施工技术与应用 ＳＭＷ工法桩围护在市中心地段的应用与工程造价的优化 张荣文 上海建工集团股份有限公司 摘要：基坑支护方案的选择与优化对于基坑工程的安全和技术、经济效益有着重大的影响。本文通过工程实例，对在复杂地理环 境条件下深基坑所采用的支撑方案进行分析，以探求技术、安全和经济的最佳结合点。 关键词：深基坑；ＳＷＭ；．Ｔ－法桩围护；工期造价 １．引言 在市中心黄金地段，地下管线众多，施工场地狭小，对于深基坑来说，围 地下室结构。工程场地狭小，材料进出场地困难等。 ３．２工程要点分析 （１）对于本基坑工程，考虑到基地位置，且场地周边环境适宜型钢水泥土 护结构的选型及施工方案选择显得尤为重要。在确保安全可靠的前提下，围 护方案采用更经济、工期较短的围护结构给施工单位节约成本、控制工期都 有着不可或缺的作用。 ２．工程概况 ２．１工程施工环境 远中风华园二期工程位于静安区泰兴路、新闸路口，本工程地下二层，基 坑长约１０４ｍ，宽约为８０ｍ，基坑周长约４１３ｍ。基坑面积约８３５０ｒｆ，基坑开挖深 度为１０．２００ｍ 基地地处南京西路ＣＢＤ繁华商业区和新闸路交通干道旁，周围道路下管 线众多且规格大，重要管线多，如２２万伏超高压电缆，（１）４５０、 ４ｏｏ和ｑｂ３００煤 气管以及中１３５０雨水管等；基地北侧距地下室２．７ｍ处上海市保留建筑一上海 最早当铺；基坑南侧４ｍ处有康有为故居中华新村；基坑东侧泰兴路有埋地静 安区体育馆高压电缆等。 ２．２工程施工概况 （１）本工程为框架一剪力墙结构，地下二层，地下室建筑面积约为１４０００ ，现场地面自然标高绝对标高为３．９００ｍ。 （２）桩基：采用钻孔灌注桩，分两种：直径为５５０ｒａｍ的共５７根，桩端标高 一３３．２ｍ；直径７００ｍｍ的２８１根，桩端标高一３７．７ｍ。 （３）基坑围护 基坑开挖深度１０．２ｍ，设计采用 ８５Ｏ＠６ＯＯ三轴水泥土搅拌桩止水，内插 Ｈ７００ ｘ ３００ ｘ １３×２４＠０．９ｍ（型钢采用三插二）型钢挡土，型钢长２０．３ｍ。基坑南 侧地下一层车库区域，基坑开挖深度６．３ｍ，设计采用 ８５０＠６００－－轴水泥土 搅拌桩止水，内插Ｈ７００×３００×１３×２４＠１．２ｍ（型钢采用二插一）型钢挡土，型 钢长１３．７５ｍ。 本工程基坑开挖较深，且环境保护要求较高，因此设置了两道钢筋混凝 土内支撑。第一道支撑中心标高一１．６５０，第一道钢筋混凝土围檩截面尺寸为 １３００ ｘ ８００，第一道钢筋混凝土支撑截面尺寸为１０００×８００。第二道支撑中心 标高一６．６ＯＯ，第一道钢筋混凝土围檩截面尺寸为１２００×８００，第二道钢筋混凝 土支撑截面尺寸为１０００×８００。 支撑立柱坑底以上采用型钢格构柱，截面为４８０×４８０；坑底以下设置立 柱桩，立柱桩采用中８００钻孔灌注桩。 局部坑边及落深区域采用双轴水泥搅拌桩加固，在电梯井落深区域采用 双轴水泥搅拌桩结合压密注浆封底加固。 ２．３工程地质情况 土层 土层名称 土层层厚 重度 内聚力Ｅ 渗透系数 编号 （ＫＮ／Ｍ３） （Ｋｐａ） ① 杂填土 １．５ ② 粉质粘土 １．３ １８．７ ｌ８ ２．０Ｅ－０６ ③ 淤泥质粉质粘土 ６．５ ｌ７．４ ｌ１ １．５Ｅ－０６ ④ 淤泥质粘土 ６．４ １７．