SMW工法结合钢管支撑在房屋深基坑支护工程中应用
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摘要：介绍smw工法加一道钢管水平内支撑的基坑支护方案，其内容包括工程的地质情况，基坑支护结构的布置与设计及主要施工技术措施，解决了施工场地狭窄、工期短的基坑支护难题：
关键词：SMW 工法 钢管支撑 基坑支护
中图分类号：TU511.3+7 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
某水厂综合楼紧临城市主干道，包括一幢15F主楼、4F裙房，总建筑面积18541m2，设1层地下室，为框架结构，基坑开挖尺寸为130.34m×25.4m，底板基坑开挖深度为4.2m,坑内承台底基坑开挖深度为5.2m，电梯井坑中坑开挖深度比周围底板低3.2m,按计算深度为3.2~7.35m。
二、工程地质情况
根据勘察报告，工程场区范围内地基土划分为7个工岩土工程大层，细分为14个亚层。上六层的土层物理力学性质指标统计平均值见下表
三、 基坑支护结构设计
1、方案选择
本工程基坑开挖净深度4.2m，局部电梯井和集水井开挖深度为7.4m，根据场地施工环境、工程地质及水文地质条件，有三种方案可供选择：①深层水泥搅拌桩自立式挡土支护结构，具有较大厚度的重力式挡土墙，必要时须施加拉锚措施，其位移很难控制，尤其是施工速度较慢，搅拌桩沉桩质量较难控制。② 钻孔灌注桩加内支撑方案主体采用钻孔灌注桩，桩间采用三轴水泥搅拌桩或旋喷桩止水帷幕，坑内管井降低地下水位，施工速度慢，场地泥浆处理较困难，工期较长，造价高。③SMW 工法加二道钢管水平内支撑方案它集挡土与止水为一体，具有良好的止水性能、工期短、适于深基坑，费用低等特点。经比选，决定采用SMW 工法加二道钢管水平内支撑支护方案，坑内外均设置管井降水。
2、基坑支护结构的布置及设计
综合考虑本基坑开挖所处地理、地质及地下水条件，支护结构体系采用“高压旋喷桩+工字钢(型钢)+帽梁+钢管支撑”方案。此方案的四部分形成受力、止水较为有利的有机整体，内支撑充分利用角撑与组合撑结合的单层支撑，为土方开挖提供了较大的空间，同时帽梁上相应部位有预埋螺栓、支撑与帽梁，以及支撑中钢管的连接均为高强螺栓连接，便于挖土施工。
沿基坑设置Φ850三轴水泥搅拌桩，水泥掺量20%。桩长12.5m；三轴水泥搅拌桩内插700×300×13×24 mm的H型钢，型钢采用Q235B级钢，桩长12.0m。为了减小桩长的同时又控制桩顶变形，采取的措施有：① 桩顶下压0.5m，尽可能减小支护桩悬臂高度；在桩顶设置800×1100 mm钢筋混凝土围梁；钢筋混凝土梁采用C30混凝土。② 角部设置Φ609X16mm的钢管角撑。③ 由于基坑长度较大，在跨中部分设置2道长28675mm（26825mm）、Φ609X16mm的轧制钢管对撑。④ 对撑下每隔一定间距设置竖向立柱桩，采用直径600的预制管桩作为竖向立柱桩管桩内壁清除干净，浇灌C25混凝土。
支护结构平面布置图
四、施工工艺
在三轴水泥搅拌桩就位前，先顺水泥土墙位挖导向沟槽，做泥水沟，然后放线定水泥搅拌桩位及要插入型钢的位置；三轴水泥搅拌桩就位后，钻进下沉到设计桩底深度，上提喷浆，控制好提升速度，旋转速度，注浆压力、流量和浆液水灰比等；在水泥搅拌桩施工注入水泥浆过程中，有一部分浆液会返回地面，要尽快清除；在成桩后水泥浆初凝前，按设计型钢的位置在水泥搅拌桩中插入型钢，并按设计标高固定型钢，即完成SMW工法施工，工法桩施工完毕后施工坑内外管井，启动降水工作。待围护桩达到设计强度且水位降至相应工况，挖土至围梁底部标高，施工围梁及钢支撑。
五、主要施工技术及质量控制措施
1、水泥搅拌桩施工
1) 搅拌桩水泥掺量为20%（重量比，土体容重统一取19KN/m3）,28天无侧限抗压强度不小于1.0MPa；使用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1.5。
