卜 飛

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，深基坑支護問題逐漸引起大家的重視，對基坑支護的要求也越來越嚴格。SMW工法支護結構因其防滲性好、對周圍地層影響小、施工噪聲小、無振動、工期短、工程造價低等優(yōu)點，在基坑工程中應用越來越廣泛。SMW工法是采用多軸攪拌鉆機在原地層中切碎土體，同時由鉆機前端低壓注入水泥類強化劑與土體攪拌充分混合，在水泥土結硬前插入，加強芯材(通常為H型鋼)的地下施工技術。隨著其設計計算理論和施工方法的成熟完善，SMW工法在山西的推廣使用也日益趨于成熟。

1 工程概況及周圍建設情況

1．1 工程概況

擬建建筑物主要是在現有建筑周邊進行改擴建，本工程擬改建部分(○15軸 ～ ○22軸)、擬建場地地表高程為 788．0 ～ 790．0，基坑底標高 779．60/779．10，基坑深度 10．9 m ～8．4 m;場地北側與建筑物連接;場地東側距道路紅線60 m;南側距圍墻4 m～11 m;西側距圍墻9．5 m～17．0 m。基坑平面如圖1所示。

圖1 基坑平面示意圖

1．2 工程地質條件

根據野外鉆探、原位測試及室內土工試驗結果，在基坑深度相關范圍，場地地基土自上而下依次為:第①層雜填土:由大量磚塊、碎石、粉煤灰、灰渣、植物根系等建筑垃圾及少量生活垃圾組成，標貫試驗錘擊數N值，平均5．8擊。第②層細砂:稍密～中密狀態(tài)、顆粒均勻，顆粒級配不良。標貫試驗錘擊數N值(實測值)11．0擊～18．0擊，平均15．9擊。第③層細砂:飽和，中密狀態(tài)、顆粒均勻，顆粒級配不良。標貫試驗錘擊數N值(實測值)16．0擊～22．0擊，平均18．8擊。第④層粉質黏土:可塑狀態(tài)，無搖振反應，切面稍有光澤，干強度中等，韌性中等，具中壓縮性。標貫試驗錘擊數N值介于7．0擊～11．0擊，平均9．1擊。第⑤層細中砂:飽和，中密～密實，級配不良。標貫試驗錘擊數N值介于20．0擊～30．0 擊，平均22．3 擊。

1．3 水文地質條件

勘察期間實測各孔混合穩(wěn)定水位埋深為5．01 m～8．00 m，水位標高782．00 m～783．00 m?？辈炱陂g為平水期，地下水位隨季節(jié)性變化幅度為0．8 m～1．4 m。結合周邊項目施工經驗，綜合分析本次設計主要參數取值見表1。

表1 土層特性

2 基坑支護設計

2．1 基坑支護方案

該工程基坑側壁安全等級為二級，臨近舊樓部分為一級，設計使用期限為12個月。綜合考慮現場的周邊環(huán)境及巖土層組合條件，為盡可能避免基坑開挖后對周圍道路及建筑物的影響，本著“安全可靠、經濟合理、技術可行、方便施工”的原則，經過分析、計算和方案比較，擴建部分基坑采用樁錨支護、型鋼水泥土攪拌樁(SMW工法)。

該樁樁徑850 mm，套接一孔法，樁間距600 mm，水泥摻量為20%，水泥采用42．5級普通硅酸鹽水泥，每立方米水泥用量350 kg～450 kg，樁體無側限抗壓強度要求不小于1．5 MPa;內插型鋼700×300×13×24，截面模量不小于5760cm3，型鋼為隔一插一，間距1200mm;三軸水泥土攪拌樁兼作止水帷幕，如圖2所示。樁頂設冠梁，梁寬1100mm，高600mm，H型鋼超出冠梁600mm。為降低造價，SMW樁中插入的H型鋼在基坑回填后拔除。為減小樁H型鋼的內力，同時控制樁頂水平位移，在－5．250m標高處增加一道錨索，錨索采用7×15．2×1860級鋼絞線，長度28．5m，傾角15°，二次高壓注漿，注漿體設計強度20MPa。錨索成孔孔徑150mm，采用隔孔施工順序。

圖2 型鋼布置圖

2．2 水泥土攪拌樁計算

1)水泥土攪拌樁及型鋼長度的確定。SMW工法需要確定水泥土攪拌樁和型鋼的入土深度這兩個關鍵指標。其中，水泥土攪拌樁的入土深度的確定主要考慮以下三方面的原因:a．確?；咏邓挥绊懟又苓叚h(huán)境;b．防止管涌發(fā)生;c．防止坑底隆起;綜合以上因素，工程攪拌樁樁長確定為19．0m。型鋼長度的確定綜合考慮了以下幾個因素:基坑支護結構的內力、變形、整體穩(wěn)定、抗傾覆以及H型鋼的順利回收。經計算確定，H型鋼的長度取為17．5m，超出冠梁600mm。

