SMW工法和钻孔灌注桩相结合在深基坑围护中的应用

SMW工法和钻孔灌注桩相结合在深基坑围护中的应用【摘要】改革开放以来，我国的经济取得了质的飞跃。

而城市建设和轨道交通的高速发展，使得地下空间开发和地铁车站工程越来越多，深基坑工程的出现频率也越来越高。

本文介绍了SMW及钻孔灌注桩两种基坑围护的方法，并对其进行了理论分析，结合工程实例对其施工效果进行了探究。

【关键词】SMW工法钻孔灌注法深基坑围护【Abstract 】Since the reform and opening up, China’s economy has made a qualitative leap. And the city construction and the high speed development of rail transportation makes the underground space development and subway station project more and more come up, and the frequency of deep foundation pit engineering is also high. This paper introduces the SMW bored piles two pit supporting methods, and its theoretical analysis, combined with the engineering practice of the study construction effect.【Key words 】SMW bored perfusion method, deep foundation, pit enclosure 前言在我国，城市化进程越来越快，再加上人口的大幅增长，致使目前土地资源日益紧张，高层建筑层数越来越多，地下空间的使用也越来越得到重视，因此，在城区进行深基坑施工时，基坑的规模越来越大，对基坑围护结构的要求也越来越高。

本文将探讨其中的SMW工法和钻孔灌注桩相结合在深基坑围护中的应用。

SMW工法概述1、SMW工法作为一种基坑工程的围护结构形式,是在连续套接的水泥土搅拌桩内插入型钢,两者共同作用形成复合墙体,复合墙体与支撑、圈梁等构件形成围护体系,起到止水挡土的作用。

其中水泥土搅拌桩作为防渗帷幕,H型钢则作为基坑围护的主要受力构件。

目前在施工中最常用的三轴搅拌桩直径有650mm、850mm、1000mm三种,与之相配的型钢规格有H500×200、H500×300、H700×300、H800×300、H850×300。

型钢的型号、布置和长度,应根据基坑开挖形状深度与规模,以及周边环境条件,场地土层条件,支撑体系的设置等情况,通过设计计算确定,并配以相应直径和长度的搅拌桩。

型钢有满堂布置、间隔布置、全位布置和半位布置等布置形式。

SMW工法支撑通常采用钢管或H型钢,支撑围护通常采用双拼H型钢制作,立柱通常采用钻孔灌注桩内插钢格构柱。

柱体与型钢布置有如下几种基本形式：SMW工法施工顺序如下：导沟开挖：确定是否有障碍物及做泥水沟；置放导轨；设定施工标志；SMW钻拌：钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌；置放应力补强材（H型钢）；固定应力补强材；施工完成3、SMW工法的主要特点：1）施工部扰动领近土体，不会产生领近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害；2）钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长五接缝，从而可比传统的连续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数K可达10~7cm/s；3）可在粘性土、粉土、砂土、沙砾土、及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用；4）可成墙厚度550~1300mm，常用厚度600mm；成墙最大深度目前为65mm，视地质条件尚可施工至更深；5）所需工期较其他工法为短，在一般地质条件，每一台班可成墙70~80m2；6）废土差、、外运量远比其他工法少。

4、优点1）工期短、造价低：由于采用就地将原土加固的方式施工,一次筑成墙体,故其施工工艺简单,施工效率高,一般工期可以缩短30%左右。

与钢筋混凝土地下连续墙相比,费用可节省50%左右,比钻孔灌注桩围护成本低25%；2）对周围环境影响小：施工对邻近土体扰动较小,故产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施破坏等危害的可能性减小。

另外施工时噪音较小,振动小,无泥浆污染,型钢最后可回收利用,符合环保的要求；3）止水效果好：随着钻掘和搅拌地反复进行,水泥与土得到充分搅拌,且墙体全长无接缝,具有可靠的止水效果；4）适用范围广：该工法是以水泥搅拌桩为基础发展起来的,故适合水泥土搅拌桩的场合一般都能使用。

且由于支护与帷幕合成一体,使其结构占用空间小,更适用于周边环境狭小、空间要求高的市中心工程项目；5）壁厚、深度大：成墙厚度可在550至1300mm之间,国内设计桩长最深可达30m。

二、钻孔灌注桩1、灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。

钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。

2、钻孔灌注法特点1）与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；2）能建造比预制桩的直径大的多的桩；3）在各种地基上均可使用；4）施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；5）因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制。

