摘要：寶鋼“十一五”規(guī)劃工程寶鋼長(zhǎng)材坯料優(yōu)化工程I標(biāo)段深基坑情況復(fù)雜，點(diǎn)多面小。基坑圍護(hù)采用SMW工法、鋼板樁、大放坡等眾多方法。其中的SMW工法即做基坑支護(hù)還兼做結(jié)構(gòu)外模的施工工藝，在施工中較為少見(jiàn)。因此本文結(jié)合本工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來(lái)談?wù)凷MW工法做支護(hù)還兼做結(jié)構(gòu)外模在深基坑中的引用，為后續(xù)類(lèi)似工程提供一些參考經(jīng)驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞深基坑施工、SMW工法、支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水、施工監(jiān)測(cè)
　　1、工程概述
　　寶鋼長(zhǎng)材坯料優(yōu)化工程是寶山鋼鐵股份有限公司，在已建電爐分廠西側(cè)新增的一個(gè)交流電爐及大方坯連鑄設(shè)施。本工程深基礎(chǔ)主要包括廢鋼料籃坑、鐵水倒罐站、地下電纜隧道及水道管廊等組成。其中廢鋼料籃坑的基坑深度最深，處理難度最大。廢鋼料籃坑基坑長(zhǎng)24.5米、寬21.3米、深12.5米，共兩個(gè)，分別布置在電爐跨左右兩側(cè)。
　　2、工程資料收集
　　2.1工程地質(zhì)資料情況
　　根據(jù)武勘院對(duì)該工程的地質(zhì)勘測(cè)情況，該區(qū)域普遍地質(zhì)情況如下：地表下-2米左右范圍為雜填土，-2~-5米為粉質(zhì)粘土，-5~-7米為砂質(zhì)粉土，-7~-10米為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，-10~-22米為淤泥質(zhì)粘土，-22米以下~40米為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。地下平均水位-2.5米，最高水位-0.50米。針對(duì)深基坑的具體位置，地質(zhì)情況略有不同，具體以深基坑設(shè)計(jì)文件為準(zhǔn)。
　　2.2工程周邊環(huán)境資料情況
　　1#廢鋼料籃坑位于新建廠房?jī)?nèi)，基坑?xùn)|西兩側(cè)2米范圍為新建的廠房柱基樁，樁頂標(biāo)高-6.0米，另2#廢鋼料籃坑?xùn)|側(cè)5米處為老電爐廠房，老廠房柱基標(biāo)高為-3.9米。其余部位均無(wú)建構(gòu)筑物及地下管線(xiàn)。
　　3施工方案選擇與設(shè)計(jì)
　　3.1施工方案選擇
　　由于該廢鋼料籃坑開(kāi)挖深度為-12.60米，基坑施工如采取大放坡，按照深基坑施工邊坡設(shè)計(jì)放坡系數(shù)為1：3左右，這樣將嚴(yán)重影響到基坑周邊柱基礎(chǔ)的穩(wěn)定，另2#廢鋼料籃坑臨近老電爐廠房，根本無(wú)放坡空間。因此本基坑施工只能采取支護(hù)措施。根據(jù)《深基坑施工支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程》中規(guī)定及寶鋼地區(qū)地質(zhì)情況，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)深度應(yīng)滿(mǎn)足開(kāi)挖深度的2倍。對(duì)當(dāng)前深基坑施工的常規(guī)方法，地下連續(xù)墻、灌注樁、深層攪拌樁、鋼板樁及SMW工法等支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。地下連續(xù)墻、灌注樁及SMW工法支護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度均能達(dá)到開(kāi)挖深度的2倍，而鋼板樁根據(jù)市場(chǎng)行情，樁長(zhǎng)一般為15米、12米居多，無(wú)法滿(mǎn)足基坑的要求，故在本深基坑中排除不用。同時(shí)考慮到地下連續(xù)墻成本高，而灌注樁施工還需輔助深層攪拌樁或注漿進(jìn)行止水，且成本也較高，因此相比之下SMW工法對(duì)此深基坑施工既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，故廢鋼料籃坑深基坑支護(hù)選用SMW工法施工。
　　
　　3.2深基坑設(shè)計(jì)
　　3.2.1支護(hù)設(shè)計(jì)
　　寶鋼長(zhǎng)材坯料生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化工程廢鋼料籃基坑開(kāi)挖深度為12.6m，采用直徑為0.85m的攪拌樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁長(zhǎng)為24m，樁頂標(biāo)高為0m，采用SMW工法，在攪拌樁中加型鋼，型鋼慣性矩為201000cm4，型鋼間中心距為975mm。地面超載為20kPa。圍檁采用雙拼H700*300型鋼，支撐采用φ609*16鋼管支撐，支撐布置立面如下圖：
　　
　　
　　
　　共設(shè)4道支撐，見(jiàn)下表。
