深基坑中SMW工法的应用
摘要:SMW工法由日本成辛工业株式会社开发成功。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。
关键词:SMW工法 基坑围护 施工
一、工程及地质概况
古-1商办楼位于上海天山路、古北路交叉口,为地下3层、地上6层商场。该建筑全长244.2米。本工程场地属长江三角洲入海口东南前缘的滨海平原地貌类型,微地貌上属吴淞江古河道沉积区。场地地形平坦,地面标高一般3.8米,基坑地下水属潜水类型,稳定水位在地表以下0.51.0米。基坑四周无污染源,地下水对砼无腐蚀。
二、基坑围护结构设计
1、围护方案
该基坑围护采用SMW工法,开挖深度为11.5-13.1米,采用进口Φ850三轴劲性水泥土搅拌桩作围护结构,内插H800×300×13×24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@1200毫米和700毫米。设3道2H700×300×15×15双拼型钢支撑,转角处采用钢筋砼和H型钢混合支撑,支撑间距一般为4.5米。桩顶用钢筋砼圈梁兼作首道支撑围囹,其余选用2H400×400×13×21双拼作钢围囹。为减少围护桩在基坑开挖时的位移,对钢支撑施加预应力,其值为140吨。根据该工程基坑坑底土层为3层砂质粉土,透水性较强,对坑底采用降水加固方案。为降低造价,SMW桩中插入的H型钢在结构出±0.000后拔除。坑内采用水泥搅拌桩和压密注浆加固。
2、围护结构形式的比较
目前,上海地区深基坑围护墙体采用的结构形式一般都为地下连续墙(单墙或双墙),工程造价均较高,对环境的影响、污染均较大。与之相比较,SMW工法有如下优点:
(1)在现代城市修建的深基坑工程,经常靠近建筑物红线施工,SMW工法在这方面具有相当优势,其中心线离建筑物的墙面80厘米即可施工。
(2)地下连续墙由自身特性决定,施工时形成大量泥浆需外运处理,而SMW工法仅在开槽时有少量土方外运。
(3)SMW工法构造简单,施工速度快,可大幅缩短工期。
(4)SMW工法作围护结构与主体结构分离,主体结构侧墙可以施工外防水,与地下连续墙相比结构整体性和防水性能均较好,可降低后期维护成本。
三、关键技术的处理
H型钢水泥土搅拌桩支护结构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;
(4)控制重复搅拌提升速度在0.8-1.0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24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
施工中采用工字钢,对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑,其表面平整度控制1‰以内,并应在菱形四角留Φ10小孔。
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工法的主要特点
1、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。
2、钻杆具有螺旋推进翼相间设置的特点,随着钻掘和搅拌反复进行,可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌,而且墙体全长无接缝,它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。
3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土等土层中应用。
4、可成墙厚度550-1300毫米,常用厚度600毫米;成墙最大深度目前为65米,视地质条件尚可施工至更深。
5、所需工期较其他工法短。在一般地质条件下,为地下连续墙的三分之一。
6、废土外运量远比其他工法少。
实践证明该工程采用SMW工法施工是可行的。由于四周可不作防护,型钢又可回收,造价明显降低,加快了工程进度,取得了良好的经济和社会效益。