SMW工法围护结构设计跟施工质量控制要点

有关基坑工程和支护结构（SMW工法）

的设计和施工的主要关键要点

所谓基坑工程是指为保证基坑施工,主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填的工程总称，包括勘察、设计、施工、监测等。属支护结构的SMW工法围护结构是在水泥土深层搅拌桩中插入宽翼H型钢，不仅具有钻孔排桩围护结构的优点，还克服了其结构占位尺寸较大，施工工序繁琐且进度较慢，施工过程中有大量废浆产生等缺点，更具有H型钢可回收重复使用的特点，从而使资源消耗量大为减小。

基坑工程设计主要包括：

1、支护体系的方案比较和选型；

2、支护结构的强度和变形计算；

3、基坑内外土体的稳定性验算；

4、围护墙的抗渗验算；

5、降水要求；

6、确定挖土工况；

7、确定环境保护的要求和监测内容。

下面就此7个要点分别予以阐述：

一、有关设计的关键点

1、支护体系的方案比较和选型

同一个基坑，可以采用不同的支护体系方案。在同样满足安全工作的前提下，支护结构设计应充分考虑到经济合理和方便施工，基坑开挖深度超过6m的基坑，宜考虑采用板式支护体系，包括SMW工法。

2、支护结构的强度形变计算

对于板式支护体系，通常采用竖向弹性地基梁法分析围护墙的内力和变形，相关的土压力和水压力可采用水土分算和朗金土压力理论，坑边的临时荷载通常按20KN/m2考虑。基坑开挖深度是确定支撑竖向布置的主要考虑因素。一般情况下，开挖深度在8-12m时，设两道支撑；12-15m时，设三道支撑；15-18m时，设四道支撑。其支撑系统采用平面或空间杆系有限元进行计算分析，当基坑的颊尺寸较大时，还要考虑因温度、徐复、施工等因素产生的变形，当支撑长度达100M以上时，由于温差产生的复形，可达50m，甚至更大。支撑上的施工荷载一般考虑不大于4KPa。当有沉降缝或后浇带时，支撑系统的布置和换撑设计，要务必做到内力及水平力的可靠传递。立柱的强度和变形除了考虑支撑自重之外，还要考虑因支撑的安装误差对立柱产生的附加垂直分力和支撑对立柱的偏心作用以及坑内挖土高差对立柱产生的侧向土压力。对于SMW工法，其计算模式尚存在一些争议和有待进一步完善。

3、基坑内外土体的稳定性验算

板式支护体系（包括SMW工法）坑内外土体稳定性验算包括有：

a、用圆弧滑动法作整体稳定性验算；

b、围护墙底土的极限承载力验算；

c、坑底土抗隆起稳定性验算；

d、围护墙抗踢脚稳定性验算。

尤以墙底的承载力和坑底抗隆起验算在实践中应用较广泛。从目前对板式支

护基坑的测试资料分析，一般围护墙在坑底处的位移比墙底的位移要大得多，因墙底土失稳而引起的工程事故尚未有确凿的报导，当围护墙插入深度恰当时，对二道以上支撑的基坑可不作抗踢脚稳定性验算。

4、围护墙的抗渗验算

对于SMW工法其渗流出口处在墙底，由于坑内外存在水头差，坑底土受有向上作用的渗透水压，当其动水坡度大于坑底土层的极限动水坡度时，坑层土就会发生流砂现象或自然数为管涌。主要通过抗渗围护墙插入基坑底下达到一定的深度来克服管涌。

5、降水要求

坑内降水的目的是疏干基坑，促使坑内土体固结，减少因挖土对坑内土扰动的影响。降水质量好，可以提高被动测土的强度，减少围护墙的位移。坑内降水后的地下水位应控制在基坑底下0.5~1m范围，坑外降水可引起较大范围的地面沉降，造成临近建筑物和地下管线的破坏，应明令禁止。坑内降水方法可采用轻型井点和真空深井相结合的方式，基坑开挖前应进行预降水，时间约三周左右。

