SMW工法在深基坑中的應(yīng)用

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SMW工法由日本成辛工業(yè)株式會社開發(fā)成功。SMW工法是利用專門的多軸攪拌機就地鉆進切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經(jīng)充分攪拌混合后，再將H型鋼或其他型材插入攪拌樁體內(nèi)，形成地下連續(xù)墻體，利用該墻體直接作為擋土和止水結(jié)構(gòu)。其主要特點是構(gòu)造簡單，止水性能好，工期短，造價低，環(huán)境污染小，特別適合城市中的深基坑工程。
    一、工程及地質(zhì)概況
    古－1商辦樓位于上海天山路、古北路交叉口，為地下3層、地上6層商場。該建筑全長244.2米。本工程場地屬長江三角洲入?？跂|南前緣的濱海平原地貌類型，微地貌上屬吳淞江古河道沉積區(qū)。場地地形平坦，地面標(biāo)高一般3.8米，基坑地下水屬潛水類型，穩(wěn)定水位在地表以下0.51.0米?；铀闹軣o污染源，地下水對砼無腐蝕。
    二、基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計
    1、圍護方案
    該基坑圍護采用SMW工法，開挖深度為11.5-13.1米，采用進口Φ850三軸勁性水泥土攪拌樁作圍護結(jié)構(gòu)，內(nèi)插H800×300×13×24型鋼，水泥摻量不小于20％，水泥攪拌樁搭接200毫米，H型鋼間距＠1200毫米和700毫米。設(shè)3道2H700×300×15×15雙拼型鋼支撐，轉(zhuǎn)角處采用鋼筋砼和H型鋼混合支撐，支撐間距一般為4.5米。樁頂用鋼筋砼圈梁兼作首道支撐圍囹，其余選用2H400×400×13×21雙拼作鋼圍囹。為減少圍護樁在基坑開挖時的位移，對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，其值為140噸。根據(jù)該工程基坑坑底土層為3層砂質(zhì)粉土，透水性較強，對坑底采用降水加固方案。為降低造價，SMW樁中插入的H型鋼在結(jié)構(gòu)出±0.000后拔除?？觾?nèi)采用水泥攪拌樁和壓密注漿加固。
    2、圍護結(jié)構(gòu)形式的比較
    目前，上海地區(qū)深基坑圍護墻體采用的結(jié)構(gòu)形式一般都為地下連續(xù)墻（單墻或雙墻），工程造價均較高，對環(huán)境的影響、污染均較大。與之相比較，SMW工法有如下優(yōu)點：
    （1）在現(xiàn)代城市修建的深基坑工程，經(jīng)常靠近建筑物紅線施工，SMW工法在這方面具有相當(dāng)優(yōu)勢，其中心線離建筑物的墻面80厘米即可施工。
    （2）地下連續(xù)墻由自身特性決定，施工時形成大量泥漿需外運處理，而SMW工法僅在開槽時有少量土方外運。
    （3）SMW工法構(gòu)造簡單，施工速度快，可大幅縮短工期。
    （4）SMW工法作圍護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)分離，主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻可以施工外防水，與地下連續(xù)墻相比結(jié)構(gòu)整體性和防水性能均較好，可降低后期維護成本。
    三、關(guān)鍵技術(shù)的處理
    H型鋼水泥土攪拌樁支護結(jié)構(gòu)的施工關(guān)鍵在于攪拌樁制作，以及H型鋼的制作和打拔。
    1、攪拌樁制作
    與常規(guī)攪拌樁比較，要特別注重樁的間距和垂直度。施工垂直度應(yīng)小于1％，以保證型鋼插打起拔順利，保證墻體的防滲性能。
    注漿配比除滿足抗?jié)B和強度要求外，尚應(yīng)滿足型鋼插入順利等要求。
    2、保證樁體垂直度措施
    （1）在鋪設(shè)道軌枕木處要整平整實，使道軌枕木在同一水平線上；
    （2）在開孔之前用水平尺對機械架進行校對，以確保樁體的垂直度達到要求；
    （3）用兩臺經(jīng)緯儀對攪拌軸縱橫向同時校正，確保攪拌軸垂直；
    （4）施工過程中隨機對機座四周標(biāo)高進行復(fù)測，確保機械處于水平狀態(tài)施工，同時用經(jīng)緯儀經(jīng)常對攪拌軸進行垂直度復(fù)測。
　　3、保證加固體強度均勻措施
    （1）壓漿階段時，不允許發(fā)生斷漿和輸漿管道堵塞現(xiàn)象。若發(fā)生斷樁，則在向下鉆進50厘米后再噴漿提升；
    （2）采用“二噴二攪”施工工藝，第一次噴漿量控制在60％，第二次噴漿量控制在40％；嚴禁樁頂漏噴現(xiàn)象發(fā)生，確保樁頂水泥土的強度；
    （3）攪拌頭下沉到設(shè)計標(biāo)高后，開啟灰漿泵，將已拌制好的水泥漿壓入地基土中，并邊噴漿邊攪拌約1-2分鐘；
    （4）控制重復(fù)攪拌提升速度在0.8-1.0米/分以內(nèi)，以保證加固范圍內(nèi)每一深度均得到充分攪拌；
    （5）相鄰樁的施工間隔時間不能超過24小時，否則噴漿時要適當(dāng)多噴一些水泥漿，以保證樁間搭接強度；
    （6）預(yù)攪時，軟土應(yīng)完全攪拌切碎，以利于與水泥漿的均勻攪拌。
    4、型鋼的制作與插入起拔
    施工中采用工字鋼，對接采用內(nèi)菱形接樁法。為保證型鋼表面平整光滑，其表面平整度控制1‰以內(nèi)，并應(yīng)在菱形四角留Φ10小孔。
    型鋼拔出，減摩劑至關(guān)重要。型鋼表面應(yīng)進行除銹，并在干燥條件下涂抹減摩劑，搬運使用應(yīng)防止碰撞和強力擦擠。且攪拌樁頂制作圍檁前，事先用牛皮紙將型鋼包裹好進行隔離，以利拔樁。
    型鋼應(yīng)在水泥土初凝前插入。插入前應(yīng)校正位置，設(shè)立導(dǎo)向裝置，以保證垂直度小于1％，插入過程中，必須吊直型鋼，盡量靠自重壓沉。若壓沉無法到位，再開啟振動下沉至標(biāo)高。
    型鋼回收。采用2臺液壓千斤頂組成的起拔器夾持型鋼頂升，使其松動，然后采用振動錘，利用振動方式或履帶式吊車強力起拔，將H型鋼拔出。采用邊拔型鋼邊進行注漿充填空隙的方法進行施工。
    四、SMW工法的主要特點
    1、施工不擾動鄰近土體，不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設(shè)施移位等危害。
    2、鉆桿具有螺旋推進翼相間設(shè)置的特點，隨著鉆掘和攪拌反復(fù)進行，可使水泥系強化劑與土得到充分攪拌，而且墻體全長無接縫，它比傳統(tǒng)的連續(xù)墻具有更可靠的止水性。
    3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土等土層中應(yīng)用。
    4、可成墻厚度550-1300毫米，常用厚度600毫米；成墻最大深度目前為65米，視地質(zhì)條件尚可施工至更深。
    5、所需工期較其他工法短。在一般地質(zhì)條件下，為地下連續(xù)墻的三分之一。
    6、廢土外運量遠比其他工法少。
    實踐證明該工程采用SMW工法施工是可行的。由于四周可不作防護，型鋼又可回收，造價明顯降低，加快了工程進度，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。