高层建筑中SMW工法深基坑应用分析张明火 福建拓福工信建筑工程有限公司摘 要：笔者依据工程案例，对高层建筑的深基坑支护方案的设计、施工方法及施工质量控制进行了探讨，以供同仁参考。
关键词： 高层建筑；深基坑支护；SMW工法1 工程概况某大厦高 31 层，建筑面积为 15.87万m2，地下两层，层高 4.2m，分别为汽车库、设备房，战时作人防工程。
基坑深10.8m，局部为 11.5m ，下面为钻孔灌注桩基，地质条件较差，地下水位较高第 4-2 层为粉砂层，顶面标高为 -13m-17m 之间，存在微压潜水，渗透系数为 1.03E-03，属于易发生管涌地层，地下水位标高为 -3.6m ；建筑场地位于市中心闹市区，三面为市政道路，东面为新建成的6层大型公共建筑，部分有 1 层地下室。
2 基坑支护方案围护墙体首先考虑采用墙体整体性好、止水性能强、造价较低、施工进度较快的 SMW 工法方案。
基坑采用顺作法施工，地下主体结构施工完毕后将 SMW工法内型钢芯材拆除。
在原有建筑一侧，由于其主体工程已先行施工，基坑开挖面为地下 4m 左右，其底板结构与本工程结构距离较近，故该侧考虑采用 SMW 工法水泥土搅拌桩加土钉作围护结构。
围护墙体按地下室区域不同分为两种型式：2.1 一般侧围护墙体采用S M W工法，水泥搅拌桩的直径2φ1000mm +φ850mm@ 600mm，搅拌桩顶标高为 -2.95m，底标高为- 22.85m ，内插 H 850×300×12×25 型钢，插一跳一，型钢顶标高为 -1.85m ，底标高为 -21.85米。
2.2 原有建筑物有地下室部分的相邻侧SMW 工法水泥搅拌桩的直径2φ700mm@500mm ，搅拌桩顶标高为 -5.20m ，底标高为 -17.85m。
土钉墙采用φ48mm×3.0～φ48mm×3.5mm 钢管作锚杆，垂直方向共设置五排。
间距为 1.0m～1.2m，水平方向间距为 1m，采用梅花形布置；锚杆长度分别为 9m、12m；第 1 排～4排与水平面夹角为 10, 最底层一排与水平面夹角为 15 度，搅拌桩顶设L 型顶圈板，面层采用φ6.5mm@150mm×150mm 的钢筋网和 10cm 厚 C20 喷射砼线护面。
支撑体系结构型式:基坑结构形状大致呈手枪形 48m×40m，按中部对撑、四周角撑的布置形式，支撑中心间距一般为10米。
基坑围护墙顶圈梁断面尺寸 1300mm×900mm，钢筋混凝土支撑为800mm×800mm,其中心标高为 -3.40 米。
立柱为钻孔灌注桩加钢格式结构，立柱钻孔灌注桩充分利用工程桩。
钢格构断面为 450mm×450mm。
降水方案采用轻型井点和深井井点降水相结合，基坑内外结合的方案，按土方开挖进度组织降水深度，快到底部时要适当使基坑内水位降至 -13.5m 以下，要协调土建单位加快基础底板的施工进度。
该方案的特点是 SMW 工法搅拌桩深度达 -22.9m，止水效果好，H 型钢在基础回填时可以拔除重复使用，节省了工程造价，工期大大缩短，也不需要专门处理钻孔桩等障碍，缺点是要求基础施工周期不得超过 4 个月，否则型钢租金较高就不经济了（与一排钻孔灌注桩相比，设备造价高）。
3 施工的主要技术参数及要求施工顺序：施工SMW 工法围护结构—立柱桩—现浇顶圈梁及支撑—坑内预降水—分层开挖土方、原有建筑物侧打设土钉，相互交替进行至基坑坑底—施工地下室主体结构至±0.00m 以上。
3.1 SMW 工法水泥掺和比为20%，墙体抗渗系数小于 10-7cm/s，28 天无侧限抗压强度 > 1.2Mpa，浆液配比须根据现场试验进行修正，参考配比范围为水泥：膨润土：水=1:0.05:1.6。
桩体垂直偏差应不大于 1/200,桩位偏差不大于 20mm，且偏向基坑外。
搅拌桩采用标准连续方式施工，搭接型式为全断面套打，相邻桩施工时间不得超过混凝土初凝时间，水泥和原状土须均匀拌和。
型钢采用 Q235B 钢应符合钢结构规范的技术要求，钢桩垂直度控制在 1/200,型钢插入不超出搅拌体。
现场对接焊缝必须开坡口焊缝，全部焊缝质量等级为 3 级。
型钢在自重作用下沉放，对搅拌桩与 H 型钢沉放的间隔时间应严格控制，特别是型钢沉放定位须严格控制。
3.2 支撑与围令a）钢筋混凝土圈梁及钢支撑应在基坑开挖前掏槽施工，并在混凝土达到设计强度的80% 以后再开挖基坑。
b）钢筋和混凝土施工按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204- 2002）进行。
3.3 土方开挖及降水要求a）土方开挖应根据工程的具体要求进行，土方开挖按施工组织设计进行；b）土方开挖应根据结构要求分层、分区域、对称、平衡、限时进行；c）土方开挖应与支撑设置密切配合，做到开挖到位后及时设撑；（下转第107页）措施，即上部地下工程先通过，下部地下工程后穿越。
南京地铁一号线盾构隧道下穿玄武湖隧道(明挖顺做法)，时间相隔不到 1 个月。
