Application of mixed support in deep and shallow foundation pit construction under SMW construction method
上海建工二建集团有限公司 吴海峰 200010
摘要：近年来，国家不断提倡绿色建筑和节能环保，SMW工法的使用逐渐增多，推广使用该工艺现实意义更加突出。SMW是Soil Mixing Wall的简写，这一工法是指在套打一孔的三轴水泥土搅拌桩内通过插入H型钢补强材料，经固化后形成的同时具有抗渗性能和受力这两种功能的复合围护墙体，在完成回填工作之后，H型钢可回收再利用，随着社会可持续发展要求越来越高，SMW工法桩围护体系低能耗、低成本优势、施工工序简便等特点在当下节约型社会的工程建设中优势越来越大。但是在施工过程中保证现有的围护体系能够控制基坑变形、保证基坑及周边安全是关键，这就需要在施工过程中采用细致的施工工序，合理的支撑形式，并辅以智能监测等科技手段对整个基坑施工提供质量保证。
[关键词]：SMW工法桩 复杂地质 深浅坑 支撑形式
1、引言
选用合适、节约的基坑围护结构体系一直是工程前期的一项重点。在满足硬性设计强度需求下，选择SMW工法桩体系的优势是明显的。一方面达到设计施工要求，保障工程基坑安全，另一方面能够简化施工工艺流程，缩短施工工期，提高经济效益。但在该体系下对基坑变形控制所需要求更高，需要采用合理且完善的基坑施工方案及变形控制监测措施，最重要的，还需要考虑合理的支撑形式，从而保障基坑施工周期内各项指标满足设计强度要求及安全施工要求。
根据本工程的基坑支护工程设计与施工实例，并从设计阶段多种支护方案的造价、工期、位移控制等多方面进行分析对比，最终选择出最为经济合理的设计方案 ，在实际施工过程中则采用了针对性强的施工技术措施。 实践证明。SMW工法桩+混合支撑方案在深浅坑施工中有一定的应用效果，可为软土地区类似深基坑工程的支护提供借鉴和参考。
2、项目概况
本项目总用地面积26633.7m2，总建筑面积82349.4m2，地上建筑面积54349.4m2，地下建筑面积28000m2（其中：人防设施面积9980m2）。地上9栋单体为5至7层钢框架结构，总高23.5米。
地下室开挖面积为20261m2，其中地下二层（图中Ⅰ区，下称深坑）基坑面积为11352m2，开挖深度9.850m，局部挖深10.850mm。地下一层（图中Ⅱ区，下称浅坑）基坑面积为8909m2，开挖深度5.850m，局部挖深6.85m。
深坑区域采用SMW工法围护，三轴搅拌桩φ850三轴搅拌桩内插H700×300×13×24型钢，结合二道钢筋混凝土支撑的传统围护形式。
.png)
基坑分区布置图
浅坑区域采用SMW的工法围护体系，三轴搅拌桩φ850三轴搅拌桩内插H700×300×13×24型钢，结合基坑的平面形状，坑内采用一道φ609钢管斜抛撑作为支撑，顶部设置混凝土圈梁围檩。这种支撑形式既不影响相邻深坑施工，又能保证基坑的变形控制。该形式的优点是施工速度快，较经济。
深浅坑分隔区域采用SMW的工法围护体系，三轴搅拌桩φ850三轴搅拌桩内插H700×300×13×24型钢。顶面设置钢筋混凝土围檩，标高与深浅坑首道围檩同高。
3、重难点分析
（1）地质复杂影响SMW工法施工质量
沿基坑一周及深浅坑分隔位置采用SMW工法桩围护，由于地下存在旧建筑物基础，且地面以下3米范围为杂填土，含大量碎石、砖块，局部存在暗浜，有臭味，土性极差，地下水丰富。所以SMW工法桩成桩质量较难控制。
（2）分隔墙型钢拔除影响围护稳定
浅坑区域紧靠分隔墙土方边坡开挖，须同步拔除型钢。而地下一层深浅坑处于打通状态，无墙体分隔。型钢拔出后，而围檩以下约4.5米高度水泥土墙处于悬臂状态，极易失稳发生坍塌至深坑B1层柱及楼板上，对结构产生危害。如何控制该部分土方坍塌，成为型钢拔除施工过程的难点。
（3）深浅坑支撑分界面处理
