SMW工法桩在深基坑中的应用

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  摘要:基坑工程是建筑工程的一个重要组成部分,尤其是深基坑工程施工的好坏更会对工程的进度和质量造成重要的影响,并直接影响到建筑的稳定性、安全性与长久性。在实际工程建设中,深基坑围护多采用了复合式结构,在水泥搅拌桩体内加劲性型钢,从而形成组合结构的围护结构墙体,被称为SMW工法桩,它组合了型钢受力和水泥止水的优点,且截面较小,适应性强,在我国深基坑围护工程中得到了广泛应用。本文结合工程实际,介绍了SMW工法桩的特点,并着重就SMW工法桩在深基坑工程中的施工技术进行了分析与探讨。
  关键字:深基坑;SMW工法桩;技术;探讨
  中图分类号:TV551文献标识码: A
  引言
  SMW工法桩(Soil Mixed Wall),也被称为加劲水泥土地下连续墙,是一种在相互搭接的水泥土桩墙中插入型钢而形成的复合结构,也是我国在近年来重点引进的技术项目。因其具有构造简单、工期短、造价低和环境污染小等方面的特点,在提倡建设节约型社会和重视可持续发展的今天,在深基坑围护工程中推广应用SMW工法具有更为现实的意义。
  一、工程实例
  1、工程慨况
  本工程由昆山世茂新发展置业有限公司资拟建的“昆山世茂东外滩61#地块(15#楼、16#、17#楼及南侧地下车库)”,位于位于昆山市景王街北侧,东城大道西侧,交通条件便利。具体位置如下图所示。
  
  2、场地岩土工程条件
  场地隶属于太湖湖荡平原地貌单元,据勘探深度范围内地基土体岩性、结构、成因类型、埋藏分布特征及其物理力学性质指标的异同性,可将勘察深度范围内岩土体划分为4个工程地质大层,与本基坑工程相关的土层表述如下:
  ①1层杂填土:灰褐~杂色,松散,以黏性土夹较多碎砖、碎石为主,局部堆积有少量建筑垃圾,填龄小于5年,仅场地南侧分布。
  ①2层素填土:灰褐~黄灰色,松散,以黏性土为主,含植物根茎,局部夹有少量碎砖、碎石,土质欠均匀,填龄小于10年。整个场地均有分布。
  ①2A层淤泥:黑灰色,流塑,含腐植物及贝壳,有腐臭味,分布于水塘底部,填龄小于10年。
  ②1层粉质黏土:灰黄色~黄灰色,可塑,局部软塑,含铁锰斑纹,无摇振反应,稍有光泽反应,干强度及韧性中等。整个场地均有分布。
  ②2层淤泥质粉质黏土:灰色,流塑,含少量植物碎屑、贝壳,无摇振反应,稍有光泽反应,干强度及韧性中等偏低。整个场地均有分布,场地西南侧厚度大。
  ②3层粉质黏土:灰色,软塑,具有水平层理。无摇振反应,稍有光泽反应,干强度及韧性中等。整个场地均有分布。
  ③1层黏土:灰黄色,硬塑,局部可塑,含Fe、Mn质斑纹及少量结核,无摇振反应,有光泽反应,干强度及韧性高。主要分布于场地东北侧(见勘探点平面位置图)。
  ③1A层粉质黏土:灰黄色,可塑。无摇振反应,稍有光泽反应,干强度及韧性中等。主要分布于场地东北侧。
  ③2层粉土:灰色,湿~很湿,中密,含云母碎片,摇振反应中等,无光泽反应,干强度及韧性低,水平层理发育,局部夹薄层粉砂。整个场地均有分布。
  ③2A层粉土夹粉砂:灰色,湿~很湿,中密~密实,含云母碎片,摇振反应迅速,水平层理发育。整个场地均有分布。
  ③3层粉土夹粉砂:灰色,湿~很湿,中密~密实,含云母碎片,摇振反应迅速,水平层理发育。整个场地均有分布。
  ④1层粉质黏土:青灰~灰色,可塑,局部硬塑,无摇振反应,稍有光泽反应,干强度及韧性中等。整个场地均有分布。
  ④2层粉砂夹粉土:灰色,湿,密实,含云母碎片,局部夹薄层细砂,粉质粘土,具有层理。整个场地均有分布。
  基坑支护设计参数详见下表:
  基坑支护设计参数表表1
  
  
  
