深基坑型钢水泥土复合搅拌桩支护结构工程实例

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摘 要：软土地基的深基坑，采用型钢水泥土复合搅拌桩支护结构，施工设备简单，成本较低，噪声较小，并且无大量弃土处理，抗渗好。本文结合工程实例，从理论到实践，详细作了探讨。

关键词：深基坑；型钢水泥土；支护结构

中图分类号：TU75 文献标识码：A

一、概述

基坑支护结构类型较多，各种类型在适用条件工程经济性和工期等方面各有侧重，比较常用的支护结构有：土钉墙水泥土动式围护墙，地下连续墙，灌注桩排桩围护墙型钢水泥土复合搅拌桩围护墙等等。本文结合广东省湛江市（沿海地区软土地基）的工程实例，介绍型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术。

二、型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术（SMW）

型钢水泥土复合搅拌支护结构技术又称SMW（Soil Mixing Wall）工法，是通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎，同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过连续的重叠搭接施工，形成水泥土地下连续墙，在水泥土硬凝前，将型钢插入墙中，形成型钢与水泥土的复合墙体。型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术与其他围护工艺相比，具有施工简便、造价低、无污染、抗渗性好等特点。

型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术的主要技术指标包括。

（1）型钢水泥土搅拌墙的计算与验算应包括内力和变型计算、整体稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、坑底抗隆起稳定性验算、抗渗流稳定性验算和坑处土体变形估算；

（2）型钢水泥土搅拌墙中三轴水泥土搅拌桩的直径宜采用650mm、850mm、1000mm；内插的型钢宜采用H型钢；

（3）水泥土复合搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值不宜小于0.5MPa；搅拌桩的入土深度，宜比型钢的插入深度深0.5-1.0m；

（4）搅拌桩体与内插型钢的垂直度偏差不应大于1/200；当搅拌桩达到设计强度且龄期不小于28d后，方可进行基坑开挖。

三、工程案例

（1）工程特点及地质特征

某地下停车库，工程面积33m×113m，基坑大致呈长方形，基坑大面积开挖深度5.45m，集水坑深度6.87m。该工程基坑剖面图见图。工程场地位于海滨，地貌形态单一，属湛江地区大地貌单元中的滨海平原类型，其土层分布及主要土性指标见表一。场地29.8m深度范围内的土层按其成因可分为6层，地下承压水埋深在0.9-1.20m，平均1.04m，场区东角角处有一条暗浜，暗浜宽约15m，深约4.1m，地质条件较差。

（2）深基坑工程施工方案的选择

该工程基坑因地质条件较差，承压水位高，工期短，且受到周围环境等诸多因素的限制，其中南侧靠近道路红丝仅1m，北侧距离重点保护建筑物二市场公6m，该工程可选用的施工方案对比见表2。

由表2可知，SMW工法不仅具有施工简单、无污染、抗渗性好等特点，而且平均造价比地下连续墙低30%，比钻孔灌注桩低20%。通过综合比较，选用SMW工法是较为合适的。

（3）SMW工法施工重点分析

1）SMW施工入土深度的确定及基坑稳定性分析

根据《基坑工程设计规程》，通过对抗管涌、抗坑底隆起等分析，确定桩的入土深度H=9m，该工程基坑底标高h1=-5.75m，自然地坪h2=-0.3m，计算基坑深度h=h2-h1=5.45m，根据地质及支撑围护情况，型钢的入土深度一般为基坑深度的0.8-1.0，该工程取入土深度为6.55m，即H型钢长12m。为防止开挖时基坑出现涌水、涌砂等不良现象，结合工程实际，该工程取桩入土深度为7.55m，桩长最小取13m。水、涌砂等不良现象，结合工程实际，该工程取桩入土深度为7.55m，桩长最小取13m。

主动土压力：Pa=γhtan2（45°-φ/2）-2ctan（45°-φ/2）=13.2855kPa；被动土压力：Pp=γhtan2（45°+φ/2）+2ctan（45°+φ/2）=36.37990kPa；地面附加荷载取20kPa，基坑安全系数按二级基坑进行验算。抗隆起验算结果详见表三。

由表三可知，基坑抗隆起系数及其他安全系数经验算各项指标均满足要求。

2）水泥土配合比及SMW机型的选定

日本采用SMW工法时，针对不同土层特点，建议了以下几种水泥浆酷比，详见表四。

该工程根据现场试验，确定水泥掺量20%。采用普通42.5级水泥。综上分析，该工程SMW工法施工参数确定如下：SMW工法桩直径为650mm，桩长3-14.5m，桩中心距为450mm，两根搅拌桩之间的搭接200mm，H型钢长度12m，Φ650三轴搅拌桩水泥掺入量20%。SMW细部围护截面施工顺序见图二。

3）工艺流程

SMW工法的标准工艺流程，如图三所示。

（4）SMW工法施工难点分析

1）桩体精度控制

在施工中，主要进行桩体垂直度与桩体中心距的精度控制。孔径误差控制小于2cm，垂直度不大于1/200桩长。通过桩体控制使桩搭接的连续性与防水性能达到预期目标。

2）钻速控制

该工程施工过程中钻速控制在0.5-1.0m/min范围内，提速控制在1-2m/min范围内，以充分发挥水泥土的密实性与桩体的止水效果。

3）压浆控制

施工中钻进的注浆量为额定浆量的70%-80%。提升搅拌时注浆量为额定浆量的20%-30%，以防止断桩。

4）坑底注浆加固

为进一步提高基坑围护安全系数并加强对二市场及管线保护，该工程坑底进行注浆加固，注浆深度-5.60～-9.60m之间。

5）施工冷缝的预防及处理

施工过程中，必须确保工序连续。一旦出现施工冷缝，则应对冷缝进行加固补强，可在增设1～2排素桩，并与主体围护桩紧密搭接。

6）型钢施工的质量控制

型钢表面应进行除锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂，搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。搅拌桩预制作圈梁前，事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离，以利拔桩。为确保基坑安全和周围环境保护，型钢起拔前SMW墙体和主体结构之间采用黄沙回填，每300-500cm浇水夯实一次，达到预基效果。

四、SMW工法实施效果

在基坑开挖及结构施工过程中，第三方监测单位对基坑形进行全面监控，每天监测1-2次。监测结果表明围护结构墙底位移值不超过3cm，墙体最大位移值不超过3cm，地面最大的沉隆值小于1cm，基坑外水位下降21cm并趋于稳定，墙面检查不抗渗性能良好，达到预期目的。SMW工法降低了工程造价，节省了工期，并且对周围建筑物及管线保护达到预期目的。

参考文献

[1]建筑基坑工程检测技术规范.GB50497-09[Z].

[2]建筑地基基础设计规范.GB50007-02[Z].

[3]建筑基坑支护技术规程.JGJ120-2012[Z].

身份证：441502197506140612