摘要：在城市化建设推进过程中，深基坑工程数量在不断增多，且施工要求也越来越高，对于软土地区深基坑工程来讲，传统单一的桩基支护方法存在一定的不足，难以真正满足工程支护需求，容易引发安全问题，而结合SMW工法（新型水泥土搅拌桩墙）开展施工，可增强支护结构的荷载能力，提高施工安全性，受到了社会各界的广泛认可和欢迎。文章简要介绍了SMW工法及深基坑工程特点，结合工程案例对灌注桩与SMW工法桩的联合运用展开探讨，具有一定的指导和借鉴作用。
关键词：SMW工法；软弱土；深基坑；支护施工
SMW工法的中文全称为新型水泥土搅拌桩墙，是通过将H型钢、钢管、拉森式钢板桩等插入水泥土桩中，不仅能够承受荷载，而且还能起到防渗挡水作用，进而形成兼具受力和抗渗两种功能的支护结构的围护墙[1]。在深基坑工程中应用SMW工法，与传统支护技术相结合，可以实现更加理想的支护效果，确保了施工的顺利、安全进行，这是当下深基坑工程施工中的研究热点，可满足更加复杂的地下施工要求，对城市化建设的推进具有重要意义。
1.SMW工法和深基坑工程特点
在深基坑支护中应用SMW工法时，应先明确该项技术及深基坑工程特点，进而才能充分发挥技术优势，确保深基坑施工安全。SMW工法在深基坑工程中有着多方面优势，其特点主要体现在一下几方面：第一，对周围环境影响较小，作业时不需要进行钻孔和开槽操作，对土壤的破坏程度较小，不会产生噪音污染。第二，止水性能良好，水泥土灌注桩可实现与邻近桩体的无缝隙搭接，水泥土搅拌桩分布较为均匀，防渗性能优越。第三，适用性较强，可应用于砂砾土层、卵石层以及风化的岩石层[2]。第四，工期较短、环保节能性良好，SMW工法施工简单，成桩效率高，可一次性完成连续墙施工，大大缩短了工期。施工过程中不会产生多余的泥浆，废水泥土和型钢材料均可回收再利用，能够节约工程成本。
深基坑工程主要具备较强的区域性、综合性、高风险性等特点。首先，不同地质条件的深基坑施工要求存在差异，施工技术和施工标准也有所不同；其次，深基坑工程涉及到多个领域和学科，包括建筑学、土木工程学、地质学、力学等，需要结合周围环境因素进行全面分析；另外，深基坑工程属于临时性工程，开挖施工会对土层结构造成破坏，很容易引发严重变形问题，风险性较高[3]。由此可见，采用更加科学、有效的支护结构，对确保深基坑施工的顺利、安全开展具有重要意义。
2.软土地区深基坑工程中灌注桩与SMW工法桩的联合运用
基于SMW工法所体现出的众多优点，已经被广泛应用于深基坑工程中，此次研究以某一软土地区工程为例，对SMW工法与灌注桩的结合应用进行了分析。
2.1工程概况
某建筑工程项目为新建住宅区，共有3栋高层住宅楼和2栋多层住宅楼，同时设有2层地下室和地下车库。根据工程施工需求，基坑开挖深度约为9.8m，周长约为436m，作业面积达到了10250m2，属于典型的深基坑工程。深基坑东侧与红线之间距离为4.5m、与菜市场距离为42m处为空旷地区，深基坑西侧与销售中心相邻，两者之间最小距离约为3.2m，深基坑南侧与红线之间距离为2.8m、与城市主干道距离为65m处为空旷地区，深基坑北侧计划建造多层住宅楼，两者之间最小距离约为1.8m。通过地质勘查可知，基坑周围无地下管线，不会影响施工的正常开展，深基坑西侧和北侧等级为一级，东侧和南侧等级为二级。
施工现场地势较为平坦，平整处理后大沽高程约为2.45m，地下水位潜水承压水，埋深位为1.0~1.4m处地下水位较为稳定，其中第一承压水层和第二承压水层粉土水头和粉砂水头大沽标高分别为0.13m和-2.20m，作业区土层透水性较差。基坑工程最深处所在地质层为粉质黏土层，施工现场东南位置处，埋深约4.2m处分布有厚度约为0.4~1.0m的淤泥和淤泥质土，属于软土地质层，含水量较高、抗剪能力较差，加大了施工难度。
2.2深基坑支护方案
