完善SMW工法施工工艺

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基坑围护的方式多种多样，各有千秋，在众多围护方法中，SMW工法以其适用性强、围护成本相对低、施工周期短而倍受关注。
    我公司承建的上海兆丰嘉园高层住宅紧邻中山公园西侧与公园仅一墙之隔，南侧是地铁二号线中山公园站及人防商场，西临汇川路，工程建筑面积近10.2万平方米、建筑为地上34层、地下1层，基坑开挖面积1.2万平方米，坑内平均挖深8.1米、工程造价1.6亿元。该基坑的围护设计由同济大学担当，设计要求基坑围护采用SMW工法进行施工。
    常规基坑施工，当挖深在5-10米时，采用的是双排搅拌桩做防渗帷幕，再加一排钻孔灌注桩挡土，开挖时根据挖深再架设内支撑。这种围护方式受力合理，能有效增加渗径长度，挡土及止水效果明显。但因有两排搅拌桩和一排钻孔灌注桩，所以成本较高，且施工周期较长，施工现场泥浆量较大，必须有相对较大的场地来进行安排布置。而SMW工法因其同样施工搅拌桩，因此抗渗效果能满足要求，且对现场场地要求低，在搅拌桩内插入型钢后，使墙体同样具有一定的刚性。与常规方法相比，成本可大幅度降低，适应性更广。施工时型钢在搅拌桩初凝前插入加固区域，几乎与搅拌桩同步行进，工期可大大缩短，几乎不产生泥浆，而且主体建筑出±0.00回填结束后，即可将型钢拔出回收，极大地节约了成本。但该工法在上万平方米深基坑支护施工时，也存在一定风险。一旦局部插桩偏位大，势必引起渗漏并影响墙体的刚性，最终导致围护失败。SMW工法进行基坑的围护施工在我公司还是首次。我们成立攻关小组进行攻关活动，尤其是针对工法中存在的风险和缺陷及可能导致的结果，进行了详细分析，确定把完善工法施工工艺，克服SMW工法施工中的难题作为攻关的课题。
    我们将工艺实施过程中可能碰到或将要发生的工况一一模拟，从五个方面进行详细分析。
    1、根据水泥初凝时间，掌握和控制好加固区域的初凝时间，在最佳时段插入型钢。经过分析确定搅拌桩完成后6小时内必须完成插桩。
    2、确保设计要求的13至18米长的工字钢起吊后准确地插入桩位，以及在下沉过程中平面位置和垂直度的控制，这是该施工工艺的关键所在。
    3、在混凝土强度增长前，插入型钢很容易，但至标高后，必须控制其继续下沉直到混凝土完全固结。必须控制好型钢标高，直到加固区域混凝土终凝。
    4、建筑出±0.00，基坑回填后，如何克服其摩阻力将型钢拔出。考虑到钢筋和凝固后混凝土的咬合力，拔出非常困难，但只要减小和克服桩身摩阻力，一旦松动就很容易拔出。
    5、关于型钢拔出后的孔隙，为减少周围土体的变形，考虑同步采用水泥浆灌入留下的孔洞。
    从分析的结果，我们认定要达到目标就必须确保插桩时桩身的垂直度和平面位置以及桩顶的最终标高。桩身一旦倾斜或偏离桩位或达不到桩尖标高而不能有效封闭渗透压较大的土层，哪怕是局部小范围的，势必引起渗漏和影响墙体刚度，其连锁反应必将使基坑围护失败。只有上述条件都得到满足，才能确保围护墙体有足够的刚性和良好的抗渗性，才能满足基础施工的安全要求。此外，作为降低成本的一个大块，要将型钢拔出回收，这也是一个施工难点。
    根据以往施工实践经验，我们对各项指标的可行性做了进一步分析，最终确定以两方面为主导工序来确保工艺的顺利实施：设计制作定位导向装置来控制插桩过程中的平面位置；设计制作反力架顶升装置来克服型钢拔除的摩阻力。
    此外，施工过程中还采取了一些措施来确保插桩的质量。
    （1）在与厂方签订供货合同时明确对材料的要求，进场前逐一验货，不合要求的一律调换，以确保型钢质量；
    （2）考虑到型钢拔除时，顶部吊孔处应力较为集中，故对进场后的工字钢顶部一律加焊两块加强腹板，将其表面铁锈、灰尘及其他垃圾清除，并保证工字钢表面完全干燥，之后满涂减摩料。将减摩涂料加热至完全融化，充分搅拌使其厚薄均匀后，再涂刷在工字钢表面，其厚度控制在1.0毫米以上。型钢起吊前重新检查减摩涂料是否完整，一旦发现涂层开裂、剥落应将其局部铲除并重新涂刷；
    （3）搅拌桩结束后，根据测量放线的桩位，将导向架就位，校正平面位置和水平后，将架体的四脚固定。型钢在插入过程中的平面位置和垂直度由两台经纬仪采用前方直角交汇法控制，垂直度偏差控制在1%以内，再插入搅拌桩内，并在沉放过程中及时纠偏。由于架体选材合适，搬运移动定位都较方便，给施工带来很大便利；
    （4）工字钢插到标高后，用Φ18弯成钩状，一端钩在型钢的吊点孔中，另一端电焊或挂在横在沟槽的龙门架上，一周后拆除；
    （5）通常3个方向的3根缆风绳即可定位，由于场地的限制，达不到受力角度的要求，便用增加缆风绳数量、减小角度来控制调整型钢的方向，使工字钢顺利进入导向架内；
    （6）基坑围护施工结束后进行降水、挖土、支撑架设及基础施工，基础结构出±0.00并回填完以后，即进行工字钢的拔除。按实施措施，我们使用100吨液压千斤顶，一般一根桩顶升3次左右，型钢就已松动，此时用50吨履带吊就顺利将型钢拔除；
    （7）型钢拔出之后，同步用水泥浆灌入留下的孔洞中，以减少周围土体的变形；
    （8）基坑围护成形后，在墙顶和墙体设置监测点，在基坑施工期间进行观测。
    SMW工法双排搅拌桩钻孔灌注桩与传统围护法相比，（1）成本方面：成本较一般的围护施工省去了钻孔灌注桩和一排搅拌桩两大块，仅增加一项型钢的租赁费用，降低大约18.6%的工程成本；（2）进度方面：省去了钻孔灌注桩的全部施工过程。围护桩工期比常规施工方法缩短将近2/3；（3）安全方面：与常规施工方法一样，都能满足施工安全要求。由于本工程设有一道混合支撑，很好地改善和减小了SMW工法中存在的风险和缺陷，所以完全能满足基础施工期间的安全要求；（4）环境方面：因无钻孔灌注桩的施工，减少了对周围环境和施工场地的污染，且此类搅拌桩不存在挤土作用，对周围建筑和管线的安全极为有利；对施工操作面要求也很低。在充分总结和获得现场有效数据后，我们对“SMW工法”施工工艺进行了整理和完善，把整个过程中形成的有效工艺，纳入了总公司的作业指导书。