考虑深浅坑分隔位置型钢拔除需留设施工作业面，浅坑一侧需留设土方边坡，因此考虑浅坑区域采用盆式开挖。另外鉴于浅坑外围均采用斜抛撑施工，土方开挖及运输仅限于深浅坑分隔区域土方边坡作为临时通道。重车通行荷载对分隔区域围护影响较大，极易导致围护失稳危害基坑安全。又因考虑深浅坑分隔围护区域施工便道两端处设计有斜抛撑，此部分斜抛撑施工受土方开挖及运输制约，如何合理安排该部分土方开挖及斜抛撑施工工况，直接关系浅坑围护的安全。所以，深浅坑支撑分界面处理是本工程施工的一个难点。
4、施工方案
（1）合理安排施工工序
深坑施工完成底板后拆除第二道支撑，再施工负二层楼板，形成楼板换撑后东侧抛撑基坑可以提前开挖。施工斜换撑后拆除第一道混凝土支撑，在施工负一层楼面，基坑回填后拔出型钢，非临边型钢待浅坑土体挖除至负一层后拔除，浅坑底板施工，浅坑中心岛底板施工完成与地下二层相接，安装抛撑，挖除剩余土体，北侧换撑，土体回填后型钢拔除，围护体系退出工作。
（2）深浅坑支撑交界区域施工
因考虑深浅坑分隔处须留设临时施工便道，用于土方等重型车辆运输。故采取以下措施保证边坡稳定：邻近浅坑一侧采用两级放坡，放坡坡度为1:1.5。坡顶宽度15米，仅考虑单车辆行驶；面向深坑一侧留设充足安全距离。边坡第一级坡脚位置采用轻型井点降水，减少边坡土方因地下水丰富产生的不稳定概率。
考虑分隔墙位置型钢拔除后土方稳定，在型钢拔 除前降低土方高度至围檩底面。型钢拔除吊运后，再行开挖便道土方，且紧跟型钢拔除节奏。待便道开挖 至斜抛撑交界区域，留置抛撑处土方暂不开挖并设置边坡，保证对坑外 深浅坑分界施工便道型钢拔除围护的支撑作用，同时留置坡顶处分隔墙型钢，起到边坡土体的侧向支撑作用。
.png)
施工完斜抛撑位置底板及牛腿，并安装斜抛撑。再行拔除分隔墙留置型钢切除围檩，最终开挖抛撑底部土方。
.png)
便道末端斜抛撑施工
（3）全过程把控SMW工法围护质量
围护施工前详细分析地勘报告，明确地下障碍物及暗浜位置，对障碍物实施定点清除。考虑基坑内存在暗浜或其他不良地质情况，SMW工法围护施工至该区域时密切观察返浆量。
SMW工法桩施工前进行工艺性试验，根据试验结果调整施工参数，收集并分析钻进及钻出速度，确定设计泥浆比重是否需要调整。密切观察返浆质量和异味土质，如发现暗浜及时调整喷浆速率和钻进钻出速度。
SMW工法桩施工间歇应尽量减少，按规范及设计要求进行冷缝处理。坑内PHC管桩施工与邻近SMW工法桩施工应留设一定时间间隔，减少挤土效应对工法桩的影响。
加强基坑观察和监测围护施工直至基坑结构施工完成，基坑围护及周边水平位移和竖向沉降均须密切观察。同时须编制应急预案，以应对基坑施工可能遇到的突发情况。
5、实施成果
通过采取以上多项措施，基坑围护及周边变形得到有效的控制，水泥围护桩墙体仍具有较好的隔水性能，且以下采用监测数据统计分析折线图以说明：
.png)
.png)
在基坑施工时，由于施工周期短，支撑形式到位，工序安排合理，使得深浅坑在开挖过程中位移趋势较为平缓，总体情况在可控范围内。同时此种支护形式有效地控制了施工成本。
6、结论
综合上述分析，本工程在地质环境复杂、围护体系相对较弱的情况下，采取多项措施，细化施工工序，严密基坑监测体系，并结合项目实际情况设计合理土方开挖及支护安拆方案，有效控制基坑变形。由此可见，SMW工法桩+混合支撑方案在深浅基坑中的应用取得了一定的效果。结合本项目来看，未来在满足硬性设计需求的情况下选择合适的支护形式势必会形成一种趋势。在满足设计要求及严格控制基坑形变的情况下，适当选择较弱的围护结构体系的经济优势是较为明显的，一方面满足设计强度要求，简化了施工工序，缩短了施工周期，另一方面减少了工程造价，可以为项目带来更为可观的经济效益。
参考文献：
[1]黄茂松,朱晓宇,张陈蓉. 基于周边既有建筑物承载能力的基坑变形控制标准[J].岩石力学与工程学报.2012,31(11):2291-2304.
[2]刘巽全,范仙明. 弱刚度围护体系的基坑变形控制技术[J].建筑施工.2018（01）
[3]王静. 诌议建筑深基坑工程支护体系的技术与其经济性[J].科技传播. 2009(1)
[4]曹 慧,许利东,徐金鑫.“SMW工法桩+斜撑”在昆明软土地区基坑施工中的应用研究.建筑施工。2016（08）