完善SMW工法施工工藝

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基坑圍護的方式多種多樣，各有千秋，在眾多圍護方法中，SMW工法以其適用性強、圍護成本相對低、施工周期短而倍受關(guān)注。
    我公司承建的上海兆豐嘉園高層住宅緊鄰中山公園西側(cè)與公園僅一墻之隔，南側(cè)是地鐵二號線中山公園站及人防商場，西臨匯川路，工程建筑面積近10.2萬平方米、建筑為地上34層、地下1層，基坑開挖面積1.2萬平方米，坑內(nèi)平均挖深8.1米、工程造價1.6億元。該基坑的圍護設(shè)計由同濟大學擔當，設(shè)計要求基坑圍護采用SMW工法進行施工。
    常規(guī)基坑施工，當挖深在5-10米時，采用的是雙排攪拌樁做防滲帷幕，再加一排鉆孔灌注樁擋土，開挖時根據(jù)挖深再架設(shè)內(nèi)支撐。這種圍護方式受力合理，能有效增加滲徑長度，擋土及止水效果明顯。但因有兩排攪拌樁和一排鉆孔灌注樁，所以成本較高，且施工周期較長，施工現(xiàn)場泥漿量較大，必須有相對較大的場地來進行安排布置。而SMW工法因其同樣施工攪拌樁，因此抗?jié)B效果能滿足要求，且對現(xiàn)場場地要求低，在攪拌樁內(nèi)插入型鋼后，使墻體同樣具有一定的剛性。與常規(guī)方法相比，成本可大幅度降低，適應性更廣。施工時型鋼在攪拌樁初凝前插入加固區(qū)域，幾乎與攪拌樁同步行進，工期可大大縮短，幾乎不產(chǎn)生泥漿，而且主體建筑出±0.00回填結(jié)束后，即可將型鋼拔出回收，極大地節(jié)約了成本。但該工法在上萬平方米深基坑支護施工時，也存在一定風險。一旦局部插樁偏位大，勢必引起滲漏并影響墻體的剛性，最終導致圍護失敗。SMW工法進行基坑的圍護施工在我公司還是首次。我們成立攻關(guān)小組進行攻關(guān)活動，尤其是針對工法中存在的風險和缺陷及可能導致的結(jié)果，進行了詳細分析，確定把完善工法施工工藝，克服SMW工法施工中的難題作為攻關(guān)的課題。
    我們將工藝實施過程中可能碰到或?qū)⒁l(fā)生的工況一一模擬，從五個方面進行詳細分析。
    1、根據(jù)水泥初凝時間，掌握和控制好加固區(qū)域的初凝時間，在最佳時段插入型鋼。經(jīng)過分析確定攪拌樁完成后6小時內(nèi)必須完成插樁。
    2、確保設(shè)計要求的13至18米長的工字鋼起吊后準確地插入樁位，以及在下沉過程中平面位置和垂直度的控制，這是該施工工藝的關(guān)鍵所在。
    3、在混凝土強度增長前，插入型鋼很容易，但至標高后，必須控制其繼續(xù)下沉直到混凝土完全固結(jié)。必須控制好型鋼標高，直到加固區(qū)域混凝土終凝。
    4、建筑出±0.00，基坑回填后，如何克服其摩阻力將型鋼拔出?？紤]到鋼筋和凝固后混凝土的咬合力，拔出非常困難，但只要減小和克服樁身摩阻力，一旦松動就很容易拔出。
    5、關(guān)于型鋼拔出后的孔隙，為減少周圍土體的變形，考慮同步采用水泥漿灌入留下的孔洞。
    從分析的結(jié)果，我們認定要達到目標就必須確保插樁時樁身的垂直度和平面位置以及樁頂?shù)淖罱K標高。樁身一旦傾斜或偏離樁位或達不到樁尖標高而不能有效封閉滲透壓較大的土層，哪怕是局部小范圍的，勢必引起滲漏和影響墻體剛度，其連鎖反應必將使基坑圍護失敗。只有上述條件都得到滿足，才能確保圍護墻體有足夠的剛性和良好的抗?jié)B性，才能滿足基礎(chǔ)施工的安全要求。此外，作為降低成本的一個大塊，要將型鋼拔出回收，這也是一個施工難點。
