SMW工法桩结合预应力锚索在淤泥质软土深基坑支护中的应用

李政 张璞 陈晓淋

SMW工法是基于深层搅拌桩发展起来的一种新型技术，其以多轴型钻掘搅拌机向一定深度钻掘，同时在钻头喷出设计配合比的水泥浆与地基土反复搅拌，相邻柱桩间重叠咬合，在水泥土混合体尚未结硬之前插入H型钢作为加劲材料，形成一道具有一定强度和刚度的、连续的形似墙体的劲性复合围护结构。SMW工法具有工期短、施工进度快、对邻近土体扰动小、泥浆量小无污染、挡土防渗防水一体化、造价低等一系列优点。淤泥质软土深基坑项目中应用SMW工法桩，对于桩围护结构而言，是非常有效的施工技术之一，凭借SMW工法优势可使桩围护结构更具稳定性。本文详细介绍了SMW工法桩结合预应力锚索在广州地区某淤泥质软土深基坑工程中的成功应用。

一、工程概况

该工程为某医院住院大楼项目，新建2 栋8 层住院大楼，总建筑面积40166.2m2，其中地上建筑面积32403.7m2，地下建筑面积7762.5m2。基坑周长430m，开挖面积8621m2，开挖深度约6.2m。

1. 工程地质条件

根据钻探资料，场地岩土层按成因类型从上至下可划分为：第四系人工填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Q3al）、第四系残积层（Q3el）、石炭系测水段灰岩（C1dc）。①素填土：层厚1.00～5.10m，平均层厚2.82m；②1淤泥：深灰色、灰黑色，饱和，流塑，具腥臭味，层厚 0.60～11.10m，平均层厚 5.21m，层顶埋深 1.00～22.80m；②2淤泥质粘土：层厚 2.10～7.10m，平均层厚 4.35m，层顶埋深 3.10～24.00m；②3粉砂：层厚 1.30～10.80m，平均层厚 3.65m，层顶埋深 10.60～20.00m；②4粉质粘土：层厚0.30～9.10 m，平均层厚2.94m，层顶埋深1.30～38.30m；②5中粗砂：层厚0.80～15.40m，平均层厚3.63m，层顶埋深8.30～33.50m；②6砾砂：层厚1.10～5.10m，平均层厚3.15m，层顶埋深10.50～15.50m；③粉质粘土：层厚0.60～7.20m，平均层厚2.68m，层顶埋深 12.70～36.50m；④1强风化炭质灰岩：揭露厚度 0.60～2.70m，平均揭露厚度1.75m，层顶埋深15.00～27.20m；④2微风化石灰岩：揭露厚度0.20～8.60m，平均揭露厚度4.23m，层顶埋深 15.60～44.50m。中风化、微风化石灰岩局部溶蚀，见洞率 31.48%，部分出现多层溶洞，溶洞多为半充填或全充填粉质粘土和少量粗、砾砂颗粒。

2. 水文地质条件

场地东侧离珠江支流约100m，日平均潮差一般为 1.5m左右，往复流十分明显，主要接受大气降水补给及地下水的侧向补给。场地内地下水包括包气带上层滞水、第四系孔隙水和基岩裂隙水。地下水位埋深0.60～1.40m，地下水位埋藏变化较小。

3. 周边环境条件

场地南侧、西南侧临近既有建筑物，南侧既有建筑距基坑边最近约6m，东侧临近既有排洪暗渠。周边环境限制较多，对变形非常敏感，止水要求高。周边影响基坑的管线和电缆已迁移。

图1 基坑平面示意图

二、基坑支护方案

1. 基坑支护方案比选

基坑方案一（钻孔灌注桩方案）：采用钻孔灌注桩加一道钢筋混凝土支撑进行支护，基坑内采用搅拌桩坑内加固，外围一圈三轴搅拌桩止水，桩间旋喷桩加强止水。方案一施工时间长、投资大、安全性较高。

基坑方案二（SMW工法桩方案）：采用SMW工法桩加一道预应力锚索进行支护，基坑内采用搅拌桩坑内加固。方案二施工时间短，投资小，安全性可控。

SMW工法桩与钻孔灌注桩方案经济性对比，如表1所示，SMW工法桩与钻孔灌注桩方案相比，节约优势247.28万元，节省投资约28.9%。

表1 经济性对比表

2. 基坑支护设计

项目基坑最终采用SMW工法桩加一道预应力锚索的支护方案，阴角范围采用工法桩加一道角撑支护。深层搅拌桩采用3｛850@600搅拌桩，桩间搭接250mm，内插焊接H型钢700×300×13×24。预应力锚索分为Ф5@1200、Ф5@1500钢绞线，锚索锚孔直径为500mm，锚头采用夹片式夹具，锚孔采用气压清孔。基坑内约5m宽度内采用搅拌桩｛800@600坑内加固，坑内局部挖深区采用水泥土墙（钢板桩）或放坡支护。邻近建构筑物的区段基坑支护安全等级为一级，基坑侧壁重要性系数1.1；其余区段基坑支护安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数1.0。

三、监测及结果分析

该基坑工程监测内容包括：周边地表、建筑物和管线沉降，冠梁顶部水平位移和沉降，锚索拉力，支撑轴力，土体侧向位移，支护桩测斜、地下水位等。本文主要就周边地表沉降、冠梁顶部水平位移的监测结果进行分析。

1. 周边地表沉降分析

图2为编号D9-14的监测点所反映的周边地表沉降强，这些监测点主要位于基坑的南侧和东侧。由图2可见，基坑周边地表沉降随时间推移有所增加，在2020年12月至2021年3月间，完成基坑开挖进行地下室施工过程中，基坑周边地表沉降速率较小，累计最大沉降为15.14mm，小于30mm的预警值。

图2 基坑周边地表沉降变化曲线图

2. 基坑冠梁顶部水平位移分析

图5为编号WY7-12的监测点所反映的冠梁顶部水平位移，这些监测点主要位于基坑的南侧和东侧。由图3可见，在2020年12月至2021年3月间，完成基坑开挖进行地下室施工过程中，冠梁顶部水平位移变化较小，累计最大水平位移为19.1mm，小于30mm的预警值。

图3 冠梁顶部水平位移变化曲线图

四、结论

通过该项目实际施工情况和基坑监测数据表明，SMW工法桩结合预应力锚索的支护结构在淤泥质软土条件下应用效果较好，基坑止水效果良好，施工期间未发生边坡渗漏、坑底管涌等问题，基坑监测数据均符合设计要求。在淤泥质软土地质条件下应用SMW工法桩，相比钻孔灌注桩在造价和工期方面均具有一定优势。本项目SMW工法桩的成功应用，为后续类似项目起到了一定参考意义。