论文部分内容阅读
【摘 要】SMW工法围护结构的围护特点主要为：可更贴近建筑红线施工；施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害；低振动、低噪声、对周围环境影响小；构造简单，施工速度快，可大幅缩短工期；废土外运量远比其他工法为少，消除泥浆污染公害，促进城市文明建设；结构强度可靠，挡土防渗性能好，不必另设挡水帷幕，可以配合多道支撑应用于较深的基坑；凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层；此工法在一定条件下可代替地下连续墙，在费用上可以采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料，大大低于地下连续墙，因而具有较大发展前景。
【关键词】SMW工法；基坑围护；工程实例
SMW method an instance of the foundation pit applications Analysis
Hu Wei-Bo1,Hu Su-zhen2
(1.Housing Group Huzhou real estate development company Huzhou Zhejiang 313000；
2.Zhejiang Southeast Construction Management Co., Ltd Huzhou Zhejiang 313000)
【Abstract】SMW Exterior envelope characteristics of the structure as follows: the closer to the property line construction; construction without disturbing the neighboring soil, and will not be close to ground subsidence, tilt housing, road dehiscence and displacement of underground facilities, and other hazards; lowvibration, low noise, environmental impact on the surrounding small; simple structure, speed of construction can significantly shorten the construction period; mound of earth outside traffic than other construction methods to eliminate the nuisance of mud pollution, and promote urban civilization; reliable structural strength, blocksoil seepage control performance, the need for a separate retaining curtain, with the multi-channel support applied to the deeper pit; who for the occasion of the application of soil cement mixing pile can be used, particularly suited to the mainly clay and silty sandsoft strata; the construction method can replace the diaphragm wall, under certain conditions take certain construction measures in the successful recovery of the H-shaped steel tension material cost is much lower than the underground continuous wall, and thus have greater prospects for development.
【Key words】SMW method;Foundation pit;Projects
1. SMW工法简介
随着近年来我国城市建设规模日益扩大，高层建筑和大型地下室的建设量也不断增多，型钢水泥土搅拌复合桩——SMW（Soil Mixing Wall）围护体系因其在处理复杂地形及深基坑圍护方面的显著优势得到了广泛的应用。该工法是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系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，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，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的深基坑工程。
2. 工程概况
湖州市盛世华庭项目位于湖州市中心老城区，总用地面积约为18791m2。项目由一幢26层高层综合楼（1#楼）、三幢9～11层高层住宅（2#、5#、6#楼）、两幢低层住宅（3#、4#）、一幢两层物业用房（7#楼）和一幢三层商业用房（8#楼）组成，总建筑面积53922.58m2（含地下室10994.06m2）。
因地处老城区，整个用地被城市干道和周边住宅小区所包围，同时项目为了考虑充分利用红线内面积和配置地下停车位的要求，将地下室面积在合理的范围内尽量做到最大化。随之而来，整个基坑与周边小区建筑的防护距离就相当有限，加上建设用地窄小，且几乎都被地下室占据，给基坑开挖带来了一定的困难。
3. 设计方案