6、确定挖土工况

基坑挖土应遵循先撑后挖的原则，盆式、分层、抽条、对称开挖，使围护墙无支撑暴露时间控制在48小时之内，开挖面的围护墙无支撑暴露长度不大于3cm。挖土流程、顺序及方式应严格按施工组织设计（经设计及相关单位认可）进行，不得超挖，开挖面的高差应控制在3m以内，并宜按不大于1：1.5放坡。挖土机械如需在支撑面上动作，必须在支撑面上覆土高于基顶面30cm并铺设走道板。

7、环境监测要求和内容

施工总包单位要根据监测数据及时调整施工进度和施工工况，以保证基坑工程的信息化施工，监测得到的数据应及时提供给设计和有关各单位，监测的内容

有：a、围护桩（SMW工法的H型钢）的垂直和水平位移以及桩身侧斜；b、周边地下管线的水平位移及垂直位移；c、邻近地面建筑物的沉降；d、支撑轴力、支撑两端点的差异沉降；e、立柱的水平和竖向位移；f、坑内外地下水位；g、围护桩外侧的土体侧向变形；h、基坑隆起。

二、有关SMW工法的施工质量控制要点

1、SMW搅拌桩采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20%（土体容重统一取18KN/m3），水灰比1.5，墙体抗渗系数为10-7~10-6cm/sec，桩体28天无侧限抗压强度应≥1.5MPa.

2、SMW搅拌桩彩进口Φ850三轴搅拌桩设备进行施工，采用二喷二搅的施工工艺，在桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀。

3、围护桩施工前必须对施工区域地下障碍物进行探测，如有障碍物必须对其清理及回填素土（不得含有块石和生活垃圾），分层夯实后方可进行围护桩施工。

4、施工第一批桩（不少于3根）必须在监理人员监管下施工，以确定水泥投放量、浆液水灰比（宜用比重法控制）、浆液泵送时间和搅拌桩下沉及提升时间、桩长及垂直度控制方法。

5、桩体施工必须保持连续性，桩与桩的搭接时间不得大于12小时。如因特殊原因造成搭接时间超过12小时，则需补强并在图纸及现场标明位置，以便统一考虑加强方案，超过24小时须在接头旁加桩补强。

6、加强对搅拌墙体施工过程的监理及对成品墙体的质量检测工作，如发现质量问题应主动与设计单位联系，以便及时采取补救措施，避免造成不必要的损失。

7、墙体施工顺序：清除地下障碍物→开挖导沟→设置导梁→设置各桩体标记→桩体施工→H型钢芯材插入→H型钢芯材固定→挖除置换泥土→浇筑混凝土压顶梁。

8、桩体垂直度偏差不大于1/150，桩位偏差不大于20mm，H型网挠曲度不大于1/1000。

9、SMW内插G型钢的型钢插入左右定位误差不得大于20mm，垂直度偏差不得大于1/150，底标高误差不得大于100mm。

10、型钢必须在搅拌桩施工完毕后3小时内插入，施工方案必须有可靠的措施保证型钢的插入深度和标高。

11、施工单位需对H型钢采取相关处理措施以保证内插型钢的有效拔出。H 型钢宜采用整材，当确因施工需要采用短料接长时，宜采取坡口等强焊接，接头位置及连接方式应由设计认可。

三、有关基坑围护支撑体系的设计和施工质量控制要点

1、预压力控制值不宜小于支撑设计轴力的50%，但也不宜过高（一般小于支撑轴力设计值的80%），否则要防止围护结构的外倾。

2、支撑端部的八字撑可在主支撑施加预压力后安装。

3、预压力加至设计要求的额定值后，应再次检查各连接点的情况，必要时对节点进行加固。预加压力的千斤顶必须有计量装置并应由专人使用和管理。

4、钢围檩的现场拼装点位置应尽量靠近，围檩计算跨度的三分点处，围檩分段的预制长度不应小于支撑间距的两倍。

5、钢围檩安装前，应在围护墙上设置安装牛腿，其间距不宜大于2m。