  3、支撑体系
  本工程支撑体系采用钢筋砼,其分为冠梁、围檩、支撑和联系杆。支撑点采用钢立柱灌注桩,有6根钢立柱。
  东侧由于基坑比较深,在标高1.0m处设一道冠梁,内支撑体系与南侧、北侧同一标高的位置作为圈梁、支撑、联系杆的支撑体系。
  4、.坑内共布18口管井
  管井井径800mm,300mm的波纹管管径,井深16m。基坑开挖提前1周进行降水,停止降水时间需按照结构设计要求进行。
  5、对施工难点、要点的针对性措施
  5.1针对周边环境的保护措施
  大部分采用放坡土钉墙、工法桩至支撑体系,可以满足基坑安全需求。
  5.2针对土方开挖对保证周边环境安全、有效控制变形的措施
  鉴于周边环境保护严格的特点,本工程建设中拟加大科技创新力度,结合成熟科研成果,并展开专项技术攻关,以确保施工中周边环境的安全;
  基坑开挖前完成挖土专项施工方案,而且基坑开挖必须在围护桩、支撑和连梁设计強度达到80%后进行;
  基坑应遵循“时空效应”进行组织开挖,最下层土方开挖与底板分块交替施工,减少坑底隆起,进而减少周边建筑及地面沉降;
  本基坑规模不大,基坑开挖过程中应进行“长边效应”的控制,具体方法:严格按照设计指导性文件施工;挖土时在基坑内可以预留的土方区域进行土方预留;土方开挖按分层分块顺序进行以释放应力;基坑开挖到坑底后立即浇注混凝土垫层至围护结构边;相邻分块土方应在前一底板及传力带浇筑完成且达到设计强度80%后再可开挖。
  做好施工监测工作,每日进行统计分析,发现问题及时上报处理。当基坑周边土体的沉降和围护结构水平位移接近警戒值时发出警报,以便超前制定控制预案。
  现场设立应急指挥小组,出现问题第一时间进行抢险、堵漏,将危害控制在最小的影响范围内。
  二、SMW工法施工工艺总结
  SMW工法是一种由水泥土桩列墙内置芯材构成的复合围护结构,具有止水、承担水土侧压、承担锚拉或逆作法中垂直荷载的功能。与通常的地下连续墙工法和钢板桩工法等工法及本工程中1-1、4-4段排桩支护相比,有以下优点:
  1、SMW工法的优点
  1.1对周围地层影响小
  SMW工法是直接把水泥类悬浊液就地与切碎的土砂混合,不像地下连续墙、灌注桩需要开槽或钻孔,存在槽(孔)壁坍塌现象,故不会造成邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害。
  1.2抗渗性好
  由于钻削与搅拌反复进行,使浆液与土得以充分混合形成较均匀的水泥土,且墙幅完全搭拉无接缝,比传统地下墙具有更好的止水性,水泥土渗透系数很小,达10-7-10-8cm/sec。
  1.3施工噪音小、无振动、工期短
  SMW挡墙采用就地加固原土而一次筑成墙体,成桩速度快,墙体构造简单,施工效率高,省去了挖槽、安施钢筋笼等工序,同地下连续墙施工相比,工期可缩短近一半。
  1.4废土产生量少,无泥浆污染
  水泥悬浊液与土混合不会产生废泥浆,不存在泥浆回收处理问题。先做废土基槽,限制了废水泥土的溢流污染,最终生产的少量废水泥土经处理还可以再利用作为敷设场地道路的材料,这样既降低了成本,同时又消除了建筑垃圾的公害。
  1.5大壁厚、大深度
  成墙厚度在550-1300之间,最大深度已达65cm。视地质条件尚可施工更深,并且成孔垂直精度高,安全性大。
  1.6适用土质范围广
  采用多轴螺旋钻机方式的SMW工法适用于从软弱地层到砂、砂砾地层及直径100mm以上的卵石,甚至风化岩层等,如果采用预削孔方法还可适用于硬质地层或单轴抗压强度60Mpa以下的岩层。
  2、SMW工法和灌注桩的比较
  详细的比较如下:
  2.1 SMW工法与灌注桩施工工艺比较
  SMW工法施工对场地的要求不是很高,只需在施工区域放置走道板来调整场地的平整度,钻孔灌注桩对施工场地的要求较高,在施工前需做好硬地坪;
  SMW工法施工无须废浆池,钻孔灌注桩需在施工区域另建废浆池;
  SMW工法施工兼备了挡土和止水的效果,钻空灌注桩围护只起了挡土的作用,还需用深层搅拌桩来止水;
  SMW工法工期快,钻孔灌注桩工期较慢且施工工序多(成孔、清孔、下钢筋笼、浇灌混凝土、测桩等工序)。
  2.2经济分析
  500㎜厚、18m深地下连续墙费用为25000元/m;
  Ф850、18m深层钻孔灌注桩为13800元/m;
  SMW工法、H型钢长13.6m桩身18m为14000元/m;
  SMW工法比地下连续墙便宜44%,略高于Ф850、h=18m钻孔灌注桩但其所需施工场地和工艺比SMW工法复杂的多工期亦比较长。
  结束语
  总之,SMW工法在软土地层的基坑工程中推广有着重要的意义,适应于建设节约型社会的工程中。废土外运量远比其他工法明显减少,构造简单、施工方便、工期短、造价低廉、环境污染小、能适应多种地层的基坑支护,加快了工程进度,取得了良好的经济和社会效益。
  参考文献
  [1]中国建筑科学研究院.JGJ120-99建筑基坑支护技术规程[S].2012.
  [2]夏良,张文勤.SMW工法在深基坑围护中的应用[J].广东建材,2012(04).
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