SMW工法在杭州某直饮水工程深基坑中的应用

SMW工法在杭州某直饮水工程深基坑中的应用[摘要]基坑围护的方式多种多样，各有千秋，在众多围护方法中，SMW工法以其适用性强、围护成本相对低、施工周期短而倍受关注，目前在我国上海地区应用相对比较普及。但由于多种因素的影响，制约了其在我国推广应用，主要表现在设计理论不完善、施工机具滞后、大型机械协同工作的管理水平落后等，杭州地区尚未普及。目前，杭州地区较深基坑（H>6m）管道安装一般均为顶管施工或者咬合桩围护工艺，工程造价均较高，对环境的影响、污染均较大。与之相比较，SMW工法有诸多优点。[关键词]SMW工法基坑围护优越性SMW工法是近年来由日本引进的新型地下工程围护结构形式。杭州地铁秋涛路站3号出入口项目首次采用SMW工法桩施工，为杭州SMW施工提供了成功案例。所谓SMW就是土体(soil)和水泥原位进行混合、搅拌(mixing)后在地下形成的连续墙体(wall)的简称。SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，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。一工程及地质概况本工程地面标高平均为7.5米，地下水属潜水类型，并常年受钱塘江水位影响至多。稳定水位在地表以下0.510米。土质为淤泥质粘土。本工程为二期扩建项目，工程中涉及到对一段约100米长度的DN1600输水管道进行安装施工，管道埋深为5.5米，土方开挖深度为7.2米，西侧为一期已经建成的构筑物，东侧为某学校80年代左右砖混结构宿舍，基础埋深为4米，管中心距公共围墙8.0米。工程存在临边构筑物近、地下水位丰富、施工面狭窄、管道埋设较深等一系列困难，施工过程中尽量减少对周边建筑物的影响，是工程首要考虑的因素。 （SMW工法场地剖面）二基坑围护结构设计1、围护结构形式的比较目前，杭州地区深基坑管道安装一般均为顶管施工或者咬合桩围护工艺，工程造价均较高，对环境的影响、污染均较大。（1）顶管施工由于应设置工作井，受场地限制无法实施。（2）咬合桩围护施工时形成大量泥浆需外运处理，且成桩需要保养30天左右；由于本工程施工场地狭小，工期短，无法采用咬合桩围护工艺。（3）多级井点结合大开挖的方法，由于受临边构筑物限制，无法实行。（4）SMW工法具备施工周期短、造价节省、无污染、对周围影响小等特点，可以符合工程现状。2、围护方案该基坑围护采用SMW工法，设计桩长为13.2米，采用进口Φ650三轴劲性水泥土搅拌桩作围护结构，内插H500×300×11×18型钢，水泥掺量不小于20％，水泥搅拌桩搭接200毫米，H型钢间距＠900毫米。设1道Ф609x16预应力钢管支撑，支撑间距为6米。桩顶用钢筋砼圈梁兼作支撑围囹。为降低造价，SMW桩中插入的H型钢待土方回填至管顶以上2米，钢支撑拆除后可拔除。三关键技术的处理SMW工法的施工关键在于搅拌桩制作，以及H型钢的制作和打拔。1、搅拌桩制作与常规搅拌桩比较，要特别注重桩的间距和垂直度。施工垂直度应小于1％，以保证型钢插打起拔顺利，保证墙体的防渗性能。注浆配比除满足抗渗和强度要求外，尚应满足型钢插入顺利等要求。2、保证桩体垂直度措施（1）在铺设道轨枕木处要整平整实，使道轨枕木在同一水平线上；（2）在开孔之前用水平尺对机械架进行校对，以确保桩体的垂直度达到要求；（3）用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直；（4）施工过程中随机对机座四周标高进行复测，确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测。3、保证加固体强度均匀措施（1）压浆阶段时，不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩，则在向下钻进50厘米后再喷浆提升；（2）采用“二喷二搅”施工工艺，第一次喷浆量控制在60％，第二次喷浆量控制在40％；严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度；（3）搅拌头下沉到设计标高后，开启灰浆泵，将已拌制好的水泥浆压入地基土中，并边喷浆边搅拌约1-2分钟；（4）控制重复搅拌提升速度在1.0-1.5米/分以内，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌；（5）相邻桩的施工间隔时间不能超过12小时，否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆，以保证桩间搭接强度；（6）预搅时，软土应完全搅拌切碎，以利于与水泥浆的均匀搅拌。4、型钢的制作与插入起拔型钢表面平整光滑，其表面平整度控制1‰以内，若有焊接接头，接头须焊接可靠。型钢拔出，减摩剂至关重要。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。且搅拌桩顶制作围檩前，事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离，以利拔桩。型钢应在水泥土初凝前插入。插入前应校正位置，设立导向装置，以保证垂直度小于1％，插入过程中，必须吊直型钢，尽量靠自重压沉。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。型钢回收。采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升，使其松动，然后采用振动锤，利用振动方式或履带式吊车强力起拔，将H型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。四SMW工法的优越性：

1、SMW工法与传统的深层搅拌桩工法相比，其采用的设备不同，成桩机理也不同。深层搅拌桩是采用传统的单轴搅拌钻机，施工时水泥浆注入充填在原土间隙中，而新型三轴搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气，同时钻机对水泥土进行充分搅拌，并置换出大量原状土。新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性明显优于传统的单轴钻机，其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能，同时也有利于型钢的插入和回收与传统的基坑围护。

2、与目前经常采用的地下连续墙和钻孔灌注桩的施工方法相比主要有以下特点：

（1）挡水性强，有利于采用坑内降水坑外不降水的情况；

（2）对周边建筑物、管线影响小；

（3）噪音、泥浆、振动等对环境污染小；

（4）能适应绝大多数地层，如粘性土、粉土、砂土、砂砾土等（特别是软土地区）；

（5）施工工期短；

（6）造价低；SMW工法系2005年度建设部推广的10项新技术之一，它具有施工快、无振动、无噪声、无泥浆污染的特点，较常用的钻孔排桩的方法节省20-30%的造价，符合国家倡导的节能、环保的要求，具有较好的社会效益和经济效益，实践证明，该工程采用SMW工法施工是可行的。鉴于杭州的经济实力和城市品位，SMW工法桩技术可以在杭州市政较深基坑围护中推广。[参考文献]

［1］黄均龙，型钢水泥土复合挡土墙墙法的研究与应用，第五届地基处理学术讨论会论文集，中国建筑工业出版社，1997．

［2］杨小刚，加筋水泥土地下连续墙（SMW工法）及具体应用，第四届地基处理学术讨论会论文集，浙江大学出版社，1995。

［3］张剑锋