2)承載能力計算。本文分別采用彈性法和經典法，對型鋼進行了抗彎、抗剪承載力計算、型鋼與水泥土之間的錯動抗剪進行驗算以及水泥土最薄弱截面處的局部抗剪強度驗算，計算結果均滿足規(guī)范要求。同時，對型鋼的抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性進行了驗算?？箖A覆穩(wěn)定性系數KQ=1．425≥1．30、抗滑安全系數Kh=1．772≥1．20，均滿足規(guī)范要求。

3)支護結構的內力、位移計算。本文選用“理正”軟件對基坑進行內力和位移計算分析。將開挖全過程分為三種工況。

工況1:開挖至－5．750m;工況2:施工錨索;工況3:開挖至－10．9m。分別分析各工況條件下基坑壁的應力和位移的變化，然后繪出開挖全過程地表沉降圖，如圖3所示?；觽缺谧冃巫畲笾禐?2．02mm，地表最大沉降量控制在25mm以內。

圖3 地表沉降圖

2．3 型鋼水泥土攪拌樁的施工要求

型鋼宜采用整材;當需采用分段焊接時，應采用坡口焊等強焊接。對接焊縫的坡口形式和要求應符合現行行業(yè)標準《建筑鋼結構焊接技術規(guī)程》的有關規(guī)定，焊縫質量等級不應低于二級。單根型鋼中焊接接頭不宜超過2個，焊接接頭的位置應避免設在支撐位置或開挖面附近等型鋼受力較大處;相鄰型鋼的接頭豎向位置宜相互錯開，錯開距離不宜小于1m，且型鋼接頭距離基坑底面不宜小于2m。

3 支護結構形式的比選

目前，山西地區(qū)基坑支護采用的結構形式一般是灌注樁加錨索，同時采用水泥土攪拌樁做止水帷幕，其工程造價較高，施工周期長，對周邊環(huán)境的影響、污染均較大。本工程對灌注樁和SMW工法進行了比較，SMW工法具有如下優(yōu)點:

1)本工程屬于改擴建項目，與舊樓連接部位僅剩1．0m左右的距離施工支護結構，灌注樁方案需要寬度至少1．85m，其中灌注樁800mm，攪拌樁850mm，兩樁之間凈距200mm;SMW工法僅需要850mm的寬度即可;節(jié)約支護結構占據的空間。2)施工速度較快，邊施工攪拌樁邊插型鋼，節(jié)約了施工灌注樁的時間。3)SMW工法型鋼可以回收利用，相比灌注樁方案節(jié)省造價，經過對兩種方案的比較計算，共節(jié)省造價28．3%。

4 SMW工法施工關鍵技術的處理

本工程上部7．0m為雜填土，下部為13．0m左右的砂層，砂層的錘擊數為11擊～22擊;型鋼長度17．5m，型鋼插入主要是在砂層范圍內;按常規(guī)的施工工法，在深厚的砂層中插入型鋼阻力較大，且后期型鋼的回收難度很大。為了解決這個難題，經過設計院和施工方進行反復論證和試驗，本工程在山西地區(qū)首次采用了二次攪拌樁的方法，具體過程如下:改變施工工藝，對攪拌樁進行兩次施工，第一次施工時噴漿量80kg，使砂層進行一次沉淀，然后再進行第二次攪拌樁施工，邊施工攪拌樁邊插型鋼。實踐證明，采用這種施工方法后，砂層的阻力減小很多，且后期型鋼能夠順利拔出。

5 結語

型鋼水泥土攪拌樁是近年來廣泛使用的深基坑支護技術，與傳統的基坑支護方式相比，明顯降低了成本，而且施工過程對周圍土層的影響小，節(jié)省了工期，在深基坑工程支護施工中，是一種很有競爭力的技術手段。本文通過對某工程型鋼水泥土攪拌樁設計方案的分析，闡述了該設計方案在深基坑支護中的具體應用。同時，與常規(guī)的樁錨支護體系設計方案進行了對比分析，并且，對SMW工法施工中的關鍵技術問題進行了討論，進一步論證了型鋼水泥土攪拌樁的優(yōu)越性。

［1］王曉飛．SMW工法在南京某深基坑中的應用［J］．山西建筑，2009，35(11):81-83．

［2］JGJ120-2012，建筑基坑支護技術規(guī)程［S］．

［3］GB50739-2011，復合土釘墻基坑支護技術規(guī)范［S］．