本工程±0.000m相当于黄海高程4.900m，场地自然地坪平均标高为-0.900m（即黄标4.000m）。工程基坑1#楼地下室底板标高分别为-5.45～-9.25，基坑开挖深度为5.15m～11.950m。
根据勘察报告可知，基坑开挖范围内的土层主要为粉质粘土和粉土层，地下水水位埋藏较浅，勘探期间测得的地下水位埋深为0.20～1.50m，地下水浅部属孔隙潜水，其变化受大气降水等影响。
本基坑采用SMW工法围护结构护壁兼做止水帷幕，边坡结构为一排三轴水泥土搅拌桩A650＠450（内插型钢）和A850＠600（内插型钢），水泥掺量为22%，插入型钢为H500×300×11×18和H700×300×13×24，进行“隔一插一”、“隔一插二”、“满插型钢”三种工序。
4. 施工控制
4.1 SMW工法围护桩施工。
4.1.1 SMW工法围护桩施工顺序（见图1）。
（1）测量放线。
根据坐标基准（控制）点，按照基坑支护设计图进行放样定位及工程引测工作，并做好永久点及临时点标志。
（2）开挖沟槽。
根据基坑围护内边控制线，用挖掘机开挖1.00m×1.20m沟槽，并清除地下3米以上的障碍物，开挖沟槽余土应及时处理，以保证SMW工法正常施工。（参见图2）
图2 沟槽示意图
（3）定位型钢放置。
平行沟槽方向，放置定位型钢，规格为700mm×300mm或500×300的工字钢，长约10m，再在垂直沟槽方向，放置定位型钢，规格为200mm×80mm的槽钢，长约10m，转角处H型钢与围护中心线成直角插入，H型钢定位采用型钢定位卡。（参见图3）
图3 定位型钢示意图
（4）三轴搅拌桩孔位定位。
根据搅拌桩的三轴中心间距，在平行H型钢表面用红漆划线定位。
（5）SMW工法围护桩施工按下图顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，该施工顺序一般适用于N值小于50的地基土，水泥土搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。SMW搅拌桩施工顺序一般采用两种方式：
A单侧挤压式（顺打施工），这种方式适用于较为软弱的淤泥质土层，如图4；
B隔一打一（大小幅施工），这种方式适用于粉性土或砂性土施工，以利于桩位控制，如图5；
4.1.2 水泥浆配合比。
根据设计要求，结合工程实际，此次SMW工法围护桩的水泥浆液配合比为：
（1）水泥采用普通硅酸盐水泥，标号不低于42.5级。
（2）水灰比为1.5。
（3）水泥浆比重1.36～1.29。
（4）SMW工法水泥土搅拌桩的水泥掺入量，设计要求为加固土重量的22%，即每立方米土的水泥掺入量按照土体容重平均值为18.5KN/m3，搅拌桩体中水泥掺量407Kg/m3。
图1 SMW工法工艺流程图
4.1.3 制备水泥浆液及浆液注入。
在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前按要求进行水泥浆液的搅制。将配制好的水泥浆送入贮浆桶内备用。
水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻SMW搅拌桩施工间隔不得超过12小时（初凝时间）。钻进注浆量为额定浆量的70～80%。注浆压力：0.5～1MPa，注浆流量：150～200L/min/每台。
4.1.4 钻进搅拌。
SMW工法围护桩桩身采用一次搅拌工艺，水泥和原状土须均匀搅拌，下沉和提升过程中均为注浆搅拌，同时严格控制下沉和提升速度：
下沉速度为不大于1.0m／min（0.5～1.0m／min）；
提升速度为不大于2m／min（1.0～2m／min；）；
在桩底部分重复搅拌注浆。（参见图6）。
4.1.5 清洗、移位。
将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。
4.1.6 施工冷缝处理（见图7）。
施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，即在SMW工法桩大小桩身接缝处外每边各打设3根高压旋喷桩进行处理。在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm。
4.1.7 型鋼加工制作。
型钢的加工制作首先必须符合国家标准《钢结构工程施工验收规范》（GB50205-2001）的要求；考虑作为临时结构，尚须符合以下要求：
（1）焊接H型钢截面高度300mm的公差下限为-5mm；
（2）翼缘倾斜允差在规范之外增加2mm；
（3）加工采用手工焊，角焊缝高度为6mm；现场对接焊缝必须开剖口焊透；全部焊缝质量等级均须达到三级。
4.1.8 涂刷减摩剂。
（1）减摩剂重量配合比为氧化石蜡:阳离子乳化剂:OP:助乳剂:防锈剂:水=15:1.3:0.8:2:2:65。
（2）清除H型钢表面的污垢及铁锈。
（3）减摩剂必须用电热棒加热至完全熔化，用搅棒搅拌时感觉厚薄均匀，才能涂敷于H型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。
（4）如遇雨天，型钢表面潮湿，先用抹布擦干其表面后涂刷减摩剂。不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。
（5）如H型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，须在以后涂料施工前抹去表面灰尘。
（6）型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。
4.1.9 插入型钢。
搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。
H型钢使用前，在距其顶端25cm处开一个中心圆孔，孔径约8cm，并在此处型钢两面加焊两块各厚1cm的加强板，其规格为700mm×300mm、500mm×300mm，中心开孔与型钢上孔对齐。
