SMW工法桩围护结构侧向位移现场监测与分析

董莹　李晓辉

【摘要】南京梅子洲过江通道连接线—青奥轴线地下交通系统建设工程J3区围护结构采用SMW工法桩施工，由于工程地处长江漫滩地区，地质条件复杂，为确保基坑安全，基坑开挖过程中加大对SMW工法桩监测，通过监测数据分析，及时采取有效应对措施，确保了基坑的安全，对同类工程具有重要的指导意义。

【关键词】SMW 侧向位移 监测 分析

1 工程概况及地质条件

南京梅子洲过江通道连接线—青奥轴线地下交通系统建设工程施工范围包括梅子洲过江通道接线工程主线隧道起点开始的185.8m明挖隧道、滨江大道下穿隧道、梅子洲主线隧道与滨江大道互通匝道（L、M、K、I、J匝道），及此部分主线上的青奥广场地下空间；梅子洲主线隧道与燕山路互通匝道（C、D匝道），梅子洲主线隧道与江东中路及庐山路互通匝道（E、F、G、H匝道）。

场地位于长江河谷漫滩地貌区，地势平坦，水系发育，河流纵横交错，地面标高6-8m，长江边设防洪堤，堤顶标高约11.5～12.0m。漫滩的地层岩性以全新统灰色、灰褐色粉质黏土、粉土及淤泥质土为主，经人工改造后填土普遍分布。

2 围护结构设计类型

本工程结构设计复杂，围护结构包含地下连续墙、钻孔灌注桩+三轴搅拌桩、SMW工法桩、自凝式灰浆墙等多种形式。主体结构形式多层多跨，异型断面多，施工难度大。

南京青奥轴线地下交通系统工程施工分为B1、B2、B3区，B2区又分为J1～J5区，其中J3区围护结构采用了SMW工法桩。J3区（YK10+840-960）段基坑范围内土质存在厚度12-27米的软流塑状态淤泥质粘土，并且该区域地质条件变化复杂，基坑围护采用柔性较大的SMW工法桩（型钢跳插）。SMW 工法是一种新型施工工艺，是以SMW 专用机具，用水泥土作为固化剂与地基土进行原位搅拌，并插入型钢，固化后形成柱列式地下连续墙体，结合支撑结构作为基坑挡土防水的側向支护体系。本工程SMW工法桩桩径650mm，间距450mm，组间套打1根，桩长10-26.5m，共施工1149组。

3 SMW工法桩侧向位移监测点布置

为确保基坑开挖过程的工程安全，基坑开挖过程中对SMW工法桩侧向位移进行全程监控，对过程中的监测数据及时进行分析整理，以便现场及时采取有效的应对策略。本文选取C匝道的监测点及相关数据进行分析，对SMW工法桩围护结构侧向位移进行现场试验研究。

在C匝道区域基坑围护结构SMW工法桩内布设8个围护墙体测斜监测孔，编号CX-C-1—CX-C-8。

在SMW工法施工时，将外径70mm、内径59mm的PVC测斜管绑扎在设计位置的型钢迎土面一侧，顶底封闭，接头处用套管衔接并用自攻螺丝拧紧同时用胶布密封，随型钢插入三轴水泥土搅拌桩内，如图2所示。测斜管底部及顶部均略短于型钢长度约5 cm，同时应保证测斜管内的十字导槽必须有一组垂直于基坑边线。围护压顶圈梁开挖面上下各0.5m位置的测斜管外侧加Φ109PVC套管保护。当型钢整体安置于搅拌桩内完成后，在测斜管内灌注清水以防止可能的泥浆渗入并用专用盖密封。

4 监测方法技术

4.1 观测方法及技术要求

①用模拟测头检查测斜管导槽。

②使测斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管垂直于基坑边的导槽内，缓慢下放至管底后上提测斜仪，同时每隔0.5m读一次数据，记录测点深度和读数。测读完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽内，以上述方法再测一次，测点深度同第一次。

观测及数据采集技术要求如下：

①初始值测定。测斜管应在开挖前7天装设完毕，在3～5天内用测斜仪对同一测斜管作3次重复测量，判明处于稳定状态后，以3次测量的算术平均值作为侧向位移计算的基准值。

②观测技术要求。测斜探头放入测斜管内应等候5分钟，以便探头适应管内温度，观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性，以防探头数据传输部分进水。测斜观测时每1.0m标记，一定要卡在相同位置，每次读数一定要等候电压值稳定才能读数，确保读数准确性。