　　

　　具體的計(jì)算略（詳見(jiàn)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)）
　　
　　3.2.2降水設(shè)計(jì)
　　由于該深基坑支護(hù)采用SMW工法，支護(hù)結(jié)構(gòu)本身對(duì)外起到止水作用。
　　根據(jù)平面尺寸為長(zhǎng)24.50米、寬21.30米，深度為-12.60米深基坑的地下水位情況，采取3口管井，管井間距約8米，降水深度比開(kāi)挖深度深6米左右，降水深度為-18.60米。
　　
　　4、施工過(guò)程及結(jié)果
　　4.1管井降水施工
　　降水是本工程成敗的關(guān)鍵，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有雙路供電并配備柴油發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的功率能滿(mǎn)足所有井點(diǎn)抽水設(shè)備的用電要求，確保降水工作的連續(xù)性。廢鋼料籃坑的真空管井降水施工，安排在SMW工法施工完后進(jìn)行。3口真空管井，間距8米，管井打入深度-19.00米。由于受支撐施工影響，降水時(shí)間比設(shè)計(jì)降水時(shí)間有所延長(zhǎng)。在土方開(kāi)挖后，由于管井上部真空密封被破壞，因此在土方開(kāi)挖的45天內(nèi)，只能進(jìn)行管井內(nèi)無(wú)真空抽水，且其間有過(guò)7天左右的雨天，但降水效果不錯(cuò)，除基坑開(kāi)挖至-12.00米后，在料籃坑四角點(diǎn)土質(zhì)含水較大外，其余土質(zhì)均較干燥，滿(mǎn)足施工要求。
　　4.2廢鋼料籃坑SMW工法墻體施工
　　本次SMW工法墻體施工，采用一臺(tái)三軸工法樁機(jī)，H型鋼為兩插一式，水泥參量為15%。施工基本保證每天水平長(zhǎng)度10米的速度進(jìn)行。在本深基坑中，要求工法墻體兼做料籃坑結(jié)構(gòu)外模，因此工法墻體的定位，及H型鋼的垂直度控制相對(duì)較嚴(yán)。在墻體施工完成后進(jìn)行復(fù)測(cè)，結(jié)果顯示墻體偏移僅為80mm，達(dá)到預(yù)計(jì)效果，為后續(xù)結(jié)構(gòu)施工提供了保證。
　　4.3廢鋼料籃坑土方開(kāi)挖及圍護(hù)支撐施工
　　本次土方開(kāi)挖按照設(shè)計(jì)工況進(jìn)行施工，遵照先撐后挖的原則。因此本深基坑開(kāi)挖將采取如下開(kāi)挖施工方法：
　　第一步，在基坑內(nèi)進(jìn)行中間取土，沿基坑挖深至-3.000米，此時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)也未產(chǎn)生任何受力，且便于第一道支撐的支設(shè)。由于開(kāi)挖機(jī)械及運(yùn)輸車(chē)輛均跨SMW圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在墻內(nèi)取土，因此為確保圍護(hù)墻不受破壞，在墻兩側(cè)采用鋼渣回填上鋪路基箱，。
　　第二步，將圈梁上第一道支撐支設(shè)好，兩臺(tái)反鏟在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，進(jìn)行對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖。此時(shí)采用的反鏟沿基坑四周開(kāi)挖至-5.0米后，短臂反鏟無(wú)法開(kāi)挖到第二道支撐標(biāo)高深度，后改用14米長(zhǎng)臂反鏟。
　　第三步，第二道支撐支設(shè)后，長(zhǎng)臂反鏟，由于受支撐影響，無(wú)法對(duì)基坑中部及四角區(qū)域取土，因此在基坑內(nèi)吊入兩臺(tái)小型挖掘機(jī)進(jìn)行土方的翻駁。
　　在基坑外兩臺(tái)長(zhǎng)臂反鏟加兩臺(tái)小型挖掘機(jī)，上下配合取土外運(yùn)。依次完成第三、四道支撐部位土方開(kāi)挖和支撐施工，直至設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高。
　　基坑土方開(kāi)挖過(guò)程中，在工法圈梁上設(shè)置了臨時(shí)欄桿，保證基坑土方開(kāi)挖過(guò)程中的安全圍護(hù)。后在基坑土方全部開(kāi)挖后，在臨時(shí)欄桿改為固定欄桿，并在圈梁上砌筑了300mm高擋水磚墻。
　　
　　1#廢鋼料籃坑四道支撐示意
　　4.4廢鋼料籃坑拆撐
　　基坑開(kāi)挖后10天進(jìn)行了底板澆筑，底板與SMW工法墻體間采用雙層油氈隔開(kāi)。3天后，由于工期原因，要求20天內(nèi)結(jié)構(gòu)施工到0.00米，因此墻體施工只能分成兩次澆筑。這樣拆撐只有改為第三、四道一起拆除，后經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算許可，在底板施工完后，拆除了第三道及第四道支撐。
