SMW工法围护结构设计和施工质量控制要点.doc

有关基坑工程和支护结构（SMW工法）的设计和施工的重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边环境不受损害而采用的支护结构、降水和土方开挖与回填的工程总称，涉及勘察、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陷，更具有H型钢可回收反复使用的特点，从而使资源消耗量大为减小。基坑工程设计重要涉及：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、 降水规定；6、 拟定挖土工况；7、 拟定环境保护的规定和监测内容。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，支护结构设计应充足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，涉及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。基坑开挖深度是拟定支撑竖向布置的重要考虑因素。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（涉及SMW工法）坑内外土体稳定性验算涉及有：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。重要通过抗渗围护墙插入基坑底下达成一定的深度来克服管涌。5、 降水规定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0.51m范围，坑外降水可引起较大范围的地面沉降，导致临近建筑物和地下管线的破坏，应明令严禁。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、 拟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、 环境监测规定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应设计和有关各单位，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10-710-6cm/sec，桩体28天无侧限抗压强度应1.5MPa.2、SMW搅拌桩彩进口850三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（不得具有块石和生活垃圾），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，以拟定水泥投放量、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高时间、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。如因特殊因素导致搭接时间超过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，如发现质量问题应积极与设计单位联系，以便及时采用补救措施，避免导致不必要的损失。7、墙体施工顺序：清除地下障碍物开挖导沟设立导梁设立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型钢采用相关解决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，宜采用坡口等强焊接，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、预压力加至设计规定的额定值后，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，应在围护墙上设立安装牛腿，其间距不宜大于2m。6、水平支撑的现场安装节点应尽量设立在纵横向支撑的交汇点附近。7、钢支撑与钢围檩的连接可采用焊接或螺栓连接，节点处支撑与围檩的翼缘和腹板均应加焊加劲板，加劲板的厚度不小于10mm，焊缝高度不小于6mm。8、支撑安装应采用开槽加设，当支撑顶面需运营挖土机械时，支撑顶面的安装标高宜低于坑内土面2030cm，钢支撑与基坑土之间的空隙应用粗砂回填，并在挖土机及土方车辆的通道处架设道板。9、支撑安装完毕后，应及时检查各节点的连接情况，经确认符合规定后方可施加预压力，预压力施加宜在支撑的两端同步对称进行，预压力应分级施加，反复进行，预压力后再次检查所有连接接点情况。10、钢筋砼围檩（盖梁）的截面尺寸允许误差为+8mm，-5mm。11、支撑中心标高及同层支撑顶面的标高差允许值：30mm。12、支撑两端的标高差：不大于20mm及支撑长度的1/600。13、支撑挠曲度：不大于支撑长度的1/1000。14、立柱垂直度偏差：不大于基坑开挖深度的1/300。15、支撑与立柱间的轴线偏差：不大于50mm。16、支撑水平轴线偏差：不大于30mm。17、相邻支撑之间的水平距离应满足土方工程的施工规定，当采用机械挖土时，不宜小于8m。18、基坑平面形状有向内凸出的阳角时，应在阳角的两个方向上设立支撑点。19、沿围檩长度方向水平支撑点的间距，对于钢围檩不宜大于4m，对于砼围檩不宜大于9m。20、上下各层水平支撑的轴线应尽量布置在同竖向平面内。竖向相邻水平支撑的净距不宜小于3m。21、通常情况下应运用围护墙顶的水平圈梁兼作第一道水平支撑的围檩。当第一道水平支撑标高低于墙顶圈梁时，可另设围檩，但不宜低于自然地面以下2.5m。22、立柱的间距应根据支撑构件的稳定和竖向荷载的大小拟定，但不宜超过15m。立柱在开挖面以下的埋入长度应满足支撑结构对立柱承载力和变形的规定。23、支撑构件的长细比应不大于75，立柱的长细比应不大于25。24、对现浇砼支撑和围檩的构造应符合支撑的截面高度（竖向截面尺寸）除满足上述长细比规定外，不应小于其竖向平面计算跨度的1/20。围檩的截面高度（水平向截面尺寸）不应小于其水平向计算跨度的1/8，截面宽度不应小于支撑的截面高度。25、支撑顶面的施工活荷载一般取4Ka。26、在夏天施工，温差较大时，还需在支撑顶面上采用遮阳防晒措施。27、运用主体结构换撑时，应符合下列规定： (1) 主体结构的楼板或底板砼强度达成设计强度的80%以上。 (2) 在主体结构与围护墙之间设立可靠的换撑传力构造。 (3) 在主体结构楼盖局部缺失部位，应在适当部位设立临时支撑系统。(4) 当主体结构的底板和楼板分块施工或设立后浇带时，应在分块或后浇带的适当部位设立可靠的传力构件。(5) 立柱穿过主体结构底板以及支撑结构穿越主体结构地下室外墙的部位，必须采用可靠的止水构造措施。