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SMW工法在深基坑中的應(yīng)用
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SMW工法由日本成辛工業(yè)株式會(huì)社開(kāi)發(fā)成功。SMW工法是利用專(zhuān)門(mén)的多軸攪拌機(jī)就地鉆進(jìn)切削土體,同時(shí)在鉆頭端部將水泥漿液注入土體,經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌虾?,再將H型鋼或其他型材插入攪拌樁體內(nèi),形成地下連續(xù)墻體,利用該墻體直接作為擋土和止水結(jié)構(gòu)。其主要特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,止水性能好,工期短,造價(jià)低,環(huán)境污染小,特別適合城市中的深基坑工程。
一、工程及地質(zhì)概況
古-1商辦樓位于上海天山路、古北路交叉口,為地下3層、地上6層商場(chǎng)。該建筑全長(zhǎng)244.2米。本工程場(chǎng)地屬長(zhǎng)江三角洲入海口東南前緣的濱海平原地貌類(lèi)型,微地貌上屬吳淞江古河道沉積區(qū)。場(chǎng)地地形平坦,地面標(biāo)高一般3.8米,基坑地下水屬潛水類(lèi)型,穩(wěn)定水位在地表以下0.51.0米?;铀闹軣o(wú)污染源,地下水對(duì)砼無(wú)腐蝕。
二、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、圍護(hù)方案
該基坑圍護(hù)采用SMW工法,開(kāi)挖深度為11.5-13.1米,采用進(jìn)口Φ850三軸勁性水泥土攪拌樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)插H800×300×13×24型鋼,水泥摻量不小于20%,水泥攪拌樁搭接200毫米,H型鋼間距@1200毫米和700毫米。設(shè)3道2H700×300×15×15雙拼型鋼支撐,轉(zhuǎn)角處采用鋼筋砼和H型鋼混合支撐,支撐間距一般為4.5米。樁頂用鋼筋砼圈梁兼作首道支撐圍囹,其余選用2H400×400×13×21雙拼作鋼圍囹。為減少?lài)o(hù)樁在基坑開(kāi)挖時(shí)的位移,對(duì)鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力,其值為140噸。根據(jù)該工程基坑坑底土層為3層砂質(zhì)粉土,透水性較強(qiáng),對(duì)坑底采用降水加固方案。為降低造價(jià),SMW樁中插入的H型鋼在結(jié)構(gòu)出±0.000后拔除??觾?nèi)采用水泥攪拌樁和壓密注漿加固。
2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的比較
目前,上海地區(qū)深基坑圍護(hù)墻體采用的結(jié)構(gòu)形式一般都為地下連續(xù)墻(單墻或雙墻),工程造價(jià)均較高,對(duì)環(huán)境的影響、污染均較大。與之相比較,SMW工法有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)在現(xiàn)代城市修建的深基坑工程,經(jīng)??拷ㄖ锛t線施工,SMW工法在這方面具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì),其中心線離建筑物的墻面80厘米即可施工。
(2)地下連續(xù)墻由自身特性決定,施工時(shí)形成大量泥漿需外運(yùn)處理,而SMW工法僅在開(kāi)槽時(shí)有少量土方外運(yùn)。
(3)SMW工法構(gòu)造簡(jiǎn)單,施工速度快,可大幅縮短工期。
(4)SMW工法作圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)分離,主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻可以施工外防水,與地下連續(xù)墻相比結(jié)構(gòu)整體性和防水性能均較好,可降低后期維護(hù)成本。
三、關(guān)鍵技術(shù)的處理
H型鋼水泥土攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工關(guān)鍵在于攪拌樁制作,以及H型鋼的制作和打拔。
1、攪拌樁制作
與常規(guī)攪拌樁比較,要特別注重樁的間距和垂直度。施工垂直度應(yīng)小于1%,以保證型鋼插打起拔順利,保證墻體的防滲性能。
