SMW工法桩在某办公楼基坑支护施工中的应用_黄勇贵.pdf

广东建材2023年第2期0 引言随着社会经济的快速发展，城市地面空间日趋饱和，人们逐渐把目光转向城市地下空间的开发和利用，这就对基坑开挖深度及支护提出了更高的要求1。目前，城市基坑支护结构多采用钢板桩、灌注桩或地下连续墙等形式，但钢板桩成本较高，且其刚度比较小，不适用与深基坑工程；灌注桩的成本较低，但其整体性、抗渗性差，基坑墙体的渗漏问题难以解决；地下连续墙整体性好、对周围地基扰动小，但其成槽工艺复杂，且容易对周围环境造成污染2-3。而SMW工法桩利用特殊多轴搅拌机切削土体并注入水泥浆液，与土体混合形成止水性较高的水泥土柱列式挡墙，能够较好地克服上述支护结构的缺点，是目前深基坑工程支护结构研究及应用热点之一4-5。郑素萍6通过分析SMW工法桩侧向变形及地表沉降变形规律对SMW工法桩在深基坑工程中的应用进行了研究，结果表明 SMW 工法桩支护体系的限制变形性能好，且对周围地基的影响较小。邱建伟7以厦门市某临海深基坑支护工程为例对SMW工法桩在临海深基坑中的应用进行了研究，发现在该工程中基坑的最大水平侧移为3mm，且SMW工法桩施工时对周围建筑的影响较小。彭国东等8对SMW工法桩在软土地区基坑支护中的应用进行设计，并通过监测数据分析SMW工法桩支护体系在软土地区中的可行性。吴刚和陈辉9也对SMW工法桩在软土地区中的应用进行研究，结果表明SMW工法桩在施工时出现较大变形不会造成墙体开裂渗水，并认为SMW工法桩支护体系适用于天津滨海新区10m以下深基坑工程。曾婕等10以宁波基坑工程为背景对SMW工法桩与预应力型钢支护体系施工技术展开研究，认为SMW工法桩与预应力型钢支护体系具有较强的变形控制能力、安全性好，且能够节约工期。本文以漳州市某办公楼建设项目基坑支护为背景，结合现场工程地质及水文条件，设计SMW工法桩施工技术参数，并对施工现场的坑外水位、支撑受力及桩身位移监测结果进行分析，以期为类似工程提供借鉴。1 工程概况某办公楼建设项目位于漳州市龙文区，建筑用地面积33505.11m2，总建筑面积80311m2，建筑高度为37.9m，是一栋地下1层、地上7层的钢框架结构，基础采用桩基础，基坑周长 621m、面积 20811m2，场地整平标高为5.305.80m，基 坑 开 挖 深 度 约 为 现 有 地 面 以 下5.65m6.90m，开挖深度超过 5m，是超过一定规模的、危险性较大的深基坑工程。经计算，基坑土方开挖及支护的主要工程量如表1所示。2 工程地质与水文条件2.1 工程地质SMW工法桩在某办公楼基坑支护施工中的应用黄勇贵（漳州市建筑工程有限公司）【摘要】以漳州市某办公楼项目基坑支护工程为背景，结合场地条件，确定SMW工法桩的施工技术参数，并对施工现场的坑外水位、支撑受力及桩身位移进行监测。结果表明，坑外水位随着基坑开挖深度的增大而降低，待基坑底板混凝土浇筑完成后趋于稳定；而支撑受力随着开挖深度的增大而增大，当基坑底板混凝土浇筑完成后，支撑受力逐渐趋于稳定；桩身累积位移随着标高的增大，呈现出先增大后减小的趋势，其最大位移量发生在基底附近。【关键词】SMW工法桩；基坑支护；支撑受力；桩身位移施工技术-88广东建材2023年第2期建筑场地位于九龙江西溪下游左岸冲积一级阶地上，场地整体地形较为平坦，地貌主要为高阶地及残丘。根据岩土工程勘察报告可知，场地内分布的主要土层有人工堆填的杂填土、素填土、淤泥质土、冲洪积的粘性土、砂类土及残积成因的残积粘性土层，基底为不同风化程度的燕山早期侵入花岗闪长岩。基坑开挖面以下及影响深度范围内的地层结构及主要物理力学参数自上而下分布如表2所示。2.2 水文地质条件场地内地下水类型主要有：赋存于杂填土的上层滞水，赋存于1中砂、中砂、1细砂、细砂、圆砾的孔隙承压水，以及赋存于花岗闪长岩中的基岩风化裂隙承压水。