悬臂式双排型钢水泥土搅拌桩在基坑围护中的应用

刘天宇

四川省川建勘察设计院，四川成都， 610017

摘要：型钢水泥土搅拌桩作为一种经济、快速、止水效果良好的围护桩形式，在基坑开挖过程中得到了广泛应用，同时也积累了大量的经验，但是悬臂式双排SMW工法桩的相关工程实践较少。本文结合某基坑场区的地质条件及周边环境，介绍了悬臂式SMW工法桩的施工工艺和流程，结果表明：（1）选择悬臂式双排SMW工法桩为基坑的围护结构，既可提高了支护结构的抗弯和抗剪能力，又降低了土体的沉降变形。（2）成功实施的双排SMW工法桩支护结构，保证了基坑的顺利开挖，监测结果表明，沉降控制满足要求，对周边环境的影响较小，验证了悬臂式双排SMW工法桩的可行性与实用性。

关键词 基坑施工,深基坑,地下连续墙,施工技术

0 引言

型钢水泥土搅拌桩（简称SMW工法桩）在基坑工程中是一种应用广泛的围护形式，积累了丰富的设计和施工经验，通过采用水泥土搅拌桩加固土体，并阻隔地下水，在水泥土搅拌桩内插入型钢，作为挡土构件，提供结构抗弯和抗剪功能。由于该结构形式简单，施工方面，基坑完成后型钢可拔出回收重复利用，因此大大地减少了工程造价，在黏土及粉细砂砂土层中应用，工程价值显著。国内外大量的文献记载了型钢水泥土搅拌桩的应用，张璞介绍了型钢水泥土连续墙(SMW工法)在外力情况下的内力和变形，揭示了其受力机理，并将此工法应用于实践^[1-2]。胡静型钢水泥土连续墙在天津软弱土的应用，取得了较好的效果^[3]。吴大庆等人针对设计理论不完善，且落后于工程实的问题，依托相关工程，建立一套完整的设计计算理论，对型钢水泥土搅拌桩的物理力学性能和设计参数进行了探讨^[4]。

由此可知，目前的基坑SMW工法桩主要采取单排受力的结构形式，对于双排或者多排SMW工法桩的实际应用和研究较少。双排SMW工法桩在形式上为一种门架式结构，在抵抗土压力时，两排工字钢协同作用，加强了围护结构的侧向刚度，降低了周围土体的变形，因此，增强的侧向刚度为悬臂式SMW工法桩创造了可能，也为基坑施工提供了更为有利的空间。本文介绍了悬臂式SMW工法桩在实际工程中的施工工艺，结合现场的监测记录，验证了悬臂式SMW工法桩在实际应用中的可行性和实用性。

1 工程概况

拟建成都地铁中医大省医院站为 5 号线与 2、4 号线的交叉换乘站。车站主体结构位于清江东路与一环路西二段的交叉处。本站为明挖两层分离侧式车站。本站有效站台中心里程处覆土 3.36m，轨面埋深-10.05m，车站主体右线总长 190m，宽 22.66m。地铁 2、4 号线车站土建已完成，其中 2、4 号线已运营，既有车站前期已预留部份接口条件，但根据 5 号线初设建筑方案已预留条件无法满足最新方案，需对既有车站部分侧墙结构进行改造形成新的接口条件。基坑长 344.85m，宽6.7~17.7m，基坑深 10.25~13.62m。 因此，经过工法选型及经济比较，选择悬臂式双排SMW工法桩施工

2 工程地质与水文地质

拟建车站场厚度、性质变化较大，主要为①-1杂填土，黄褐、灰褐色土。由沥青、混凝土、部分碎石及少量黏性土构成；①_-2素填土，黄褐色、灰褐色，稍湿。主要为夹杂有少量卵石、碎石的粘性土。②_-2粉质黏土，主要呈灰色褐、黄褐色，具有可塑性，含有少量粉粒，以黏粒为主，场地内都有分布；②_-3-1黏质粉土，主要有灰黄色、土黄色等，土体较密实，场地内均有分布；②_-4细砂：呈灰黄色和青灰色，较潮湿，长石和石英为主要成分，其次是云母，局部地区夹杂有少量卵石。②_-9卵石：卵石地层呈浅灰色和灰褐色，卵石的主要成分为岩浆岩和变质岩。⑤_-2强风化泥岩：暗红色、紫红色。水平节理较发育。岩芯大多呈碎块状，少量呈短柱状。

