SMW工法桩围护结构在围垦土质地区的应用及注意事项

刘东倚

【摘要】本文详细介绍了在围垦土质条件下深大基坑使用SMW工法桩的应用，同时从该区域的特点出发，将需要注意的监测、地下水控制、坑底土体加固等事项表述清楚，对沿海、沿江、沿河区域的围垦土建基坑施工有一定的借鉴意义。

【关键词】基坑工程;SMW工法;围垦地质;钢混混合支撑

围垦区域的发展起始于农业，继而以开阔平整的土地成为杭州区域工业集聚中心，厂房林立、大型工厂及高科技实验室密布，使得整个大江东区域的土建发展离不开围垦土质的影响。本文以杭州钱塘新区某土建厂房施工场地为例，因业主使用需要，需开挖一个深6.7m，平面尺寸为75m×67m的深基坑地下室，经设计研判，计划采用SMW工法桩围护结构。该施工场地位于杭州市钱塘新区大江东产业集聚区内，该区域均为围垦滩涂填筑，滩涂围垦区域土質有土质软、含水量大、压缩性高等特点，70%的土质为沙质土或淤泥质土，对围护桩墙、组合支撑的安全稳定性有极高的要求。

1.SMW工法桩的应用及注意事项

受工程造价的影响，该区域采用SMW工法桩的维护形式，理论上可以采用刚度更大、更安全、目前使用较广的地下连续墙结构式，但造价较高，业主难以接受。SMW工法桩的应用目前已经非常成熟，具有强度大、止水性好、内插的工字型钢可以反复使用，经济性好等特点，在上海地区应用得十分广泛，但在围垦区域的实践中可借鉴的工程较少，所以，在摸着石头过河的情况下施工首先需要注意的是研判地下土层土质的情况，在准备十分充分后，再进行施工，切不可盲目按照施工组织设计抢工。本工程在实际应用中利用三轴旋转切削设备（1000mm）就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的水泥土搅拌墙，最后再用隔一插一的形式插入型钢（H型钢），形成一种劲性的复合围护结构[1]（围垦土质下SMW工法施工流程见图1）。

施工过程中的坑外土体加固应注重增加围护结构的支撑和刚度、增加围护结构的入土深度、加固基坑内的被动土体、减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖后未及时支撑的暴露时间（这一点在围垦区域应用十分有效）及通过调整围护结构深度及降水井布置来控制降水对环境变形的影响。

注意事项：

（1）搅拌桩28d无侧限抗压强度试验也尤为重要，是检验围护桩墙承担被动土压的主要试验，必须符合设计要求;

（2）水泥本工程采用强度等级P·O 42.5的普通硅酸盐水泥，材料用量和水胶比必须结合围垦区域的土质条件和机械性能等指标通过试验确定。在围垦区域（本工程大多数为淤泥质土）这种比较软弱的土中，钻进速度较慢时，水泥的用量应适当提高;

（3）及时施做围檩和冠梁、腰梁，并养护到位。

2.施工过程中的监测

在围垦区域施工，监测工作十分重要，要根据监测数值指导施工，根据基坑工程监控测量项目要求，一级基坑的监测项目主要有以下几项：

（1）围护墙顶水平位移;

（2）墙顶竖向位移;

（3）围护墙深层水平位移;

（4）土体深层水平位移;

（5）立柱竖向位移;

（6）墙后地表竖向位移;

（7）支撑内力;

（8）周围建（构）筑物倾斜;

（9）周围建（构）筑物裂缝;

（10）地下管线变形;

（11）地下水位情况。

在实际监测中，建议在围垦区域这种特殊土质中加测围护墙体内力、土压力及空隙水压力（其他围护形式可酌情监测）三项。

注意事项：

（1）在监测进行中应加强围护结构（支护结构成型质量、围护结构裂缝及渗水、墙后土体裂缝、沉陷及滑移、基坑涌土、管涌等问题，在围垦区域尤其要重视坑内流砂的监测巡视）巡视检查;

（2）加强周边环境检查（尤其重点检查周边道路的裂缝及沉陷情况）;

（3）在实际检测中应做好基准点、测点的保护工作，检查有无影响观测工作的障碍物;