赋存于杂填土的孔隙潜水为上层滞水，勘察期间该层含水量较不丰富，具有贫水性；1中砂、1细砂主要以夹层形式分别存在于淤泥、淤泥层为相对不透水层压，但1中砂、1细砂层仅局部分布，水量较小，非主要含水层；中砂层其上部均有粉质粘土和淤泥相对隔水层分布，赋存于中砂层中的地下水具承压性质，为第一层主要含水层；赋存于细砂、圆砾层中的地下水水力联系密切，可视为同一含水层，渗透性为中等强透水性，其上部淤泥、粉质粘土弱微透水性，为该含水层相对隔水顶板，因此地下水具承压性质，为第二层主要含水层，下部残积粘性土及全、土状强风化岩层呈渐变关系，渗透性具有自上而下增强的趋势，但总体均属弱透水层，水量不大，地下水总体具（弱）承压性。勘察期间对钻孔 ZK16、ZK43、ZK68、ZK79进行分层测水位，测得钻孔内地下水初见水位埋深 2.50m3.00m，主要为赋存于杂填土中上层滞水的地下水位；中砂层中的承压水埋深 2.90m3.20m，承压水头高3.40m6.10m；细砂、圆砾层中的承压水位埋深9.40m11.60m，承压水头高度 5.40m7.30m；基岩裂隙水承压水位埋深 30.60m48.80m，承压水头高度4.50m6.10m。终孔后在同一时间内对所有钻孔进行综合稳定水位观测，综合稳定水位埋深2.50m3.70m，相应高程1.53m3.61m。地下水大致由北向南方向渗流，要由大气降水补给，并接受同含水层的侧向渗透补给。根据区域水文地质资料，本地区地下水位受季节影响较为明显，地下水位年变化幅度为 1.0m2.0m。本场地势较低，场地内高程以4.71m6.05m为主，场地北侧和东侧地势较高，表2 地基土主要物理力学参数土层编号及名称杂填土粉质粘土淤泥1中砂中砂淤泥1细砂粉质粘土细砂圆砾重度/kN/m317.518.015.518.819.016.418.319.318.520.0抗剪强度C/KPa7.363.776.046.70/7.914.5025.025.08.9124.010.7925.034.0固结快剪C/KPa10.486.307.537.81/12.2010.0427.028.013.6125.015.0927.038.0三轴uuC/KPa1.583.54/0.942.12渗透系数K/cm/s5.0010-44.6810-68.8010-79.5010-31.8810-25.4010-67.5010-37.6210-58.5010-36.5010-2表1 基坑开挖及支护主要工程量序号1234567工程名称土方开挖自然放坡面支护基坑疏干降水井300mm300mm排水沟及集水井700mm300mm13mm24mmH型钢钢筋混凝土冠梁、支撑梁850水泥搅拌桩工程量132000m36100m212口1356m2650t648m325200m3备注Q235B级钢冠梁1200mm800mm、支撑梁1（800mm800mm）、支撑梁2（600mm800mm）三轴850施工技术-89广东建材2023年第2期雨季时场地内低洼地段易受雨水所浸没，场地历史最高地下水位高程为5.50m，近35年最高地下水位高程约为5.00m。3 基坑支护方案及施工流程3.1 支护形式结合拟建物周边环境条件、工程地质和水文条件及基坑开挖深度等情况，基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数为1.00，在设计时采用H700300mm型钢SMW工法桩支护，同时结合坑内被动区加固，在东北角设置钢筋混凝土角支撑，坑中部分采用水泥土搅拌墙支护。工程中使用的水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥；冠梁、支撑梁混凝土强度为 C30，钢筋为 HPB300 钢筋和HRB400 钢 筋；型 钢 尺 寸 为 H700mm300mm13mm24mm、支 撑 立 柱 桩 尺 寸 为 H400mm400mm13mm21mm，均为Q235B级钢。3.2 SMW工法桩施工技术参数 SMW 工 法 桩 桩 径 850mm，桩 长 19.6m，内 插H700mm300mm型钢，工法桩的入土深度比型钢插入深度多0.5m1.0m。