3、优点1）机械化作业，施工简单；2）钢筋笼、砼可集中加工、配送，也可以现场加工，作业方便；3）施工速度快，工艺成熟，相当来讲过程中安全可靠。

4、钻孔灌注桩是在泥浆护壁的情况下通过设备成孔, 然后将钢筋笼调入孔中并通过导管浇筑混凝土而成桩。

设备成孔深度不受限制,桩体直径范围为500mm~1400mm。

由于钻孔灌注桩之间留有孔隙, 在水位较高的地区应在桩体后侧设置隔水帷幕, 由于经济的原因一般设置深层搅拌桩, 桩体水泥掺量13%。

该围护形式施工速度较慢( 依现场钻孔桩设备而定)。

施工时现场较为杂乱,围护结构体占用场地较大。

该围护形式中,由于搅拌桩水泥掺量仅为13%, 强度较低设计时只作为止水帷幕考虑,假定土体压力全部由钻孔灌注桩承担。

则该围护体的刚度为: （1）式中: D指钻孔桩的直径。

假设相邻桩体间距为t，按同刚度原理折算成地下连续墙，则墙体厚度为：（2）SMW工法和钻孔灌注桩比较1、通过折算成地下连续墙的刚度可以直观地反映两种围护桩体的刚度,下面按照符合工程实际的取值对两种围护桩体的刚度进行比较:SMW围护桩体取650三轴搅拌桩内插H500×200×1016 型钢(隔—插—式见图1) ,则代入式（3）得: h=0.44m。

（3）式中: Es，I s：型钢的弹性模量和惯性矩；Ec：混凝土弹性模量。

图1 SMW工法剖面大样图而在同样条件下可能采用的钻孔灌注桩为600@ 800，则代入式( 2) 可得: h = 0. 457 m。

从上面简单的比较可以看出，钻孔桩围护形式桩体往往有较大的刚度，可以更好地控制墙体变形。

钻孔灌注桩的刚度较SMW工法墙体刚度大，更能有效地控制墙体变形。

实例（SMW 工法和钻孔灌注桩相结合）1、工程概况1）建筑概况上海船舶研究设计院浦东中试基地工程位于浦东张江高科园区集成产业区7—6D地块，张东路以东，芳春路以西，金秋路以南，祖冲之路以北，紧靠祖冲之路，东邻上海宇体光电有限公司，西邻规划中的南韩光纤研发公司基地呈规则的四边形，南北长约94.6 m，东西宽71.2 m。

本工程为新建集科研、设计、实验、办公为一体的现代科技综合大楼，地下2层，地上11层，总建筑面积为22 196m2，其中地上建筑面积11 702 m2，地下建筑面积10 494 m2；建筑标高0.000 相对于绝对标高 5.450 m，室内外高差为0.45 m；本工程场地自然地坪标高为- 1.08 m；建筑地面上部高49.95 m2）周围环境本工程东侧为上海宇体光电有限公司8层办公楼2层厂房，基础均采用预制桩，8 层办公楼桩长36 m，2 层厂房桩长26m，距离本基坑围护内边线约12 m。

工程南侧为祖冲之路，道路下有1根1 500 mm的雨水管，最近距离本基坑围护内边线约13 m，1 根DN400 mm的污水管，最近距离本基坑围护内边线约9 m（图2）工程西侧北侧均为空地，场地内遍布着大量杂草、碎石、砖块等建筑垃圾。

图2 周边环境管线维护概况1）基坑围护概况本工程基坑采用明挖顺作法施工。

围护墙体分为两部分：一部分为东侧采用钻孔灌注桩排桩，φ1 200 mm@1 350 mm 1 000 mm@1 150 mm，桩底标高为-29.85 m，φ1 200 mm桩内外二侧采用三轴水泥土搅拌桩止水，φ1 000 mm桩外侧采用三轴水泥土搅拌桩止水，钻孔灌注桩桩位中间采用压密注浆止水；南北西侧采用3φ1 000 mm@750 mm SMW工法水泥土地下连续墙，内插800 mm×300 mm 14 mm ×26 mm H型钢（满插），型钢底标高为- 26.85 m - 27.85 m；钻孔桩和SMW工法桩接头处的外侧设置旋喷桩作为加固和止水措施。

2）2.2 支撑体系概况本工程基坑支撑采用两道钢筋混凝土支撑体系，平面布局采用对撑加角撑形式第一道混凝土支撑顶圈梁截面为1 500 mm×900 mm，支撑梁截面为800 mm ×800 mm，联系杆、琵琶撑梁截面为600 mm× 600 mm，支撑中心标高为- 2.65 m；第二道混凝土支撑围护截面为1 300 mm×900 mm，支撑梁截面为1 000 mm ×800 mm，联系杆、琵琶撑也为600 mm×600 mm，支撑中心标高为- 7.65 m 第一道支撑上局部设置现浇混凝土栈桥平台，便于车辆机械施工与通行。

3）立柱与立柱桩栈桥处立柱桩为钻孔灌注桩加钢格构式结构，钢格构断面为480 mm ×480 mm，钢格构由4根L160 mm ×16 mm的角钢及380 mm ×200 mm ×10 mm@600 mm的缀板而成，钻孔灌注桩桩径为700 mm，上部2.5 m扩颈至800 mm 非栈桥处立柱桩为预制钢筋混凝土450 mm× 450 mm方桩，混凝土强度为C40，桩形为AZH- 45- 20B，桩顶设置钢帽接头，桩尖进入第- 1 层土立柱采用钢格构柱，与方桩桩顶钢帽焊接，钢格构柱由4 根14角钢及350 mm×200 mm 10 mm@600 mm的缀板450 mm×100 mm×10 mm@600 mm的缀条组成，与预制方桩同时加工，采用静压法施工。