根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差（H型钢桩顶标高-1.40m和-0.40m两种），可在型钢两腹板处外侧焊好吊筋（12线材）。
误差控制：
（1）安装好吊具及固定钩，然后用25吨以上吊机起吊H型钢，用线锤校核其垂直度。
（2）在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，然后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，采用线锤控制垂直度。
（3）H型钢下插至设计深度后，用槽钢穿过吊筋将其搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋及沟槽定位型钢撤除。
（4）若H型钢插放达不到设计标高时，则重复提升下插使其达到设计标高，此过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。
（5）型钢插入宜插在靠近基坑一侧，插入长度、垂直度偏差、型钢标高和插入平面位置等检验标准详见表1所示。
4.2 型钢拔除。
地下室结构结顶且回填土完成后，开始拔除H型钢。采用专用夹具及千斤顶以冠梁为支座，起拔回收H型钢。H型钢拔出后及时对桩体内部空隙按设计要求注入水灰比不大于1:2的水泥浆进行填充，来控制土体变形。
4.3 报表记录。
施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确。每天要求做一组试块，试样宜取自最后一次搅拌头提升出来的附于钻头边的水泥土，试块制作好后进行编号、记录、养护，到龄期后由监理单位随机抽取几组送实验室做抗压强度试验，28天龄期无侧限抗压强度要求不小于1.2MPa。
5. 实施效果
由于建设用地周边道路、管线及房屋情况较为复杂，考虑到深层搅拌桩施工的挤土效应会对周边道路、管线及房屋产生影响，因此在施工过程中委托有资质的单位对基坑和周围环境进行变形监测，并提供连续不间断的监测数据，做到信息化施工。
SMW工法围护桩结构体系的成功实施确保了本工程得以安全、快速的顺利推进。工程自基坑开始土方开挖到坑壁边回填土完成和型钢拔除为止，累计约9个月的时间里，本基坑围护墙未发生渗漏现象，周边道路未发生路面开裂情况，基坑内各项监测数据均在设计和规范的允许范围内，周边房屋建筑的监测数据也均符合设计和规范要求。
［文章编号］1006-7619（2011）01-13-015
【关键词】SMW工法；基坑围护；工程实例
SMW method an instance of the foundation pit applications Analysis
Hu Wei-Bo1,Hu Su-zhen2
(1.Housing Group Huzhou real estate development company Huzhou Zhejiang 313000；
2.Zhejiang Southeast Construction Management Co., Ltd Huzhou Zhejiang 313000)
【Abstract】SMW Exterior envelope characteristics of the structure as follows: the closer to the property line construction; construction without disturbing the neighboring soil, and will not be close to ground subsidence, tilt housing, road dehiscence and displacement of underground facilities, and other hazards; lowvibration, low noise, environmental impact on the surrounding small; simple structure, speed of construction can significantly shorten the construction period; mound of earth outside traffic than other construction methods to eliminate the nuisance of mud pollution, and promote urban civilization; reliable structural strength, blocksoil seepage control performance, the need for a separate retaining curtain, with the multi-channel support applied to the deeper pit; who for the occasion of the application of soil cement mixing pile can be used, particularly suited to the mainly clay and silty sandsoft strata; the construction method can replace the diaphragm wall, under certain conditions take certain construction measures in the successful recovery of the H-shaped steel tension material cost is much lower than the underground continuous wall, and thus have greater prospects for development.
