车辆段基坑S M W工法桩加斜抛撑支护体系施工技术

洪族智

（中交四航局第五工程有限公司，福州 350008）

1 工程背景

福州市城市轨道交通4号线一期工程前锦车辆段，主基坑位于城峰路以南、前锦路以西、螺福路以北、螺洲支路东北侧与燕秀路东西侧的地块内，基坑周长2990 m，宽度30～260 m，其中，C、D段基坑周长2268 m，为车辆段主要基坑，基坑深5～7 m，高仕路站位置为一级基坑，其余段基坑安全等级为二级。本工程红线边就是基坑边线，该基坑侧边采用SMW工法桩加斜抛撑进行基坑支护。基坑开挖底板主要位于（含泥）中细沙层以及淤泥层，地下水丰富的富水沙层。上部浅基础持力层分布不连续，层面起伏较大，地层层厚分布不均匀，下伏基岩及其风化岩，岩面起伏较大，属不均匀地基。

2 深大基坑支护施工方案比较分析

根据工程地质情况（淤泥及淤泥夹沙层居多）及周边施工（红线边就是基坑边，且邻近现有地铁车站，周边房屋建筑居多）条件，深大基坑支护方案有双排桩（工法桩加灌注桩）法、放坡加单排SMW工法桩支护法、SMW工法桩加钢管斜抛撑支护等支护体系可供选择。

2.1 工法桩加灌注桩双排桩支护法

工法桩加灌注桩前排SMW工法桩，间距1200 mm。后排桩直径800 mm，旋挖桩直径1 m，排距3500 mm。顶部与800 mm厚钢筋混凝土板连接。施工优点为用地较小，可在车辆段红线内施工，安全性高，可直立体全断面开挖，对主体结构施工无影响，但造价高，施工工期较长。

2.2 放坡加单排S M W工法桩支护法

采用顶部放坡，放坡高度2～3 m，并设置6 m宽平面。围护结构采用单排直径850 mm、间距600 mm的内插SMW工法桩，内插型号为HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm型钢，间距1.2 m。型钢顶部设置1.2 m×0.8 m冠梁。施工优点为造价低，施工简单，但需要的施工场地面积较大，用地范围较其他支护形式扩大，以本工程为例，需在原有用地范围的基础上增加13608 m2，严重超过红线范围，且基坑边又有民房、既有地铁车站，红线边就是基坑边，城区征地难度大、代价高昂，后续多余土地又须看管等。由此可能产生拖延工期、增加费用等风险，且安全系数较其他支护法有所降低。

2.3 单排S M W工法桩加钢管斜抛撑支护法

采用SMW工法桩进行支挡，墙体采用直径850 mm、间距600 mm的三轴搅拌桩，内插型号HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm型钢，间距1.2 m。施工完围护结构后，以1∶1.75临时放坡，坡面挂网喷射C20混凝土，喷射厚度为150 mm。施工完预留核心土，开挖基坑施工底板，在底板上浇筑临时牛腿，并架设直径630 mm、厚度为8 mm钢支撑,钢支撑间距3.0 m。此方案使用灵活，不影响周边场地环境等，该工艺广泛应用于基坑开挖与支护，施工工艺简单且成熟，所需材料可重复利用，最终所有斜抛撑和型钢都可回收，而且施工进度快，造价较低，无须新征地。

3 支护方案选定及施工技术研究

3.1 方案选定

本工程主基坑周围存在的建（构）筑物较多，邻近地铁站，村居民房距离基坑边缘较近，且红线边就是基坑边，基坑安全等级较高。由于本基坑深度在5～7 m，且面积较大，若采用单排围护结构加放坡开挖，需增加放坡范围才能满足安全系数要求。由此需增加施工用地，施工作业距离远，也造成征地拆迁量增加，施工不确定性因素增多，可能造成工期拖延，费用大幅度增加。若采用双排桩，虽然施工场地及安全性能均能满足现场施工实际需求，但施工较复杂，造价相对高昂，桩基会对未来开发造成地下污染，因此，将增加工程的投资等。

采用SMW工法桩加钢管斜抛撑支护进行支挡，不仅能满足深大基坑周边建筑物多、邻近地铁和基坑安全等级高的要求，而且在工序上可先施工工法桩，后对基坑采用放坡开挖。先行施工中间部分底板，施工斜抛撑基座后架设斜抛撑，基坑开挖过程安全稳定性将大大提升。同时规避了放坡加单排桩施工对场地和地质条件要求高，以及双排桩施工方案复杂、成本高、不环保节能等弊端。