    根據(jù)以往施工實踐經(jīng)驗，我們對各項指標的可行性做了進一步分析，最終確定以兩方面為主導工序來確保工藝的順利實施：設(shè)計制作定位導向裝置來控制插樁過程中的平面位置；設(shè)計制作反力架頂升裝置來克服型鋼拔除的摩阻力。
    此外，施工過程中還采取了一些措施來確保插樁的質(zhì)量。
    （1）在與廠方簽訂供貨合同時明確對材料的要求，進場前逐一驗貨，不合要求的一律調(diào)換，以確保型鋼質(zhì)量；
    （2）考慮到型鋼拔除時，頂部吊孔處應力較為集中，故對進場后的工字鋼頂部一律加焊兩塊加強腹板，將其表面鐵銹、灰塵及其他垃圾清除，并保證工字鋼表面完全干燥，之后滿涂減摩料。將減摩涂料加熱至完全融化，充分攪拌使其厚薄均勻后，再涂刷在工字鋼表面，其厚度控制在1.0毫米以上。型鋼起吊前重新檢查減摩涂料是否完整，一旦發(fā)現(xiàn)涂層開裂、剝落應將其局部鏟除并重新涂刷；
    （3）攪拌樁結(jié)束后，根據(jù)測量放線的樁位，將導向架就位，校正平面位置和水平后，將架體的四腳固定。型鋼在插入過程中的平面位置和垂直度由兩臺經(jīng)緯儀采用前方直角交匯法控制，垂直度偏差控制在1%以內(nèi)，再插入攪拌樁內(nèi)，并在沉放過程中及時糾偏。由于架體選材合適，搬運移動定位都較方便，給施工帶來很大便利；
    （4）工字鋼插到標高后，用Φ18彎成鉤狀，一端鉤在型鋼的吊點孔中，另一端電焊或掛在橫在溝槽的龍門架上，一周后拆除；
    （5）通常3個方向的3根纜風繩即可定位，由于場地的限制，達不到受力角度的要求，便用增加纜風繩數(shù)量、減小角度來控制調(diào)整型鋼的方向，使工字鋼順利進入導向架內(nèi)；
    （6）基坑圍護施工結(jié)束后進行降水、挖土、支撐架設(shè)及基礎(chǔ)施工，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出±0.00并回填完以后，即進行工字鋼的拔除。按實施措施，我們使用100噸液壓千斤頂，一般一根樁頂升3次左右，型鋼就已松動，此時用50噸履帶吊就順利將型鋼拔除；
    （7）型鋼拔出之后，同步用水泥漿灌入留下的孔洞中，以減少周圍土體的變形；
    （8）基坑圍護成形后，在墻頂和墻體設(shè)置監(jiān)測點，在基坑施工期間進行觀測。
    SMW工法雙排攪拌樁鉆孔灌注樁與傳統(tǒng)圍護法相比，（1）成本方面：成本較一般的圍護施工省去了鉆孔灌注樁和一排攪拌樁兩大塊，僅增加一項型鋼的租賃費用，降低大約18.6%的工程成本；（2）進度方面：省去了鉆孔灌注樁的全部施工過程。圍護樁工期比常規(guī)施工方法縮短將近2/3；（3）安全方面：與常規(guī)施工方法一樣，都能滿足施工安全要求。由于本工程設(shè)有一道混合支撐，很好地改善和減小了SMW工法中存在的風險和缺陷，所以完全能滿足基礎(chǔ)施工期間的安全要求；（4）環(huán)境方面：因無鉆孔灌注樁的施工，減少了對周圍環(huán)境和施工場地的污染，且此類攪拌樁不存在擠土作用，對周圍建筑和管線的安全極為有利；對施工操作面要求也很低。在充分總結(jié)和獲得現(xiàn)場有效數(shù)據(jù)后，我們對“SMW工法”施工工藝進行了整理和完善，把整個過程中形成的有效工藝，納入了總公司的作業(yè)指導書。