根据工程特点及地质状况，可知该基坑工程开挖深度较大，基坑西侧的销售中心和北侧的住宅楼距离作业场地较近，基坑开挖会对其造成较大影响，施工过程中应对变形现象加以严格控制，并且工程所在区域属于软土地区，第一承压含水层粉砂水头较高，发生突涌问题的可能性较大，需采取防范对策，因施工场地周围无地下管线，可不对其进行考虑。通过综合分析上述因素，施工单位拟定了两种支护方案，一种方案是使用灌注桩和水平支撑方式进行支护，另外一种方案是将灌注桩与SMW工法相结合进行支护，其中深基坑东侧和南侧所用支护方式为SMW工法和水平支撑，而西侧和北侧所用支护形式为灌注桩和水平支撑。对两种方案进行比较，可发现第一种方案具有较高的安全性和可靠性，适用性良好，变形现象易于控制，可对周围建筑物起到保护作用，但是工程成本较高，工期较长，且需要用到止水帷幕。第二种施工方案工程成本较低，工期较短，可起到止水帷幕作用，且对周围环境影响较小。
对两种方案进行对比后，决定采用灌注桩与SMW工法联合方案。所用灌注桩与SMW工法桩规格分别为1100@1300和Φ850@1200，SMW工法桩中插入有H700x300x13x20，插一跳一，水平支撑结构由撑杆与3个小圆环、1个大圆环组成，其中大圆环高度为80cm、宽度为180cm、直径为80m。深基坑施工过程中，联合工法在进行降水作业时，是通过排水沟、降水井与集水井实现的，可将地下水位降低至基坑底1m以下，避免出现基坑积水问题。粉土层为承压含水层，通过计算可知存在突涌风险，为确保渗透的安全性和稳定性，使止水帷幕截断该层，并增设有减压井。
2.3 SMW工法的运用
SMW工法结合水平支撑支护方式，主要应用于深基坑东侧和南侧，进而可对变形现象起到良好的控制效果。SMW工法桩位于坑底以下13.8m，总长度约为18.2m，嵌入坑底以下9m，地表以下1m施打。在计算支护结构内力变形时，所用方法为平面杆系结构弹性支撑点法，为保证支护结构的安全性，结合朗肯主动土压力、瑞典条分法等，对支护结构的整体稳定性、抗渗透稳定性、抗倾覆稳定性以及钢板桩和水泥强度进行计算和检验。土层的c和φ水土分算与合算，所用计算指标分别为直减固快指标和直剪快剪指标，地下水位埋深为1.5m，对深基坑四周地面超载现象进行分析时，依照20kPa的标准计算[4]。经验证，深基坑支护结构稳定性良好，各项系数均符合规定，采用SMW工法桩的墙体最大剪力、最大弯矩及最大位移情况，分别为312kN/m、674.2（kN·m）/m和27.9mm，可满足深基坑变形支护要求。此次施工SMW工法桩支护墙体长度约为191m，施工周期约为29d，两者每天作业长度约为6.6m，灌注桩支护墙体长度约为225m，完成施工需耗时56d。如果深基坑工程采用灌注桩单一的支护形式，则SMW工法桩地段施工周期将延长至44d。完成深基坑回填作业后，可收回全部型钢材料，避免造成材料浪费，降低了工程成本。
2.4深基坑监测
完成施工后，实时监测深基坑支护结构与周边环境，主要监测数据包括支护坡顶最大变形值、桩身倾斜等，支护结构变形监测结果如表1所示。深基坑西侧售楼中心累计沉降值约3.8mm，支撑最大轴力为9762kN，立柱竖向位移约为17.9mm。根据监测结果，并结合基坑开挖至回填的累计变化情况，可发现在施工过程中两种支护结构联合运用效果良好，所有监测点均未出现明显变形，周围建筑物无沉降、倾斜、裂缝问题发生；深基坑北侧环撑位置出现最大支撑轴力，符合最初运算结果，开展基础底板施工后，最大支撑轴力逐渐降低；基坑开挖后，SMW工法桩墙体竖直，无渗水现象发生。
表1 深基坑支护结构变形监测结果
3.总结
结合工程实践可知，在软土地区开展深基坑施工时，采用灌注桩与SMW工法桩联合支护形式，可达到较为理想的支护效果，与全部采用灌注桩支护结构相比，不仅可以缩短工期，而且还可回收型钢材料，降低工程成本，可提高深基坑施工整体效益，值得推广应用。
参考文献：
[1]王岩.SMW工法桩在深基坑支护中的应用[J].建材与装饰，2017，（50）：22-23.
[2]尤波，滕坤.软土地区SMW工法桩基坑支护应用研究[J].建材世界，2015，（2）：58-61.
[3]颜媛媛，王涛.SMW工法桩在软土地区深基坑工程中的应用与研究[J].岩土工程技术，2018，（2）：100-103.
[4]赵义宗.天津地铁软土地层深基坑SMW工法桩施工工艺[J].建筑机械，2017，（6）：150-153.
论文作者:孙超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
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