4.2 数据处理及分析

4.3 监测控制值

基坑工程监测报警值应符合工程设计的限值、地下主体结构设计要求以及监测对象的控制要求。基坑工程监测报警值应以监测项目的累计变化量和变化速率值两个值控制。

监测监控值按照《南京梅子洲过江通道连接线—青奥轴线地下交通系统建设工程施工设计图》及《建筑基坑工程监测技术规范》中设计的监测控制值来进行。当监测数据达到报警值必须立即报警，若情况比较严重，应立即停止施工，并对支护结构和周边的保护对象采取应急措施，监测控制值如表1所示。

5.2 数据分析

由具体监测数据并结合实际施工情况分析，南京青奥轴线地下交通工程J3区工地C匝道区域围护墙体测斜监测孔在本工程基础工程施工阶段变化情况可归纳为：

（1）南京青奥轴线地下交通工程J3区C匝道结构基础工程施工完成后，围护墙体测斜监测孔均呈现向基坑内侧位移；部分围护墙体测斜监测孔有不同程度的累计位移量超出报警值范围而报警情况发生；最大最终观测位移量为CX-C-2、112.78mm。

（2）从围护墙体测斜监测孔的变化曲线看，监测孔位移呈现小幅、缓慢的变化态势，未见明显突变情况，变形曲线较平稳。

（3）从围护墙体测斜监测孔的分阶段位移速率看，监测孔最大位移速率均出现在基坑开挖、垫层及底板施工阶段，地下室结构施工阶段监测点沉降速率呈现明显减小。这说明：基坑开挖、垫层及底板施工阶段对围护墙体测斜监测孔的位移影响大，地下室结构施工阶段对围护墙体测斜监测孔的位移量影响小。

（4）地下室结构施工过程中的支撑拆除施工，特别是第一道支撑的拆除对部分围护墙体测斜监测孔的影响较大，影响位置大致在监测孔近顶部。

5.3 原因分析及应对措施

当基坑围护墙体测斜监测孔的累计位移量超出报警值范围而报警情况发生后，分析了报警情况发生的原因及相关应对措施：

（1）大致原因分析：

基坑开挖过程中由于围护体内侧土方被挖除，围护体内外侧土方存在高差，导致围护结构产生向基坑内侧产生位移的反应。

（2）应对措施：

A、严格控制土方的分层开挖高度及速度，保证基坑内侧土层内应力释放呈现持续、小幅的态势，以避免围护墙体测斜位移量变化产生突变情况发生。

B、严格控制基坑挖土与钢管支撑形成的间隔时间，保证支撑结构的快速形成并达到设计强度，以控制围护墙体测斜变形量的进一步发展。

C、严格控制报警区段的重车经过数量及载重量，控制载重车辆经过此处时的车速（小于10km/h）及变速程度。

D、严格控制报警区段的施工物资堆放，有条件的应严禁堆放施工物资，如无法避免堆放施工物资的则应分散、少量堆放。

E、加强围护墙体测斜监测工作，在控制监测孔累计位移量的同时密切关注监测点的日位移量，用双控指标确定是否应对此监测项目进行综合监测报警。

F、在关注围护墙体测斜位移量的同时，也应对对应的基坑外地下水位及支撑轴力监测数据进行分析，以保证基坑的整体稳定。

6 结论

SMW工法作为一种新兴基坑围护工艺，具有止水和围护的双重功效。本文通过施工过程中对SMW工法桩的侧向位移进行全程监控，通过监测数据分析比对现场及时采取应对策略，有效的确保了施工安全。工程实践的良好效果也说明，在深厚淤泥质粘土地质条件下，SMW工法桩成桩质量、直径和均匀性均较好，深基坑采用SMW三轴搅拌桩围护结构是可行的。SMW工法桩可较常规支护形式更贴近建筑物或管线施工，特别适宜建筑密集的旧城改造区及软土地区的基坑围护，具有风险较小、施工较快、造价较省、环境污染较小的特点， 值得推广。