SMW工法桩采用3850三轴搅拌桩设备进行施工，采用两喷两搅的施工工艺，建议水泥掺量不小于被加固土体重量的25%。三轴搅拌机搅拌下沉速度应控制在 0.51.0m/min，提升速度应控制在 1.02.0m/min范围内，并保持匀速下沉和匀速提升，喷浆压力大小控制在0.3MPa0.8MPa。在桩体范围内将水泥搅拌均匀，并控制搅拌桩桩体立柱导向架垂直度不大于 1/250，桩位偏差不大于50mm，且保证相邻桩间喷浆工艺的施工时间间隔不大于10小时。当内部结构施工完毕并达到设计强度后，拔出H型钢并在拔出后的空隙注入水泥浆填实。3.3 SMW工法桩施工流程SMW工法桩具体施工流程：测量放样开挖导槽沟设置导向定位型钢三轴搅拌桩桩机就位配置水泥砂浆液启动空压机、送浆喷气切割土体下沉、上升至设计桩底标高H型钢起吊插入、固定施工完毕H型钢拔出。4 SMW工法桩施工监测4.1 监测目的及内容对SMW工法桩施工监测的目的是为了随时掌握支护桩及支撑的变形和受力情况，并根据监测结果，判断SMW工法桩施工过程中的安全状况，以便及时调整施工工艺和施工参数，确保基坑安全开挖。本次SMW工法桩施工监测的主要内容包括坑外水位变化、支撑受力变化及桩身位移变化。4.2 监测结果4.2.1 坑外水位SMW工法桩施工时，坑外水位变化如表3所示。从表中可知，随着基坑的开挖，坑外水位不断下降，在基底混凝土浇筑完成后，坑外水位逐渐趋于稳定。SMW工法桩抽水施工前，坑外水位相对标高为-1.50m，在施工后期，坑外水位稳定在-2.5m 左右，累积下降约为 1.0m。施工时降低坑外水位高程，减小坑内外水位差有利于提高支护结构的安全性，但会加剧对周边环境的影响。4.2.2 支撑受力SMW工法桩施工时，靠近基坑开挖最深处的支撑受力变如表4所示。从表中可知，支撑受力随着开挖深度的增大而增大，当基坑底板混凝土浇筑完成后，支撑受表3 坑外水位变化监测时间2020年9月15日2020年9月17日2020年9月20日2020年9月24日2020年10月1日2020年10月8日2020年10月15日2020年10月22日2020年10月28日2020年11月4日2020年11月11日2020年11月18日2020年11月20日2020年11月30日本次高程/m-1.50-1.54-1.73-1.88-2.01-2.11-2.18-2.26-2.33-2.39-2.44-2.49-2.53-2.55累积下降/m-0.040.230.380.510.610.680.760.830.890.940.001.031.05备注开挖至相对标高-1.5m-开挖至相对标高-4.6m-开挖至坑底-开始浇筑地板-施工技术-90广东建材2023年第2期力变化幅度减小，支撑受力逐渐趋于稳定。4.2.3 桩身位移选取2020年11月20日的监测数据作为桩身位移的监测结果，此时基坑混凝土底板已基本施工完毕，桩身位移的数据变化趋于稳定，监测结果如表5所示。由表中可知，桩身1的最大位移量为13.66mm，桩身2的最大位移量为 13.73mm，且最大位移量均发生在基底附近，这是因为在基坑开挖时，挡墙内外压力不平衡，使得SMW工法桩发生水平位移和变形，但冠梁和支撑梁的作用有限制了桩顶位移，进而使得桩身最大位移量向下发展，最终出现在基底附近。5 结论本文以漳州市某办公楼基坑支护为背景，分析确定了SMW工法桩的施工技术参数，并对SMW工法桩进行了施工监测，所得主要结论如下：SMW工法桩施工时，随着基坑的开挖，坑外水位不断降低，在基底混凝土浇筑完成后，坑外水位逐渐趋于稳定。支撑受力随着开挖深度的增大而增大，当基坑底板混凝土浇筑完成后，支撑受力变化幅度减小，支撑受力逐渐趋于稳定。桩身累积位移随着标高的增大，呈现出先增大后减小的趋势，其最大位移量发生在基底附近。【参考文献】1 邹佳红.钻孔灌注桩支护与SMW工法桩支护的风险分析研究D.扬州:扬州大学,2013.2 宋林毅.型钢水泥土搅拌墙施工(SMW工法)在深基坑支护中的应用J.福建建筑,2011(7):43-44.表4 支撑受力变化监测时间