工程技术Engineering and Technology 建筑技术开发Building Technology Development
第46卷第6期
2019年3月
吴正杰
(山西省建筑设计研究院，太原030013)
催化剂12.1
［摘要］在太原市中心某工程场地狭小，周边环绕既有建筑，市政管网交错复杂，采用SMW工法+型钢组合内支撑进行基坑支护设计，既能做到安全、经济又能保证施工进度，可为类似工程提供借鉴。 ［关键词］基坑工程；SMW工法；型钢组合内支撑
［中图分类号］TU46+3［文献标志码］B［文章编号］1001-523X(2019)06-0096-02 Application of Soil Mixing Wall Construction Method and Assembly Steel Struts System in Supporting Design for A Certain
Foundation Pit Engineering
Wu Zheng-jie
［Abstract］With the constructions surrounding and the municipal pipe network interlocking and complex,a combined form of soil mixing wall construction method and assembly steel struts system in supporting design for a certain foundation pit engineering is applied that is not only safe and economical but also can ensure construction process.It can provide reference for similar projects.
［Keywords］foundation excavation；soil mixing wall construction method；assembly steel struts system
1工程概况
本工程为某公司职工住宅综合楼基坑支护。项目位于太原市小店区人民北路以西，中铁十七局中心医院以北。基坑南北长约80m，东西宽约50m.±0.000相当于绝对高程776.450m，场地整平标高为-1.450m(775.000m)。基坑开挖底标高为-11.450m(765.000m)，基坑支护设计深度H为10.0m。基坑西侧存在3栋6层砖混住宅楼，1层半地下室，基础埋深约3.0m，天然地基，新建建筑物地库外墙距既有住宅最近处约3.5m，且紧贴砖混楼东侧地上有两道老旧热力管；基坑北侧为4m高砖砌围墙，围墙
距离新建地下室外墙最近处约4.0m，围墙根部埋置有污水管，并伴有常年漏水，围墙外为城中村村民自建房；基坑南侧地下室外墙距中铁十七局中心医院围墙约4.5m，围墙北侧lm埋置有天然气管线，埋深1.5m：基坑东侧地下室外墙距工地围墙约15m，围墙外为人民北路。基坑工程安全等级为一级。
从地貌上看，拟建场地属汾河I级阶地。支护深度内土层为杂填土、粉土、粉质粘土、粉细砂等。地下静止水位埋深介于3.6〜4.4m，静止水位标高介于770.68~771.53m。
2工程的难点
(1)本工程位于太原市小店区，此区域水位高，土体强度低，土质灵敏度高，根据邻近区域的工程经验，基坑在土方开挖过程中会引起基坑围护结构及周边环境较大的变形。
(2)基坑周边环境复杂，尤其是西侧紧邻3栋老旧砖混住宅楼及既有市政管线，基坑相对砖混楼基础底超挖超过7m，如不能控制好基坑支护结构的水平变形和住宅楼的沉降变形，后果不堪设想。
(3)基坑东侧人民北路为太原地铁2号线盾构段，无法釆用相对成熟的桩锚支护体系。
(4)此工程为单位职工回迁楼，工期紧，任务重。
3基坑支护设计方案的确定
太原地区基坑深度为10m左右的支护止水体系，常见的
收稿日期:2018-12-10
作者简介：吴正杰(1985-)，男，河北鹿泉人，工程师，主要研究方向为探基坑支护设计、施工技术。做法是钢筋混凝土灌注桩+预应力锚索+三轴水泥搅拌桩，或钢筋混凝土灌注桩+内支撑+三轴水泥搅拌桩，内支撑可釆用钢筋混凝土支撑或钢支撑。
3.1支护止水体系的选择
釆用钢筋混凝土灌注桩+三轴水泥搅拌桩止水帷幕对本工程而言存在以下问题。
(1)基坑的南、西、北三侧距离既有建筑或围墙距离都在4m左右，施工一排钢筋混凝土灌注桩及一排三轴水泥搅拌桩施工机具的操作面各需要2m以上的操作空间，现有场地条件不满足施工的基本条件。
(2)三轴水泥搅拌桩施工完成后再施工钢筋混凝土灌注桩，其工期周期过长，不满足建设单位的工期要求。基于上述因素，基坑支护设计时选择了SMW工法(三轴水泥搅拌桩内插入700mx300m型钢)作为支扔止水体系。
3.2基坑内支撑体系的选择
常规的内支撑形式为钢筋混凝土支撑、钢管支撑。本次基坑支护设计因钢筋混凝土支撑需要较长时间的养护期，及钢筋混凝土支撑的拆除会严重影响整个工程的进度，首先排除了采用钢筋混凝土内支撑。
本工程的基坑形状为不规则梯形，钢管支撑属于轴心受压构件，在基坑不规则形状中使用钢管对撑，钢管支撑的整体稳定性难以保证。基于上述理由，在内支撑体系的设计选型时，选择了在山西地区应用相对较少的型钢组合内支撑结构体系。