（4）监控测量工作的报警值应以监控测量项目的累计变化量和变化速率值控制，并根据设计单位确定的报警值严格贯彻报警制度[2]。

3.型钢拔出工序的注意事项

型钢拔出工作在SMW工法桩的施工中尤为重要，是体现该工法经济型的核心工作，但就目前应用的情况看，拔出率忽高忽低很不稳定，该工程在进场开工前就将工字型钢拔出工作作为质量控制重难点来进行深入研究与探讨，结合以前的施工经验来看，型钢拔出的问题节点主要在以下几个方面：

（1）型钢在插入时不够垂直，存在斜插的情况;

（2）型钢拔出时静力变化，导致型钢弯曲变形;

（3）减磨材料质量问题或插入时减磨材料施工粗糙有遗漏。

针对以上三个主要问题，建议从如下几个方面入手：

（1）型钢的拔出工作是一个从开始就需要监控管理的工作，从型钢购入（转场）时开始，到拔出后结束，贯穿了全过程，所以型钢的插入作为第一步十分重要，型钢插入要保证地基的牢固、平顺，不可倾斜;

（2）型钢拔出和插入设备必须在作业前进行检测，不合格的设备宁可不用，型钢插入和拔出作业时要进行试插试拔;

（3）严格管理减磨材料施工，落实专人专检，严控原材料质量。确保减磨材料的插入拔出时不被破坏。

4.开挖过程中的其他注意事项

4.1开挖

围垦区域土层含水量大，对开挖扰动的要求高，本工程采用混凝土+钢管支撑的混合支撑模式，也是在满足工期、造价要求的同时控制基坑变形及沉隆。基坑的开挖和正常的明挖法没有区别，但在该种土质下要尤其注意施工荷载对坑边土体的扰动，使土体抗剪强度下降。必须做到随挖随撑、先撑后挖。

4.2支撑

基坑内的第一道支撑采用了钢筋混凝土支撑，理由是，围垦区域的土质差、地下水位高、基坑围护结构顶部变形大;混凝土刚性支撑具备刚度大、变形小、可承受拉应力大、整体能力强，地面施工方便，后期拆除时也比较方便。以下用钢管支撑，主要的原因是，经过验算，下部区域的土体的侧压力较小，从工程进度的角度出发，钢支撑能快速完成支撑，安拆方便，可以周转使用，并能施加预应力支撑结构建立的时间较快，对减少基坑土体暴露时间、满足进度要求、减少隐患、控制成本等方面都十分有利。混凝土结构支撑开挖深度小，在SMW工法桩养护周期内即可施工[3]。

4.3降水

坑内降水采用多级真空井点、环形布置，区域内还需另外配置集水井、抽水泵及备用电源，并严格控制相关尺寸井管至坑壁不应小于1.5m，井点间距控制在0.8m左右，积水总管标高尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.25%～ 0.5%的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。本工程在井点管钻进时采用了泥浆钻进的形式，钻进后孔壁与井管之间的滤料应填充密实、均匀，采用中粗砂，并用黏土封堵滤料上方，封堵至地面标高必须大于1m。

4.4堆载

在施工及开挖过程中严控坑顶堆载，对动载应控制在2m外，堆载应远离基坑一侧，嚴禁扰动被动区域土体。

5.结语

SMW工法桩的施工优点不言自明，具有很好的发展前景，但遇到软土地质时会出现较大的变形，在基坑施工中，通过加强监测，及时土体加固等方法可以充分避免这种情况的发生。在围垦土质下的试探性、前瞻性的探索对SMW工法的适应性及这种工法的推广都有重要的意义，通过对施工中注意事项的总结，为这种工法在围垦地质下的应用指明了方向，对同类工程具有借鉴意义。

参考文献

[1]花海南，陈熙，赵全志，吴光辉，潘娜娜.钢管注浆法与堆压法相结合的堵水技术在基坑堵漏中的应用[J].  建筑技术开发. 2017（24）

[2] 江云旭. SMW工法在天际大厦深基坑中的应用[J]. 中国高新技术企业. 2008（05）

[3]戚胜辉，钮宏，卫道进. SMW支护结构的原理及应用[J].  浙江交通职业技术学院学报. 2005（04）

（作者单位：杭州大江东城市设施管养有限公司）

【中图分类号】TU753.3

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）09-0110-02