两隧道相交最小净距为 1.0 m，采取的主要技术措施①调大玄武湖隧道抗拔桩间距，避开盾构隧道，并将抗拔桩在盾构隧道方向加密。
②将玄武湖隧道与地铁隧道相交段的底板加厚 1.0 m。
③将通过段盾构隧道进行全断面加固处理。
④盾构机通过玄武湖隧道前将玄武湖隧道回填至地面标高。
⑤控制盾构隧道掘进速度。
⑥掘进时采用同步注浆方式．盾构机通过后对地层进行2次补强注浆。
3.7 综合施工法该法适用于穿越既有运营铁路、河湖床底部及古城墙基础等加固。
主要技术措施|6,71：①控制掘进速度。
②严格控制轴线偏差。
③加注泡沫或泥浆。
④加强同步注浆。
⑤进行2Or．注浆。
3.8 冻结法该法是利用人工制冷技术，使地屋中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行地下工程的开挖与衬砌施工技术。
这里需要重点强调的是：以上主要新技术措施，必须做到施工过程中加强监控量测和信息反馈，一旦出现异常情况，则应调整设计参数，改进施工方法和施工工序，确保新建地下工程和既有建筑物的安全。
4 加固工程从所使用的加固材料来分类，可分为四大类4.1 钢材为了保证钢骨架连接、型钢构架连接和预应力加固法采用横向张拉施工时，有利于钢筋、型钢和钢板的焊接，砼结构加固所用的钢筋宜采用一、二级钢，型钢、钢板、扁钢和钢管宜选用 3 号钢或 16 锰钢。
对大跨度预应力加固法，也可根据结构的实际情况合理选用三、四级钢筋、碳素钢丝或钢绞线等强度较高的材料，宜采用千斤顶张拉。
4.2 砼为加强构件新、老砼的结合，同时考虑到原结构砼强度一般较低，砼结构加固所用砼强度等级，设计时应比原结构、构件的强度高一级，当原构件砼强度较高时，一般也可采用与原构件相同的砼强度等级，但应采取技术措施以保证新、老砼间有足够的粘结强度，为加快施工进度，减少对使用的影响，保证加固效果，宜采用早强砼。
4.3 软材料软材料主要以碳纤维布为代表的软性材料特点是：①性能稳定，一般腐蚀问题。
②重量轻，不增加结构静载。
③强度高。
④容易手工操作，不需专门机械设备。
⑤施工无灰尘和噪声污染，并可不间断生产运营。
采用碳纤维加固钢筋混凝土短柱，可防止斜裂缝出现或限制斜裂缝开展，显著提高柱的受剪承载力。
碳纤维布加固混凝土柱的破坏具有一定的突然性，但破坏前有声音预兆，使破坏具有可预测性。
先包碳纤维再加轴力，碳纤维对柱的约束更为有效，对柱的抗剪强度的提高幅度较大。
4.4 连接材料用化学浆液灌浆连接时，采用可灌性好、收缩小、粘结强度高、固化时间可调整、耐久性好，且无毒的浆液。
浆液固化后与砼的粘结强度应高于被粘结结构砼抗拉抗剪强度。
5 结论新建地下工程期间．以及将来运营期间如何确保自身结构与周边既有建筑物的安全是规划设计、建设及管理者长期关注的重大课题，只有采用创新技术，不断优化工程设计．采取有效的施工方法和施工工序，加强监控量测和信息反馈，及时调整和改进，才能攻坚克难。
（上接第105页）d）在开挖至基坑底面时，应及时分区浇筑相应的垫层，再进行桩头凿除和钢筋绑扎工作，以减少基坑暴露时间和墙体变位；e）在基坑内布置真空深井泵进行超前降水，降深尽可能均匀。
降水深度为开挖面以下 1m—1.5m ；3.4 施工监测3.4.1 监测目的和要求围护结构深基坑开挖过程中进行信息化施工监测，有利于随程掌握围护结构及周围土体的动态变化，确保基坑工程的安全和质量，对基坑周围的环境进行有效的保护。
监测单位应根据设计及规范要求制定监测大纲，及时提供有关监测资料和监测报告。
3.4.2 监测内容a) 围护墙墙顶水平位移、沉降监测，围护墙竖向变形监测；b) 基坑外土体侧向变形、地面沉降、坑底隆起监测；c) 支撑及围令轴力及应力监测；d) 立柱桩沉降监测；e) 基坑内外地下水位监测；f) 基坑周围地下管线的垂直和水平位移监测；g) 附近建筑物沉降及倾斜监测。
3.4.3 监测要求a) 在围护结构施工前，需测得初读数；b) 在基坑降水及开挖期间，做到一日一测。
在基坑施工期间的观测间隔，视测得的位移及内力变化情况适当增减；c) 监测数据应表明设计施工工况，以表格图示形式呈报业主和设计院；d) 地下管线及相邻建筑物的测点布置应与有关管理部门和业主商定。
4 基坑围护施工中的一些体会：a) 方案的设计和评审阶段要对地质情况和周边环境进行细致的了解，在设计时充分考虑各种不利因素，与建筑物的设计单位要经常交流沟通，请设计单位对方案提出意见。
b) 施工过程要密切注意天气变化，制定各类相应的紧急预案，各方都要考虑应对重大危险源的措施，材料、设备储备必须到位。
c) 施工顺序非常重要，各参建方都要加强现场作业的协调，排出值班表，特别在土方开挖阶段，及时适当地安排好每层深度；土方开挖后及时进行基坑排水和围护施工，同时与监测单位密切配合，做到先降水后开挖。
5 结束语按照以上技术要求，做到包括围护、支撑、降水、挖土、监测五位一体控制，证明达到建施工过程中未发生边坡失稳现象，保证了人员、工程、设备等的安全，相邻建筑物及周边道路无超规范的下沉和裂缝。