2) 搅拌桩采用一喷一搅施工工艺，桩位偏差不超过50mm，垂直度偏差不超过0.5%；水泥和原状土须均匀拌和，下沉及提升均为喷浆搅拌，为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度一般在1m/min，提升搅拌速度一般在1.0～1.5m/min，在装底部分重复搅拌注浆，提升速度不宜过快，避免出现真空负压、孔壁塌方等引起周边地基沉降。
3）搅拌桩成桩应均匀、持续、无颈缩和断层，严禁在提升喷浆过程中断浆，特殊情况造成断浆应重新成桩施工。
4) 搅拌桩施工应有连续性，不得出现24小时施工冷缝，如因特殊原因出现施工冷缝，则需补强并在图纸及现场标明位置以便最后统一考虑加强方案，超过48小时须在接头旁加桩补强。
2、SWM工法H型钢施工
1) H型钢宜选用整材，当需分段焊接时，应采用坡口焊接；单根型钢焊接接头不得超过2个，焊接接头位置应避免在型钢受力较大处。
2) 搅拌桩制作后应立即插入H型钢，一般间隔不超过30min；H型钢要求确保平整度和垂直度，不允许有扭曲，垂直度要求小于0.5%。
3) H型钢插入前，表面需涂减摩剂，与顶圈梁间采用牛皮纸隔离，待覆土完成后拔出回收，拔桩时必须同步进行灌浆，以减少拔桩影响。
3、竖向立柱施工
1）钢支撑下竖向立柱桩水平偏差不得大于50。
2）管桩上部设置连接钢板与钢支撑焊接牢靠，焊缝高度应不小于10mm。
4、围梁施工
1) 围梁均采用现浇钢筋砼结构，砼强度等级C30，主筋保护层厚度为30mm。
3) 转角处基坑外侧环梁主筋必须保持连通，无法连通部位，主筋水平向弯起，并满足抗拉钢筋锚固长度要求。围梁轴线偏差小于50mm，跨度偏差小于80mm。
5、钢支撑施工
1）在钢支撑安装时采用水准仪进行精确定位，安装之前应在钢板桩上做好控制点，将钢支撑的安装高度、水平位置分别用红漆标出。
2）、钢支撑的起吊可在基坑外按设计长度拼接形成整体，其后1～2台起重吊车采用多点起吊的方式将支撑吊运至设计位置和标高。支撑位置标高允许偏差30mm，平面允许偏差100mm。
6、基坑内挖出的土方及时外运，基坑四周卸土范围内不得堆载，否则会使支护结构变形过大，危及基坑安全。基坑挖土施工应做到"五边"施工，即：边挖、边凿、边铺、边浇、边砌,保证基坑土体不长期暴露,确保基坑稳定。
7、为防止支护结构变形对周围建筑、道路及管线的影响，委托具有丰富经验的专业监测单位监测：周围道路路面的沉降、倾斜、裂缝的产生和开展情况，以及地下管线设施的沉降、边线等；围护体后侧土体沿深度的侧向位移的大小和随时间的变化情况；围梁及围护桩后侧土体的沉降观测；坑内、外地下水位的监测；钢支撑轴力的监测。每天的数据应整理成有关表格并绘制成相关的曲线，对监测值的发展和变化进行评述，当接近报警值时及时通报监理施工单位，确保基坑开挖安全
六、结束语
该基坑支护结构以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥固化剂而与土体反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重复套钻搭接施工，然后在水泥土混合体未硬化前插入H字钢作为其应力补强材料，到水泥固结，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。具有良好的止水性能、工期短、适于深基坑等优点，为建设单位减少投资，为工程早日完成并投入使用创造了条件。
参 考 文 献
[1]龚晓南．深基坑工程设计施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998．
[2]上海市标准：《型钢水泥土搅拌墙技术规程》(DBJ08-116-2005)．