【Key words】SMW method;Foundation pit;Projects
1. SMW工法简介
随着近年来我国城市建设规模日益扩大，高层建筑和大型地下室的建设量也不断增多，型钢水泥土搅拌复合桩——SMW（Soil Mixing Wall）围护体系因其在处理复杂地形及深基坑圍护方面的显著优势得到了广泛的应用。该工法是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系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，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，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的深基坑工程。
2. 工程概况
湖州市盛世华庭项目位于湖州市中心老城区，总用地面积约为18791m2。项目由一幢26层高层综合楼（1#楼）、三幢9～11层高层住宅（2#、5#、6#楼）、两幢低层住宅（3#、4#）、一幢两层物业用房（7#楼）和一幢三层商业用房（8#楼）组成，总建筑面积53922.58m2（含地下室10994.06m2）。
因地处老城区，整个用地被城市干道和周边住宅小区所包围，同时项目为了考虑充分利用红线内面积和配置地下停车位的要求，将地下室面积在合理的范围内尽量做到最大化。随之而来，整个基坑与周边小区建筑的防护距离就相当有限，加上建设用地窄小，且几乎都被地下室占据，给基坑开挖带来了一定的困难。
3. 设计方案
本工程±0.000m相当于黄海高程4.900m，场地自然地坪平均标高为-0.900m（即黄标4.000m）。工程基坑1#楼地下室底板标高分别为-5.45～-9.25，基坑开挖深度为5.15m～11.950m。
根据勘察报告可知，基坑开挖范围内的土层主要为粉质粘土和粉土层，地下水水位埋藏较浅，勘探期间测得的地下水位埋深为0.20～1.50m，地下水浅部属孔隙潜水，其变化受大气降水等影响。
本基坑采用SMW工法围护结构护壁兼做止水帷幕，边坡结构为一排三轴水泥土搅拌桩A650＠450（内插型钢）和A850＠600（内插型钢），水泥掺量为22%，插入型钢为H500×300×11×18和H700×300×13×24，进行“隔一插一”、“隔一插二”、“满插型钢”三种工序。
4. 施工控制
4.1 SMW工法围护桩施工。
4.1.1 SMW工法围护桩施工顺序（见图1）。
（1）测量放线。
根据坐标基准（控制）点，按照基坑支护设计图进行放样定位及工程引测工作，并做好永久点及临时点标志。
（2）开挖沟槽。
根据基坑围护内边控制线，用挖掘机开挖1.00m×1.20m沟槽，并清除地下3米以上的障碍物，开挖沟槽余土应及时处理，以保证SMW工法正常施工。（参见图2）
图2 沟槽示意图
（3）定位型钢放置。
平行沟槽方向，放置定位型钢，规格为700mm×300mm或500×300的工字钢，长约10m，再在垂直沟槽方向，放置定位型钢，规格为200mm×80mm的槽钢，长约10m，转角处H型钢与围护中心线成直角插入，H型钢定位采用型钢定位卡。（参见图3）
图3 定位型钢示意图
（4）三轴搅拌桩孔位定位。
根据搅拌桩的三轴中心间距，在平行H型钢表面用红漆划线定位。
（5）SMW工法围护桩施工按下图顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，该施工顺序一般适用于N值小于50的地基土，水泥土搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。SMW搅拌桩施工顺序一般采用两种方式：
A单侧挤压式（顺打施工），这种方式适用于较为软弱的淤泥质土层，如图4；
B隔一打一（大小幅施工），这种方式适用于粉性土或砂性土施工，以利于桩位控制，如图5；
4.1.2 水泥浆配合比。
根据设计要求，结合工程实际，此次SMW工法围护桩的水泥浆液配合比为：
（1）水泥采用普通硅酸盐水泥，标号不低于42.5级。
（2）水灰比为1.5。
（3）水泥浆比重1.36～1.29。
（4）SMW工法水泥土搅拌桩的水泥掺入量，设计要求为加固土重量的22%，即每立方米土的水泥掺入量按照土体容重平均值为18.5KN/m3，搅拌桩体中水泥掺量407Kg/m3。
图1 SMW工法工艺流程图
4.1.3 制备水泥浆液及浆液注入。
在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前按要求进行水泥浆液的搅制。将配制好的水泥浆送入贮浆桶内备用。
水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻SMW搅拌桩施工间隔不得超过12小时（初凝时间）。钻进注浆量为额定浆量的70～80%。注浆压力：0.5～1MPa，注浆流量：150～200L/min/每台。
4.1.4 钻进搅拌。
SMW工法围护桩桩身采用一次搅拌工艺，水泥和原状土须均匀搅拌，下沉和提升过程中均为注浆搅拌，同时严格控制下沉和提升速度：