4基坑支护设计方案的优点
4.1经济合理
清砂机SMW工法桩中内插的H型钢及型钢组合内支撑可重复利用，建设单位仅需承担施工费和H型钢、型钢组合支撑的租赁费。
4.2节约工期等离子割
SMW工法桩内插的H型钢是随着三轴水泥搅拌桩的施工吊插入搅拌桩内，与钢筋混凝土支护桩相比大大的减少了施工工期；型钢组合内支撑构件属于工厂化预制，节点为螺栓连接，现场安装拆除方便，施工效率大大提高。
4.3节约施工场地
由于作为支护结构的骨架H型钢嵌入了三轴水泥搅拌桩
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工程技术
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第46卷第6期
2019年3月
内部，支护止水体系的施工需要空间减小，需要场地的施工距离由2m缩小为lm，尤其适用于狭小空间内使用。
4.4绿环保
H型钢使用后拔除，对于土体内仅留有水泥浆，无钢筋混凝土等残留物。型钢组合内支撑避免了钢筋混凝土支撑拆除后，混凝土建筑垃圾的产生。符合国家节能环保的方针。
5基坑支护结构体系的设计
5.1SWM工法桩
单排三轴水泥搅拌桩，桩径850mm，咬合250mm，每m?水泥用量不小于360kg。型钢700x300x13x24(Q235),H型钢长度为18.0m。H型钢插一跳一，间距1200mmo
5.2型钢组合内支撑
预应力型钢组合内支撑的所有钢构件均为工厂预制，并且均以10.9级M24x8.0高强螺栓连接，螺栓材料为20MnTiB；支撑为H350x350x12x19型钢，Q345b：型钢围標为H400x400x13x21型钢，Q345b.支撑布置三维效果如图3所示。
分体式雨衣图1基坑整体布置效果示意
6支护施工要点
6.1水泥搅拌桩
施工前要做好桩机、钻头及配件的检查维修，确保正常不间断施工。0850搅拌桩釆用二喷二搅工艺施工，水灰比1.5~1.8。钻进时控制提钻杆速度，实现水泥浆均匀喷浆搅拌，保持钻杆垂直度，保证帷幕桩的搭接咬合尺寸。在基坑西侧施工时，严格控制施工速度，每日不得施工超过5幅搅拌桩，并适量增加速凝剂。
6.2型钢插入和拔除
型钢插入在搅拌桩施工结束后30min内进行，须采用牢固的定位导向架。为减少对周边环境影响，型钢依靠自重插入，插入前必须检查其直线度，接头焊接质量满足设计要求。当型钢插入到设计标高时，用吊筋将型钢固定，待水泥土搅拌桩硬化后，将吊筋与槽沟定位型钢撤除。
型钢回收应在主体地下结构施工完成，地下室外墙与搅拌墙之间回填密实后方可进行。型钢拔除应釆用跳拔，限制日拔除数量，型钢拔出后形成的空隙应注浆充填，尽可能减少对周边环境的影响。
6.3型钢组合内支撑
型钢组合支撑使用工厂化生产的标准件，现场装配式施工。型钢支撑梁与型钢围標斜交处，应设置专门传力构件。高强螺栓紧固应分2次进行，初拧扭矩值为终拧的50%~ 70%；型钢支撑构件之间的连接螺栓的紧固扭矩不宜小于105N-m。型钢组合支撑安装完毕并达到设计要求后施加预应力；预应力施
加时，千斤顶压力的合力点应与型钢支撑梁轴线重合，千斤顶应在型钢支撑梁轴线两侧对称、等距放置，并同步施加压力；每级压力施加后宜保持压力稳定10min再施加下一级压力；达到设计规定值后，应保持压力稳定10min 后，方可锁定。
6.4型钢组合支撑的拆除
型钢组合支撑的拆除时应先释放预应力。释放预应力时，先用千斤顶顶开加压件，再卸除保力盒，然后松开千斤顶，依次吊出单肢型钢。每级预应力释放后宜观察30min，并检查节点变化及基坑周边变形情况，如有异常应立即整改。螺栓釆用气动扳手先行松开，再人工拆除。高强螺栓应间隔拆除。
6.5土方开挖
应遵循先撑后挖，分区分层、对称开挖。开挖时，围护结构上部放坡顶部2m范围内不得堆载，2〜15m范围内地面堆载不得大于设计规定的20kN/m荷载限值。挖土操作分段长度不大于30m，分层厚度不大于3m，支撑两端应对称开挖。基坑开挖至每层支撑标高时，作业面低于本层支撑底标高500mm，禁止超挖。坑底应保留0.3m厚基土，釆用人工挖出整平，并防止坑底土扰动。混凝土垫层应随挖随浇，在挖至基底后24h 内浇筑完成。
7支护方案整体协同计算
本工程应用软件进行各剖面的计算，基坑的整体稳定性、抗倾覆稳定性等均符合规范要求。进行整体协同计算得出基坑水平位移最大值为29.67mm，符合规范要求。
8基坑施工完成后的效果
本工程在基坑工程的整个施工过程中，基坑侧壁的水平位移及周边建筑的沉降均控制良好，最大水平变形量为24.00mm (图2)。
图2慕坑开挖至坑底示意
9结束语
SMW工法桩+型钢组合内支撑复合支护体系较多应用于我国东南沿海省份，在山西地区较少使用。本工程位于太原市中心，场地狭小，周边环境复杂，外形为不规则形状，又地处软弱土层，釆用SMWI法桩+型钢组合内支撑进行基坑支护设计，既做到安全、经济、环保，又保证施工进度，基坑支护的变形控制均满足规范及支护设计的要求。此种支护形式在同类工程中具有很好的推广应用价值。
参考文献
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