support under complicated surrounding environment

Jin Yunyun

(ShanghaiShenyuanGeotechncialEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200040,China)

According to the complicated surrounding environment and geological conditions of some project, the paper points out the forms for the foundation pit support by adopting SMW construction method, introduces the enclosure design scheme, illustrates the points for the foundation pit construction, supervises the foundation pit projects, and proves it meets the demands of the deformation control in the construction process, so as to provide related engineering reference.

SMW construction method, deep foundation pit, environmental protection, deformation

2014-11-29

金芸芸(1987- )，女，硕士，工程师

1009-6825(2015)04-0063-02

TU463

A