下沉速度为不大于1.0m／min（0.5～1.0m／min）；
提升速度为不大于2m／min（1.0～2m／min；）；
在桩底部分重复搅拌注浆。（参见图6）。
4.1.5 清洗、移位。
将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。
4.1.6 施工冷缝处理（见图7）。
施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，即在SMW工法桩大小桩身接缝处外每边各打设3根高压旋喷桩进行处理。在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm。
4.1.7 型鋼加工制作。
型钢的加工制作首先必须符合国家标准《钢结构工程施工验收规范》（GB50205-2001）的要求；考虑作为临时结构，尚须符合以下要求：
（1）焊接H型钢截面高度300mm的公差下限为-5mm；
（2）翼缘倾斜允差在规范之外增加2mm；
（3）加工采用手工焊，角焊缝高度为6mm；现场对接焊缝必须开剖口焊透；全部焊缝质量等级均须达到三级。
4.1.8 涂刷减摩剂。
（1）减摩剂重量配合比为氧化石蜡:阳离子乳化剂:OP:助乳剂:防锈剂:水=15:1.3:0.8:2:2:65。
（2）清除H型钢表面的污垢及铁锈。
（3）减摩剂必须用电热棒加热至完全熔化，用搅棒搅拌时感觉厚薄均匀，才能涂敷于H型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。
（4）如遇雨天，型钢表面潮湿，先用抹布擦干其表面后涂刷减摩剂。不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。
（5）如H型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，须在以后涂料施工前抹去表面灰尘。
（6）型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。
4.1.9 插入型钢。
搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。
H型钢使用前，在距其顶端25cm处开一个中心圆孔，孔径约8cm，并在此处型钢两面加焊两块各厚1cm的加强板，其规格为700mm×300mm、500mm×300mm，中心开孔与型钢上孔对齐。
根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差（H型钢桩顶标高-1.40m和-0.40m两种），可在型钢两腹板处外侧焊好吊筋（12线材）。
误差控制：
（1）安装好吊具及固定钩，然后用25吨以上吊机起吊H型钢，用线锤校核其垂直度。
（2）在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，然后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，采用线锤控制垂直度。
（3）H型钢下插至设计深度后，用槽钢穿过吊筋将其搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋及沟槽定位型钢撤除。
（4）若H型钢插放达不到设计标高时，则重复提升下插使其达到设计标高，此过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。
（5）型钢插入宜插在靠近基坑一侧，插入长度、垂直度偏差、型钢标高和插入平面位置等检验标准详见表1所示。
4.2 型钢拔除。
地下室结构结顶且回填土完成后，开始拔除H型钢。采用专用夹具及千斤顶以冠梁为支座，起拔回收H型钢。H型钢拔出后及时对桩体内部空隙按设计要求注入水灰比不大于1:2的水泥浆进行填充，来控制土体变形。
4.3 报表记录。
施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确。每天要求做一组试块，试样宜取自最后一次搅拌头提升出来的附于钻头边的水泥土，试块制作好后进行编号、记录、养护，到龄期后由监理单位随机抽取几组送实验室做抗压强度试验，28天龄期无侧限抗压强度要求不小于1.2MPa。
5. 实施效果
由于建设用地周边道路、管线及房屋情况较为复杂，考虑到深层搅拌桩施工的挤土效应会对周边道路、管线及房屋产生影响，因此在施工过程中委托有资质的单位对基坑和周围环境进行变形监测，并提供连续不间断的监测数据，做到信息化施工。
SMW工法围护桩结构体系的成功实施确保了本工程得以安全、快速的顺利推进。工程自基坑开始土方开挖到坑壁边回填土完成和型钢拔除为止，累计约9个月的时间里，本基坑围护墙未发生渗漏现象，周边道路未发生路面开裂情况，基坑内各项监测数据均在设计和规范的允许范围内，周边房屋建筑的监测数据也均符合设计和规范要求。
［文章编号］1006-7619（2011）01-13-015