3.2 施工工艺流程

本基坑周长2268 m，基坑深度为5～7 m，基坑采用中心岛开挖，中心底板基础首先施工，最后浇筑基坑坑边底板。结合场地情况，基坑侧边坡采用竖向斜撑进行基坑支护。基坑围护结构采用SMW工法桩。墙体采用直径850 mm、间距600 mm的三轴搅拌桩，内插型号HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm型钢，间距1.2 m。围护结构顶部设置1.2 m×0.8 m冠梁，冠梁顶标高为5.0～6.0 m，施工完围护结构后，以1∶1.75临时放坡，坡面挂网喷射C20混凝土，喷射厚度为150 mm。施工完部分底板后，在底板上浇筑临时斜抛撑牛腿，并架设直径为630mm、厚度为8 mm斜抛钢支撑,钢支撑间距3.0 m。

3.2.1 SMW工法桩施工

SMW工法桩施工方法采用跳打方式进行施工，即先施工第1单元，然后施工第2单元，再施工第3单元，第3单元的A轴和C轴插入第1单元的C轴及第2单元的A轴孔中，两端完全重叠。依此类推，完成水泥搅拌桩施工，施工顺序如图1所示。接着进行型钢插入施工，型钢采用隔一插一施工方式进行。三轴搅拌桩施工完成后立即插入型钢，复核孔位，插入完成后需要固定好型钢直至搅拌桩凝固，施工前配备好振动锤，辅助插型钢成桩。

图1 搅拌桩施工顺序（单位：mm）

3.2.2 钢管斜抛撑施工

架设钢管斜抛撑前施工基座，确保基座与冠梁预埋钢板保持同一轴线不偏心，钢管斜撑两端点位置拉线、放线、安装位置开槽，支撑尺寸计算、下料，待基座强度满足要求后，采用25 t汽车吊或者塔式起重机吊装、基坑预留反压土开挖、监测、结构底板侧墙施工、拆撑。

3.3 施工控制要点

本工程施工控制要点包括：

1）施工牛腿时应与冠梁预埋钢板保持轴线一致，斜抛撑待底板牛腿施工完成达到强度后安装，主要起到支撑体系转换的作用，利用钢管撑替代反压土提供外侧土压力，以进行反压土的开挖及反压土下底板的安全施工[1]。

2）根据设计和施工方案要求必须做到先撑后挖，和挖土工序密切配合，在安全第一的前提下加快进度。

3）斜抛撑钢支撑结构施焊要符合规范要求，焊缝长度、饱满度、厚度均要满足设计和规范要求，且要进行试焊、无损检测或超声波探伤，并尽量减少施工机械行走对支撑造成的影响。

4）在钢支撑的安装及边坡土方开挖阶段，要求监测单位在设立的监测点对整个施工阶段边开挖边监测，且每天保持对支撑监测不少于1次。

5）每安装1根钢支撑，根据设计要求进行焊接，检查构件安装节点焊接质量，焊缝需饱满，外观无焊接缺陷，受力位置均为连续焊，并检测焊缝。

6）根据现场实际情况对于达到拆除条件的进行拆除，拆除过程中加强基坑监测。

7）SMW工法桩成桩垂直度误差应＜0.5%，桩位偏差应＜50 mm，相邻桩施工不得超过12 h。压浆过程不允许有断浆现象。若因故输浆管道堵塞，需立即停泵处理，待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉2 m后，确认浆液未凝固并等待10～20 s后方可注浆，以防断桩；如若浆液凝固需重新钻进施工；工法桩搅拌桩施工前要预先试桩，得出合理的水泥掺量和搅拌提升速度。

8）型钢接头焊缝应重点检查，确保焊缝质量。型钢插入宜靠自重或者采用振动锤辅助成桩。

9）型钢回收后及时对空隙进行注浆填筑。

3.4 施工监测及监测成果

根据现场施工监测情况，开挖前对围护结构支撑体系进行布点监测，开挖过程监测及比对。通过监测数据分析，变形量最大为9 mm，由此得出SMW工法桩加斜抛撑工法可靠稳定，满足围护要求。

4 技术经济效益

项目施工完成后，通过收集资料，比对后得出各支护结构经济效益分析情况，见表1。

表1 各支护结构经济效益分析

由此可以得出SMW工法桩加斜抛撑工法,在场地受限条件下经济效益较佳，安全性能可靠，施工方便简单，工期短，环保节能。

5 结语

SMW工法桩加钢管斜抛撑在基坑支护中的运用较广，但也需要因地制宜，必须做到实地勘察，重视方案制订、人员培训以及过程控制和监测，方能做到合理运用技术。该方法适用于斜抛撑冠梁背后有便利的场地或底板结构物可以行车的位置，或单一围护结构无法满足土侧压力需辅助支撑的工况，便于后续土方开挖、型钢、斜抛撑的循环回收利用。本文通过福州轨道交通4号线一期前锦车辆段深大基坑的施工，阐述了SMW工法桩加钢管斜抛撑施工在深大基坑的施工工艺步骤，安全、环保和经济方面的施工要点，供类似基坑施工程参考。