SMW工法桩在某综合管廊基坑工程中的应用

2022-07-01欧阳顺

广东土木与建筑 2022年6期

欧阳顺

（广州市市政工程设计研究总院有限公司广州 510060）

0 引言

20 世纪末，SMW 工法桩支护引入我国，并首次成功应用于上海某大型商业楼项目中深基坑工程［1］。早期工程实践过程中，由于型钢未能拔出回收，该支护方式较传统支护方式而言，造价成本基本持平。经过数十年发展，尤其是型钢回收技术发展日趋成熟，该基坑支护技术已在我国地下工程得到了广泛的应用［2-4］。本文详细介绍了SMW 工法桩在广州地区某城市综合管廊深基坑工程的成功应用。

1 工程概况

广州市某综合管廊工程，采用现浇钢筋混凝土单箱双室结构，截面断面尺寸为8.46 m×6.15 m，基坑开挖深度4.8～12.7 m。

1.1 工程地质条件

1.2 水文地质条件

场区地势低洼地段为地下水汇集及排泄区，场区的地下水类型主要有人工填土层中的上层滞水、第四系砂层孔隙潜水、承压水及基岩孔隙裂隙承压水。

1.3 周边环境条件

道路沿线开发程度较低，管线情况较为简单。本项目因涉及征拆问题，在施工前应完成基坑周边管线迁改。但河涌需整改，且与新建桥梁共建。需考虑新建桥梁桩基与新建管廊基坑二者的关系，如图1所示。

图1 基坑下穿河涌平面设计示意图Fig.1 Schematic Layout of Excavation Crossing River

2 管廊基坑支护设计

2.1 基坑支护工程特点

本基坑支护工程需考虑施工工序复杂、紧邻桥桩基础、支护深度大、地下水丰富、施工工期紧凑、工程造价需严格控制以及对后期运营考方面，本项目存在以下特点：

⑴本项目河涌为既有河涌整改，新建桥梁跨越规划河涌，施工前需对该河涌进行导改，场地整平后，进行桥桩基础施工后，才能进行综合管廊基坑支护。工程建设过程中需要考虑各个工序间的施工配合，对施工精度要求较高。

⑵综合管廊主体结构紧邻新建桥桩基础，平面上综合管廊主体结构与桥桩基础之间净距最小仅为350 mm。管廊基坑支护需严格控制位移，必要时需对新建桥梁进行保护。

⑶本基坑支护工程，需下穿规划河涌，最大支护深度达12.73 m（考虑至综合管廊垫层底面），属于危险性较大的深基坑支护工程。

⑷本管廊工程下穿河涌，地下水丰富，且地勘资料显示场地土层含有砂质粘性土等透水土层，需对基坑采取严格的止水措施。

⑸根据本项目业主需求，该工程需在短期内进行工程完工，且结合项目施工安排，本工程需在枯水期间完工，避免后期进入雨季，雨水增大带来的各种工程风险。

⑹考虑后期运营，依据项目业主需求，需尽可能减少工程造价，因基坑支护属于临时工程，可在满足永久结构基础上，尽可能压缩临时工程成本空间。

⑺本项目综合管廊工程完工后，需恢复河涌下河床断面，且需满足政府相关部门对该河涌清理要求（例如清淤工程）。

2.2 基坑支护方式的选择

SMW 工法桩适用于淤泥、淤泥质土、素填土、粉土、砂土、粘性土等土体。鉴于本项目工程特点，本工程方案研讨过程中拟采用钻孔灌注桩支护和型钢水泥土搅拌桩（SMW 工法桩）支护；两者的特点如表1所示。

表1 基坑支护结构形式比选Tab.1 Comparison and Selection of Supporting Structures for Foundation Pit

结合项目特点，综合对比分析后，本项目基坑工程采用SMW工法桩支护［5］。

2.3 基坑支护设计

本工程SMW 工法桩采用桩径为850 mm，间距600 mm，采用套接一孔法施工，内插HN700×300×13×24 型钢，型钢布置形式采用插一跳一型，桥桩范围内支护桩桩长为19.79～20.73 m。基坑共设置1道钢筋混凝土支撑+2道钢支撑，钢筋混凝土支撑采用600 mm×600 mm，水平间距为6 m，钢支撑采用ϕ609×16 mm，水平间距为3 m，竖向间距为4 m，如图2 所示。现场施工情况如图3所示。

图2 基坑支护剖面Fig.2 Horizontal Section of Excavation

图3 SMW工法桩现场施工情况Fig.3 SMW Method Pile in Field Construction

⑴水泥土配合比：水泥掺入比设计，一方面需要保证水泥土拥有足够的强度，确保水泥土和型钢发挥复合作用，既能止水，又能挡土；另一方面需要减轻施工过程中的环境扰动影响，尽可能降低土体置换率，且后期基坑回填后，插入的型钢能方便拔出；为顺利拔出型钢，可以在型钢表面刷涂易损坏的隔离层。本项目水泥掺量不小于25%，28 d无侧限抗压强度≮1 MPa。

⑵制备水泥浆及浆液注入：施工单位应在现场搭建施工平台制备水泥浆，将制备好的水泥浆送入专用储存设备中备用。水泥浆配制好后，应及时使用，不能长时间保留，如确需停滞，每次停滞时间不超过2 h，相邻搅拌桩施工间隔需控制在10 h 以内，注浆压力控制在0.8～1.5 MPa范围内。

⑶钻进搅拌：三轴水泥搅拌桩在提升和下沉过程中需严格控制速度，喷浆提升速度宜控制在1 m∕min～1.8 m∕min，下沉速度宜控制在0.5 m∕min～0.8 m∕min 范围以内。支护桩全长采用复搅复喷方式；三轴搅拌桩施工到桩底部分，需停留1 min。为确保插入的型钢底处的桩身质量，在三轴搅拌桩施工过程中，除钻进到嵌固深度外，应多钻进500 mm以上深度。

3 基坑支护位移对比

本项目基坑内存在新建桥桩基础，需要严格限制支护结构的位移；设计过程中采用理正深基坑7.0 版对支护结构进行计算，本项目基坑设计等级为一级，按照项目提供的设计参数，本项目基坑计算的最大水平位移为15.36 mm，最大沉降量为22 mm。计算结果如图4所示，位移计算值、现场监测值［6-7］与文献［8-9］的允许值分别为15.36 mm、22.71 mm、20～30 mm、25.46 mm。