４ １ｌ １＿５Ｅ一０６ ⑤１－１ 灰色粘土 ３ １８ １４ ２．０Ｅ－０５ ３。围护方案的优化选择 ３．１工程难点 本工程地处上海市中心—静安区，北侧、南侧均为保留建筑，周边地下管 线复杂。原设计采用 ８ｏｏ地下连续墙两墙合一逆作法方案，造价偏高（地下 窒部位属于包干价）。工期相对要求较紧，须在地铁十一号线盾构推进前完成 搅拌墙施工及型钢拔除，因此在安全可靠的前提下，采用造价更为经济、工期 较短、安全可靠、工艺成熟的型钢水泥土搅拌墙围护。 （２）本工程周边环境较复杂，采用二道钢筋混凝土支撑。钢筋混凝土支撑 能加强上口刚度，减少顶部变形，有利于周边环境的保护。另外，钢筋混凝土 支撑布置灵活，便于分块施工，可预留出较大出土空间，方便土方开挖，减少 工期。 ３．３设计方案修改优化 （１）确定取消原方案设计的地下连续墙二墙合一的逆作法方案，调整为： 型钢水泥土搅拌墙十二道钢筋混凝土内支撑系统，支撑形式以对撑和角撑为 主，利于控制围护结构变形。 （２）支撑布置结合施工栈桥，第一道支撑中心标高－１．６５０，第一道钢筋混 凝土围檩截面尺寸为１３００×８００，第一道钢筋混凝土支撑截面尺寸为１０００× ８００。第二道支撑中心标高一６．６００，第一道钢筋混凝土围檩截面尺寸为１２００ ｘ ８００，第二道钢筋混凝土支撑截面尺寸为１０００×８００。 （３）局部坑边４２０ｏｍ范围内及电梯井落深区域，采用＋７００＠１０００双轴水泥 搅拌桩加固，水泥掺量１３％。 （４）增加围护墙阳角的水泥土搅拌桩加固。 （５）降低地整体标高，在场地平整后，减少高度３００ｍｍ。 （６）经过调整优化的方案其包络图如下（水土分算，矩形荷载）。 包络圈（水土分算，矩形荷载） 深度∞ 水平位移（ⅡⅢＩ） Ｍａｘ： ３５．１ 嘉孥 ９ —２剪９８．力８‘Ｉ Ｏ１／３￣８３．５ ｆ７）调整前后的支撑布 置图 地下连续墙围护逆作 法改为ＳＭＷＩ法桩围护＋ 二道钢筋混凝土支撑的调 整方案经过了原设计同 意，通过了市建交委专家 评审。 ３．４施工方案优化及 实施 （１）土方开挖遵循先撑 后撑的原则，采用分区、分 调整后支撑布置图整前支撑布置图 层、分段开挖；垫层随挖随 浇；根据监测结果指导土方开挖设计与施工；土方开挖不得超挖，开挖面标高 应控制在２．５ｍ内，并宜按１：１．５放坡。 （２）先施工地下一层车库的承台，减少了基坑暴露面积，为提前施工进度 表创造了有利条件，同时减少了基坑变形。 （３）砼支撑的拆除采用爆破拆除法，可以节约施工工期，尽快完成地下室 ‘４３９‘ 施工技术与应用 结构，让楼板体系形成，可减少围护墙变形，并且减少了机械破除支撑对周边 环境的灰尘及噪声污染。 ｆ４】调整车辆进出的路口及栈桥位置，保证在重点保护部位不受重车的影 响。 （５）支撑形成中，以先形成对撑，使原有大基坑可变为小基坑，减少特别是 中间变形。 斜进行观测，共设置３５个监测点。 １０）￣ｇ近建筑物裂缝观测。事前对已发生裂缝部位、重点部位进行拍照留 底，发生裂缝后进行跟踪观测。 ４．方案调整优化前后工期、造价对比 ４．１工期对比 （６）严格控制基坑降水的高度，减少基坑内外的水高差，以防管线的移位。 