注漿配比除滿足抗?jié)B和強(qiáng)度要求外,尚應(yīng)滿足型鋼插入順利等要求。
2、保證樁體垂直度措施
(1)在鋪設(shè)道軌枕木處要整平整實(shí),使道軌枕木在同一水平線上;
(2)在開(kāi)孔之前用水平尺對(duì)機(jī)械架進(jìn)行校對(duì),以確保樁體的垂直度達(dá)到要求;
(3)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)攪拌軸縱橫向同時(shí)校正,確保攪拌軸垂直;
(4)施工過(guò)程中隨機(jī)對(duì)機(jī)座四周標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè),確保機(jī)械處于水平狀態(tài)施工,同時(shí)用經(jīng)緯儀經(jīng)常對(duì)攪拌軸進(jìn)行垂直度復(fù)測(cè)。
3、保證加固體強(qiáng)度均勻措施
(1)壓漿階段時(shí),不允許發(fā)生斷漿和輸漿管道堵塞現(xiàn)象。若發(fā)生斷樁,則在向下鉆進(jìn)50厘米后再?lài)姖{提升;
(2)采用“二噴二攪”施工工藝,第一次噴漿量控制在60%,第二次噴漿量控制在40%;嚴(yán)禁樁頂漏噴現(xiàn)象發(fā)生,確保樁頂水泥土的強(qiáng)度;
(3)攪拌頭下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,開(kāi)啟灰漿泵,將已拌制好的水泥漿壓入地基土中,并邊噴漿邊攪拌約1-2分鐘;
(4)控制重復(fù)攪拌提升速度在0.8-1.0米/分以?xún)?nèi),以保證加固范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢瑁?
(5)相鄰樁的施工間隔時(shí)間不能超過(guò)24小時(shí),否則噴漿時(shí)要適當(dāng)多噴一些水泥漿,以保證樁間搭接強(qiáng)度;
(6)預(yù)攪時(shí),軟土應(yīng)完全攪拌切碎,以利于與水泥漿的均勻攪拌。
4、型鋼的制作與插入起拔
施工中采用工字鋼,對(duì)接采用內(nèi)菱形接樁法。為保證型鋼表面平整光滑,其表面平整度控制1‰以?xún)?nèi),并應(yīng)在菱形四角留Φ10小孔。
型鋼拔出,減摩劑至關(guān)重要。型鋼表面應(yīng)進(jìn)行除銹,并在干燥條件下涂抹減摩劑,搬運(yùn)使用應(yīng)防止碰撞和強(qiáng)力擦擠。且攪拌樁頂制作圍檁前,事先用牛皮紙將型鋼包裹好進(jìn)行隔離,以利拔樁。
型鋼應(yīng)在水泥土初凝前插入。插入前應(yīng)校正位置,設(shè)立導(dǎo)向裝置,以保證垂直度小于1%,插入過(guò)程中,必須吊直型鋼,盡量靠自重壓沉。若壓沉無(wú)法到位,再開(kāi)啟振動(dòng)下沉至標(biāo)高。
型鋼回收。采用2臺(tái)液壓千斤頂組成的起拔器夾持型鋼頂升,使其松動(dòng),然后采用振動(dòng)錘,利用振動(dòng)方式或履帶式吊車(chē)強(qiáng)力起拔,將H型鋼拔出。采用邊拔型鋼邊進(jìn)行注漿充填空隙的方法進(jìn)行施工。
四、SMW工法的主要特點(diǎn)
1、施工不擾動(dòng)鄰近土體,不會(huì)產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設(shè)施移位等危害。
2、鉆桿具有螺旋推進(jìn)翼相間設(shè)置的特點(diǎn),隨著鉆掘和攪拌反復(fù)進(jìn)行,可使水泥系強(qiáng)化劑與土得到充分?jǐn)嚢?,而且墻體全長(zhǎng)無(wú)接縫,它比傳統(tǒng)的連續(xù)墻具有更可靠的止水性。
3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土等土層中應(yīng)用。
4、可成墻厚度550-1300毫米,常用厚度600毫米;成墻最大深度目前為65米,視地質(zhì)條件尚可施工至更深。
5、所需工期較其他工法短。在一般地質(zhì)條件下,為地下連續(xù)墻的三分之一。
6、廢土外運(yùn)量遠(yuǎn)比其他工法少。
實(shí)踐證明該工程采用SMW工法施工是可行的。由于四周可不作防護(hù),型鋼又可回收,造價(jià)明顯降低,加快了工程進(jìn)度,取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
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