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摘要：結合工程實例，對SMW工法在復雜環境下深基坑圍護工程中的應用及其效果進行了詳細的介紹。內容涉及圍護結構沒計、鋼支撐設計、圍護結構施工要求和現場監測等。實踐證明，該工法經濟合理，安全適用，是深基坑圍護工程可采用的有效方法之一。...

SMW工法在復雜環境深基坑圍護工程中的應用

方崎琦1，祝銀祥2，紀芳1

(1．浙江省建設廳干部學校，浙江杭州310012；2．杭州浙大網新科技實業投資有限公司，浙江杭州310027)

1.工程概況

    擬建的余杭臨平南苑發展大廈工程為l5層框架結構，設1層地下室。基礎采用樁基，部分為鉆孔灌注樁，大部分為預制管樁。該工程設計±0.000標高相當于黃海高程5.950 m，基坑圍護設計取自然地坪相對標高為-0.900 m。根據結構設計圖紙，基底標高分別為-8.600、-7.000、-6.700 m和-6.000 m，因此基坑設計開挖深度分別為7.700、6.900、5.800 m和5.100 m。

2.周圍環境及工程地質條件

    該項目位于余杭區南苑街道，北臨世紀大道，東臨南大街。基坑東側距離用地紅線最近處約3.2 m，紅線外為南大街；南側圍護體已經在用地紅線上，同時該側還有一幢21層的高層建筑距離基坑邊約7 m；西側距離用地紅線最近處約2.6 m，紅線外為一變電所。該變電所周邊有2 m高的漿砌塊石圍墻，該圍墻距離基坑邊最近處約3.5 m；基坑北側距離用地紅線最近處約1.7 m，紅線外為世紀大道。

該大道下埋設有大量的重要市政管線，其中靠近基坑一側的7 m寬人行道下依次埋設有l2孔電纜管、 DN300供水管、煤氣管和DN800給水管，其中最近的電纜管距基坑邊約4.2 m，煤氣管距基坑邊約8.2 m(以上所指的距離均是從圍護體內邊算起)。綜合來看，本基坑周圍環境較為復雜，對基坑圍護的要求較高。

    根據工程勘察報告，場地開挖影響范圍內的土層分布及各土層主要物理力學指標見表1。

 

    該場地地下水屬孔隙潛水，勘察期間測得地下水位為地表下0.50～0.90 m，屬于弱透水層中的水，地層透水性較差。年水位變化幅度為0.50～1.50 um。3基坑圍護體系設計

    3.1圍護方案選擇

    綜合分析本工程的基坑形狀、面積、開挖深度、地質條件及周圍環境，該基坑具有如下幾個特點：①開挖深，挖深達7．7 Ill，故基坑開挖的影響范圍相應較大；②用地緊張，基坑周圍距用地紅線距離較近；③周邊環境比較復雜。東側和北側有道路和重要管線，西側有變電所及其圍墻均需要保護；④工程樁大部分為預制管樁，管樁有擠土效應且對變形比較敏感；⑤基坑平面尺寸較小，基坑的空間效應相對較好。

    綜上所述，采用帶撐式排樁墻結合止水帷幕可以較好的控制圍護結構變形，保證圍護體系的穩定，是比較適合本工程的圍護結構方式。但常用的鉆孔灌注樁加一排混凝土支撐，樁后采用水泥攪拌樁形成止水帷幕的圍護方式造價偏高，工期較長，且本工程施工面狹小，不利于樁基施工。因此考慮采用 SMW工法結合一道鋼支撐的圍護體系。在確保基礎和地下室施工安全的前提下，可方便施工，加快工程進度，降低工程造價

    SMW工法采用3Φ850@600三軸水泥攪拌樁，采用套接一孔法施工。相對普通的水泥攪拌樁，可以更好的保證搭接，止水擋淤的效果更好。攪拌樁內插H700×30×13×24型鋼作為圍護結構，根據基坑開挖的實際深度，型鋼采用插一跳一的形式。型鋼可在地下室結構施工至±0.000標高后拔出。因此SMW工法在保證安全的前提下具有較明顯的經濟性。圍護結構典型剖面圖(見圖l)。

    3.2鋼支撐設計

    對比鋼筋混凝土支撐與鋼管支撐，由于本工程平面尺寸相對較小，在保證圍護體系穩定和變形的前提下，鋼支撐具有施工速度快、拆撐方便、可施加預應力等優點。因此鋼支撐更適合本工程。

在支撐的平面布置方面，設計對工程中常用的幾種支撐形式進行了分析比較。最后確定采用對撐結合角撐的形式。這樣布置具有如下幾個優點：①對撐桿件受力明確，易于控制基坑變形；②由于本工程基坑平面尺寸小，采用鋼管支撐豎向立柱數量小；③基坑內的挖土空間較大，挖土施工方便。

    3.3基坑降排水措施 

    本工程采用3 q)850@600三軸水泥攪拌樁可以充分保證搭接，能夠有效地截斷基坑內外的水力連接。在基坑內采用自流深井降水，可以有效降低基坑內地下水位，為地下室施工創造干燥的施工環境。若局部范圍難以降至設計標高，可以采用增設深井或輔以明溝、集水坑方式排水。

    對于地表處的雨水和施工用水，采用地面排水溝截流，排入城市地下水管道的方法解決。具體做法是，在基坑周邊地面處設置貫通的地面排水溝，并在沿排水溝一定距離處設置集水井。將地面雨水、污水集中后，排入下水管網。