地下连续墙围护逆作法改为ＳＭＷＩ法桩围护＋二道钢筋混凝土支撑的 （７）优化设计中围檩的施工时间，采用先施工围檩，把ｓＭｗ工法桩先形成 方案后，共节约工期约２Ｏ天。 体。 ４．２造价对比 （８）加强对周边环境、管线及围护结构的监测，根据监测结果反馈指导基 （１）综合造价对比 坑围护设计与施工，做好信息化施工，保证基坑工程的安全、顺利实施。 地下连续墙 ｓＭｗ工法桩 节约造价 备注 一３．５监测方案 工程造价 １４。７２３，８４２ （综合） （元） 工程造价 （综合） １２，７１２，８４６９ ２，０１０．９９６ （元） （元） （１）监测点的布置 １）水平垂直位移、水平位移的量测：基坑围护每隔２５ｍ布置一点，以了解 基坑开挖对围护墙体结构的变形。 ２１测斜：埋设１１只测斜孔，各测孔埋设在设计计算墙体弯矩较大处。 ３）支撑轴力观测：本工程共布置二道钢筋混凝土支撑，共选择１５个支撑 杆件量测轴力，每个截面布置传感器４个，用于量测基坑开挖期间支撑轴力的 变化。 （２）不含支撑造价对比 地下连续墙 工程造价 １４，３３２，４１２ （综合） （元） ｓ姗工法桩 节约造价 工程造价 ７，５５８，７９８ ６，７７３，６１５ （综合） （元） （元） 备注 ５．工程效果 在１０．２０ｍ的深基坑施工过程中采用较经济的ＳＭＷ工法桩＋二道钢筋混 凝土支撑，达到了将基坑变形控制在设计所允许的范围内的效果，充分探索 了市中心地段且工期要求较紧的基坑施工在围护体系、进度与工程造价的相 互制约关系，为今后有相同条件要求的基坑施工提供了有力的数据证明。 理想的基坑变形为下一步的结构施工打下了坚实的基础，确保了周边建 ４１钢立柱沉降观测：共布置２２个立柱桩沉降观测点。 ５）基坑外地面沉降观测：共布置８个地面沉降观测剖面点。 ６）基坑外地下水位观测：基坑外侧土体内布设１０＠基坑外地下水位监测 孔。 ７）基坑内地下水位观测：基坑内设置２个地下水位观测孔，孔深３Ｏｍ。 ８）周边管线监测：对基坑外地下电力电缆管线共设置９个监测点；煤气管 筑道路、管线、保留当铺的安全，根据监测数据：当铺的总沉降量在２ｃｍ内，倾 线共设置１６个监测点；上水管线共设置１５个监测点；信息１８孔管线上布设５个 斜几乎为０。以上工作得到了业主、设计及周边单位的肯定。特别是周边地下 监测点。 管线单位、邻近周边居民在整个基坑施工过程中无一起反映因施工对其造成 ９）周边建筑物沉降监测：为保证邻近建筑物的安全，对建筑物的沉降倾 的不利情况。 （上接第４３６页）位置见附图。 ２）下灌注混凝土采用水下不离散混凝土，其在水中具有抗分散性、不离 散性、抗水性，具有良好的自流平性和自密性，是新型的水中抗分散混凝土， 在通过实际施工后证明此方法有效，固定支墩钢结构一次安装就位，固 定支墩钢结构顶面标高在一０．５ｍ±ｌｃｍ之内，达到设计要求。 ３．３安装难度及方法 １）活动支墩的８块井字板，每块重１５０ｔ，在江中心且受潮流影响大。 ２）字板的预制根据沉桩后桩位测量的数据进行预留孔位置调整，并根据 大头桩顶实测高程，由潜水员在井字板安装前将钢垫片搁置于大头桩面，安 装到位后，再进行一次标高检查后方可进行井字板的安装。 ３）选用稳定性良好、起重能力在２５０ｔ的起重船（盐捞４＃）进行安装。 ４）潜水员从桩顶上引两钢丝绳处出水面，再从井字板相应预留孑Ｌ穿出， 根据此两引线由起重船缓慢地放下井字板，起重钢丝绳的长度估计下放深 度，在离桩顶５０～ｌｏｏｃｍ处时稳住吊钩和系拉揽风绳（至少２根），暂停安装，由 潜水员水下探测桩顶外伸钢筋和井字板的预留孔的吻合情况，确认吻合后， 让潜水员浮出水面，再下吊钩安放。如有位置偏差，根据潜水员探摸情况，尽 量少动船依靠系拉揽风绳进行微调井字板位置。 ５）安装后再由潜水员逐个探摸钢垫片是否垫实、垫满，若未垫满，留有空 隙，则需要调整井字梁直至全部搁满，若未搁实，则需将井字板微微吊起，由 潜水员加填适当的薄钢板。 能直接在水中浇筑，提高了水下混凝土强度。本工程中絮凝剂采用ＨＬＣ—ＩＶ混 凝土水下不分散剂。 ３）絮凝剂的掺量为水泥量的６％，事先进行了试配。拌制时先将絮凝剂与 水泥混拌，然后加入到砂、石中干拌１分钟，再加水拌制３分钟。 ４）混凝土的拌制直接在工作船上进行，水下节点混凝土方量比较小，每 个节点仅０．３ ，节点水下混凝土的灌注导管法，使用 １００的钢管作为下料 导管，顶面配接一Ｏ．４ｍ 的料斗，导管底部接防水布袋，灌注混凝土前先将防 水布袋口扎紧，随后将导管缓慢下放入水，随后在导管内灌注水下不离散混 凝土。在料斗内注满一个节点所需的混凝土，混凝土方量约为计算的１．３倍。 ５）潜水员将导管下布袋伸入节点，然后将布袋绑扎口松开，混凝土凭借 自重充满整个节点，如果混凝土停止上升可将导管略微提高，直至全部流出。 最后，潜水员检查节点混凝土是否充满，如有低点，可在高处加压，混凝土流 向低点。 ６）水下节点混凝土在浇筑完成后１天后，潜水员检查发现混凝土仍能按 出印子，此时安排潜水员水下将节点上的多余混凝土刮除。混凝土到２天后才 初凝。根据现场实际施工情况制作的混凝土２８天达到３９．２Ｍｐａ（Ｃ３０）。 ６）安装工作决大部分由潜水员完成，安装的好坏完全由潜水员的陈述来 确定，施工员根本无法进行水下验收，另请船厂潜水员进行探摸、陈述，根据 两者的探摸情况确定工程质量。 ３．４水下不离散混凝土浇筑 ４．结语 通过高桩梁板结构码头的改建，固定／活动支墩的施工是工程重点，江中 活动支墩大头桩沉桩，水下测量，安装方法及水下不离散混凝土浇筑是几大 １）在井字板安装完成后，由潜水员检查节点周边是否有空隙，有则用回 常见的问题和技术难点，在多方专业人员的商讨协助下，圆满的完成了本项 丝填塞密实。 目的码头改建工程。 （上接第４３７页） 对于管道设计，管道的长度和坡度应该根据实际情况合 识去摸索创新，以迎合竞争激烈的市场需求。 理设置，并且管道的设计和布置应适合冷凝水尽快排除。如果需要，可以设置 参考文献 水封装置。 ３．结语 综上所述，暖通空调在建筑领域使用是非常广泛的也是符合人们消费的 观念。对于广阔的市场和安装中所存在的问题，必须不断积累更多的专业知 【ｌ】任廖坤碱谈暖通空调安装施工中存在的问题与方法Ⅱ】民营科技，２ｏ１１（２）． ［２】张丰暖．通空调安装施工中存在的问题与方法Ｕ】．工程科技，２ｏ１１（８）． 【３１张大辉、杨小辉．暖通空调安装施工中存在的问题及处理方法探析ＩＪ］工程 科技２ｏ１１（１３）． ［４】周喜瑞．浅谈暖通空调安装施工中的常见问题及对策Ｕ】工程科技，２０１１（１３） ‘４４Ｏ‘