本站地处岷江水系冲积平原，车站地下水主要有上层滞水、第四系沙卵石层间的孔隙潜水,其中第四系孔隙潜水对工程的影响较大。

（1）上层滞水

上层滞水主要分布在地表，位于黏性土层上面的填土层当中，其主要的补给源为大气的降水和周边居民的生活用水。上层滞水的水量变化较大，且不稳定。

（2）第四系孔隙水

场地间的卵石成层状分布，其间含有大量的孔隙潜水，且水位高、含水量大，其主要的补给源为区域地表水以及大气降水。

通常情况下，地下水补给的主要来源为大气降水和地下水。影响降水渗补的因素很多，主要包括地层厚度、地形地貌和岩体特征。通常情况下，地形、水系等因素会影响地下水的径流和排泄。第四系孔隙潜水主要向低洼处或附近的河谷排泄。

3 悬臂式双排SMW工法桩支护结构布置及施工工艺

3.1 悬臂式双排SMW工法桩支护结构布置

根据前期工法选型及基坑条悬臂式双排SMW 工法桩采用850@600mm三轴搅拌桩，桩长L=27m，前后排桩中心间距为3m，顶部采用800mm厚混凝土板连接，内插规格为H700×300×13×24的H 型钢，前排桩隔一插一，后排桩采用隔一插二。基坑内侧桩表面喷100mm厚C20混凝土钢筋网片。

3.2 悬臂式双排SMW工法桩施工工艺

悬臂式双排SMW工法桩具体施工工艺流程如图1所示：

图1 悬臂式双排SMW工法桩施工工艺流程图

施工前，应场地平整并施工放样，根据基坑围护内边控制线，采用挖机开挖导槽，并清除地下障碍物，导槽尺寸要求中心线两侧宽各0.6m,0.5m深。垂直导槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200mm，长约2500mm，按型钢尺寸做出型钢定位卡，防止型钢插入时不正。在平行导槽方向放置两根定位型钢规格为300×300mm，长约10-20m。三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。防止出现夹心层和断浆情况。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度不大于0.8m/min，提升速度不大于1.6m/min。按照图1工法桩的施工工艺，三轴搅拌机下钻时注浆的水泥用量约占总数的70%-80%，而提升时为20%-30%。水泥浆液的水灰比为1.3，每立方搅拌水泥土用量为350kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为0.3-0.8MPa，以浆液输送能力控制。三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机立即就位，插入H型钢至设计标高为止。

4 结论

（1）通过介绍拟建基坑工程的周边环境状况，结合场区地质条件与水文地质条件，选择悬臂式双排SMW工法桩为基坑的围护结构，既可提高了支护结构的抗弯和抗剪能力，又降低了土体的沉降变形。

（2）介绍了双排SMW工法桩的施工工艺及施工相关参数，成功实施的基坑支护结构，保证了基坑的顺利开挖，对周边环境的影响较小，验证了悬臂式双排SMW工法桩的可行性与实用性。

（3）监测结果表明，双排SMW工法桩的施工效果良好，沉降控制满足要求，进一步验证了双排SMW工法桩的刚度在一定程度上获得了提高。

参 考 文 献（References）：.

[1]张璞，柳荣.SMW工法在深基坑工程中的应用[J].岩石力学与工程学报，2 016，38(4):599-612.

[2]李明智,刘岩.SMW工法桩在长江漫滩地区复杂地质条件下技术应用[J].铁道勘测与设计. 2014(06).

[3]胡静,孙延胜,张晶晶.SMW工法在软弱土地区深基坑支护中的组合应用[J].岩土工程技术. 2018(06).

[4]吴大庆.SMW工法围护结构设计计算方法及应用研究[D].西安科技大学,2006.