　　墻體施工7天后澆筑至-6.00米，后需拆除第一、二道支撐，經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，拆除兩道支撐后，結(jié)構(gòu)墻體為懸臂受力，勢(shì)必導(dǎo)致結(jié)構(gòu)墻體開(kāi)裂。后經(jīng)設(shè)計(jì)多次優(yōu)化，最終采取在工法墻外卸載-3.00米后，利用圈梁的軟支撐作用，確保結(jié)構(gòu)墻體不受力。
　　-6.0米墻體在澆筑完后8天進(jìn)行拆撐卸載，最終結(jié)構(gòu)封頂?shù)娜掌谠趯氫摌I(yè)主要求的范圍之內(nèi)完成。期間圈梁最大位移為33mm。基本保證在SMW工法墻設(shè)計(jì)變形預(yù)警值范圍。
　　4.5施工監(jiān)測(cè)
　　本深基坑監(jiān)測(cè)在如下幾方面進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。1）地下水位監(jiān)測(cè)，在土方開(kāi)挖至-12.60米期間，地下水位一直保持在-13.00米左右，其中幾次下雨時(shí)水位較高；2）深層土體水平位移監(jiān)測(cè)。測(cè)斜孔布設(shè)沿基坑四周、中間布設(shè)，共5根側(cè)斜管，測(cè)斜孔深度-24m，施工期間最大位移出現(xiàn)在-14米處位移值28mm；3）支撐軸力的測(cè)設(shè)。在每道支撐縱橫向均設(shè)置一點(diǎn)，另在第一道角撐上增設(shè)了一點(diǎn)。施工期間支撐軸力最大達(dá)到5890kN，主要出現(xiàn)在第二道、第三道支撐上；4）工法墻體的變形監(jiān)測(cè)。觀察點(diǎn)布設(shè)在四周圈梁頂部，四周各設(shè)置水平位移、沉降各一個(gè)。另外對(duì)支撐柱柱頂也設(shè)置沉降位移點(diǎn)各一個(gè)。實(shí)測(cè)水平位移值小于30mm，沉降值在15mm以?xún)?nèi)，均在設(shè)計(jì)變形范圍之內(nèi)。
　　4.6施工期間方案調(diào)整
　　施工期間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件的變化，在征得設(shè)計(jì)驗(yàn)算后許可的基礎(chǔ)上，對(duì)支護(hù)進(jìn)行了幾次調(diào)整。一是土方開(kāi)挖期間，由于第一道支撐支設(shè)后，導(dǎo)致挖土施工困難，后與設(shè)計(jì)溝通，將第一道支撐進(jìn)行了減撐處理。二是在拆撐時(shí)，由于工期緊迫，在設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下，進(jìn)行了優(yōu)化，將分四次拆撐的原設(shè)計(jì)方案改為二次拆除。取得很好的效果。
　　
　　5、施工總結(jié)與改進(jìn)
　　本工程深基坑施工在長(zhǎng)達(dá)2個(gè)半月的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)前期的策劃、設(shè)計(jì)驗(yàn)算及現(xiàn)場(chǎng)精心施工，圓滿(mǎn)竣工。廢鋼料籃坑深基坑施工，從施工方案設(shè)計(jì)到過(guò)程實(shí)施控制，基本達(dá)到較理想的效果。坑內(nèi)的管井降水良好，滿(mǎn)足坑內(nèi)施工作業(yè)條件。SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑施工期間，除局部滲水外，其余結(jié)構(gòu)受力及變形均控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，為基坑內(nèi)安全施工提供了強(qiáng)有力的保證。由于方案中考慮利用SMW工法墻作為主體結(jié)構(gòu)的外模，SMW工法施工的質(zhì)量要求較高，在實(shí)際應(yīng)用上基本滿(mǎn)足要求，為今后類(lèi)似單側(cè)支模提供一定的經(jīng)驗(yàn)。SMW工法圈梁一般在設(shè)計(jì)中未考慮其支撐作用，但在特殊情況下，需要拆除第一道支撐。而此時(shí)設(shè)計(jì)軟件，將對(duì)工法墻按照懸臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，往往此時(shí)，計(jì)算的工法墻變形較大。因此要充分利用圈梁作為軟支撐的作用，通過(guò)預(yù)設(shè)圈梁的支撐剛度值，來(lái)計(jì)算工法墻的變形，但同時(shí)要復(fù)核作為軟支撐的圈梁水平受力情況，從而比較實(shí)際反映支護(hù)體的受力及變形情況。本工程中正是利用這一假設(shè)，確保了工程進(jìn)度的加快。實(shí)際的監(jiān)測(cè)結(jié)果基本與設(shè)計(jì)一致。
　　改進(jìn)：1）工法墻體的局部滲漏，主要原因是工法施工過(guò)程中，水泥的參量未能得到很好的控制，因此在類(lèi)似工程中，要特別加強(qiáng)水泥用量的控制；2）本支護(hù)工程支撐設(shè)計(jì)多而密，給挖土帶來(lái)一定程度的影響，根據(jù)本工程中拆撐的調(diào)整，在類(lèi)似工程中可考慮減少一道支撐。

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