4.施工順序及主要施工技術

    4.1施工順序

    本工程基坑的施工應按如下順序進行：①場地普查及修整。查明地基淺層障礙物的種類、分布及深度，鄰近構筑物的結構類型及基礎形式等等，并對淺層障礙物進行清理以保證圍護樁成樁質量。場地地坪平整至-0.900標高。②施工圍護樁，包括打設水泥攪拌樁和插H型鋼。③當水泥攪拌樁達到強度后，進行第一階段土方開挖，挖土至壓頂梁底標高處。④施工壓頂梁，待壓頂梁達到80％強度后，挖土至鋼支撐底標高。⑤安裝鋼支撐并加預應力。⑥進行第三階段土方開挖，直至挖土坑底標高處。⑦施工地下室基礎底板，采用素混凝土或毛石混凝土填實基礎底板與圍護樁之間的空隙。⑧基礎底板施工結束并具有100％強度后，拆除水平內支撐，并繼續往上施工。⑨在外墻與圍護樁間素土回填密實后方可拔除H型鋼，型鋼拔除后應采用灌漿的方式及時回填空隙以保證基坑周邊環境的安全。

    4.2施工技術要求

    基坑土方開挖應嚴格按以下要求進行：①施工過程中嚴格控制基坑邊超載，基坑四周lo m范圍內施工堆載不超過l5 kPa，施工車輛按照指定的路線和位置行駛、停放。②挖土過程中嚴格保護壓頂梁、支撐及立柱，嚴格控制超挖。③基坑先開挖至底板底標高后，再分批開挖出承臺及地梁位置。距基坑底30 cm土方以及承臺采用人工開挖。④基坑底挖出后，盡快施工基礎墊層，確保坑底無墊層時間不超過48 h；并盡早施工地下室底板，縮短基坑暴露時間。⑤結合后澆帶位置分塊分層進行土方開挖，縮短基坑全面暴露時間。⑥土方開挖過程中注意控制土坡的高差(不宜大于2.0 m)和坡度，防止坑內土體滑坡。⑦在基坑開挖過程中注意觀察止水帷幕滲漏情況。

    降水工作應在開挖前兩周啟動，現場應保證雙路供電或備有發電機。基坑降水一旦啟動，不得中斷，保證土方開挖面在地下水位0.5 m以上。降水應嚴格按照有關規范的規定進行，做到出水常清。

    4.3應急措施

    基坑開挖前應在現場準備一定數量的應急鋼管、型鋼等，發現異情后可采取卸土、回填、設臨時支撐等應急措施。

    若發現開挖土方后圍護結構水平位移超過警戒值，或支撐局部出現險情，應立即增加臨時鋼支撐，條件許可的情況下可采取坑外卸土，必要時采取回填采用坑內砂包反壓措施。

    如基坑降水困難，可采用增加輕型井點或增設深井等方法處理。

5.基坑監測及成果分析

    5.1監測內容

    為確保基坑施工的安全和順利進行，在整個施工過程中應進行實時監測，做到動態管理和信息化施工。根據眾多深基坑施工的工程經驗，只有通過現場監測，才能及時獲得基坑開挖過程中圍護結構及其周圍土體的受力和變形情況，掌握基坑開挖對周圍環境的影響，并據此調整施工措施，保證周邊環境絕對安全。

    本基坑的監測內容為：①周圍環境監測：周圍建筑物和道路的路面沉降、裂縫的產生與發展等；②基坑開挖過程中圍護體周邊深層土體的水平位移監測(測斜管監測)。圍護體最大水平位移警戒值為50 mm，位移變化速率警戒值為3 mm／d。③地下水位變化監測(水位管監測)。地下水位變化警戒值為800 mm／d。④支撐軸力監測，支撐軸力最大控制值為4000 kN。

    基坑工程監測須交由專業的監測隊伍進行。在基坑開挖期間應每天進行監測，并及時整理、反饋，以便及時分析處理。

    5.2監測結果

    5.2.1水平位移監測結果根據基坑監測方案，在靠近基坑圍護體的四周共設置5只深層土體水平位移監測孔，孔深241T1，各監測孑L的最大深層土體水平位移(見表2)。根據表2可知，SMW工法結合一道鋼支撐可以有效地控制圍護體的水平位移，保證周邊環境的安全。

    5.2.2地下水位監測結果根據基坑監測方案，在靠近基坑圍護體的四周共設置5只水位監測孔，孔深15 m。開挖期間坑外各水位監測點的地下水位變化范圍在0.90～2.5 m，日水位變化幅度在0.01～0.20 m，滿足設計要求，證明兼作止水帷幕的三軸攪拌樁具有比普通水泥攪拌樁更好的搭接性，能夠有效切斷基坑內外水力連接，在坑內降水的同時維持坑外地下水位，減少對周圍環境的影響，可充分保證基坑周圍的建筑物、道路及地下管線的安全和正常使用。

    5.2.3支撐軸力監測結果根據基坑監測方案，在水平對撐上各布置一組支撐軸力監測點，共計兩組。監測結果顯示，在開挖期間支撐軸力最大值分別為660 kN和754 kN，均小于設計方案的警戒值，說明圍護結構的支撐體系處于安全狀態。

6.結  語

    施工過程及監測數據表明：本基坑采用SMW工法結合一道鋼支撐相結合的圍護方案是比較經濟合理的，圍護結構的設計和施工是成功的。該工法既保證了地下室的順利施工，又保證了周圍建筑物、道路及地下管線的安全和正常使用，可供相似工程借鑒。   

參考文獻：

[1]龔曉南．深基坑工程設計施工手冊[M]．北京：中國建筑工業出版社，l998．

[2]浙江省建筑設計研究院．臨平南苑發展大廈基坑圍護設計計算說明[R]．2006．

[3]DGJ08—116-2005，型鋼水泥土攪拌樁技術規程[S]．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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