SMW+LXK工法在天嘉湖花园三期人防工程基坑中的应用

【摘要】SMW与LXK工法是近年来兴起的一种新的深基坑围护形式，由于其具有对周围环境影响小、无渗漏水、造价低廉、施工速度快等诸多优点，已得到越来越广泛的应用。本文以天津市津南区天嘉湖花园三期人防工程SMW+LXK基坑围护施工为实例，从SMW与LXK工法的各工序上初步分析和总结了其施工方法及其操作要点，并就本工程的工程特征进行分析说明。

1 LXK与SMW工法概况：

LXK工法又称加筋水泥土桩锚支护，是一种强有效的土体支护新技术，其特点是钻孔、注浆、搅拌和加筋一次完成，适用于粘土、砂土、粉土、杂填土、黄土、饱和土、淤泥质土等土层中的基坑支护，工程实践证明，尤其可以在淤泥质土中充分发挥锚固作用，解决了传统锚杆、土钉围护在淤泥质土中工作性能差的缺陷。和常规的桩锚支护结构不同，加筋水泥土钉桩锚支护通过锚固端扩大头的地锚与竖直桩之间的合理布置，构成“多字型”、“人字型”、“门架式”等主动支护体系抵抗基坑周边不利变形。采用这一支护形式可减少支护材料和缩短工期，比现行的被动支护形式可节约成本20%～40%。

SMW工法最初由日本成幸工业株式会社在1971年开发的水泥土搅拌桩体作为基坑围护的一种施工方法。这种方法是通过特殊的多轴深层搅拌机在施工现场按设计深度将土体切散，同时从其钻头前端将水泥浆强化剂注入土体，并使之与原位土体反复混合搅拌，然后在水泥土未硬化之前插入H型钢或钢板桩作为应力加强材料，直至水泥土硬结。在施工平面上，桩与桩之间则采用重叠搭接的方法，同时又利用H型钢的强度，能承受较大水平土压力的地下壁体，在地下结构施工结束后拔出H型钢回收再利用。

该工艺具有以下优点：

1.1 止水效果好，搭接长度大，且由于工艺决定，水泥掺量较大（达到20%），搅拌充分，在工程应用中，帷幕漏水现象较少；

1.2 由于施工工艺采用水泥浆将土体置换，而非传统搅拌桩的将水泥压入土体中，因此施工时对周围环境影响较小；

1.3 施工速度快，一台设备平均一天施工约20～30延长米；

1.4 可达到的桩长较长，传统搅拌桩桩长可达到18m左右，而三轴桩设备最高可达到30m以上。

2 工程及地质概况：

由我公司建设开发的天嘉湖花园三期人防工程是天嘉湖花园三期北区项目的地下工程，位于天津市津南区南八里台镇原津南水库东侧，幸福路南侧，由天津市人防建筑科研设计院设计，由天津市地质工程勘察院完成岩土工程勘查工作。拟建物包括2栋12层住宅、3栋12层老年公寓、1栋2～5层会所及1栋一层变电室。高层住宅、公寓及会所为框架结构，地下工程采用桩基础。底板标高-6.25m，100mm的垫层厚度，基坑底标高-6.35m，现自然地坪标高-0.35m，实际挖深为6.00m(标高均采用与建筑一致的相对标高)，考虑地下室外墙施工的工作面以及底板、承台外挑，基坑开挖总面积约为7665，围护总延长米约393m。

各土层工程地质特征表

土团块及薄层，局部夹淤泥质粉质粘土薄层

上部土层室内试验渗透系数：

3 确定使用SMW+LXK工法：

首先根据1层素填土土质松散，且不均匀，夹植物根系及有机质，底部夹坑底淤泥，位于基坑下部及底部的3-2层粉土，渗透系数大，容易渗水及产生流砂管涌等不良地质现象，必须采取有效措施保证基坑安全，还要注意降水、隔水。而且我项目对周边环境保护要求较高，与周边建（构）筑物距离较近，在保证安全的前提下，还要重点突出快（缩短工期）、省（节约造价）、易（方便施工），从安全、经济、工期与工艺等方面综合考虑，我公司决定采用三轴搅拌桩（SMW工法）内插小型钢+加筋水泥土桩锚（LXK工法）挡土止水的维护形式。

4 SMW+LXK工法施工要求及注意事项：

4.1 本工程采用与建筑一致的相对标高，尺寸单位以毫米计，标高单位以米计，坑边地面施工超载不得大于20KN/m2；

4.2 挡土止水结构施工要求：

4.2.1 三轴搅拌桩部分：

（1）搅拌桩采用32.5级普通硅酸盐水泥，如无特别说明，水泥掺量（即消耗水泥重量和被加固土体重量的百分比）20%，土体容重统一取18kN/m3 ；

（2）搅拌桩采用∅650三轴搅拌桩设备进行施工，在桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀，桩体垂直偏差不得大于1/250;

（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（不得含有块石和生活垃圾），分层夯实后方可进行围护桩施工；

（4）现场施工时第一批桩（不少于3根），须始终在监理人员检查下施工。检查内容：水泥投放量、浆液水灰比（宜用比重法控制）、浆液泵送时间、搅拌下沉及提升时间、桩长及垂直度控制方法；

（5）搅拌桩施工应有连续性，不得出现24小时施工冷缝（施工组织设计预留除外）。如因特殊原因出现施工冷缝，则需补强并在图纸及现场标明位置以便最后统一考虑加强方案，超过48小时须在接头旁加桩或进行压密注浆补强；

（6）基坑开挖后若发现漏水现象，应立即采取坑内堵漏与支护墙后施工高压旋喷桩堵漏同时进行的处理方法。若漏水面积较大，漏水量较大出现流土现象时，应即刻在漏水处用棉被堵塞，确保漏水不流土后，再在支护墙后施工高压旋喷桩处理。堵漏水泥应采用速凝水泥。旋喷桩施工时应避让地下管线，同时坑内应及时排水。

4.2.2 搅拌桩内插H型钢部分：

（1）型钢须保持平直，若有焊接接头，接头处须确保焊接可靠；

（2）型钢插入左右定位误差不得大于20mm，宜插在搅拌桩靠近基坑一侧，垂直度偏差不大于1/250，底标高误差不大于200mm；

（3）型钢必须在搅拌桩施工完毕后3小时内插入，施工方应有可靠措施保证型钢的插入深度；

（4）地下室出±0.000，外墙与围护桩之间采用好土回填密实后，可拔除型钢；E: 拔型钢的同时，搅拌桩空隙内跟踪灌浆或灌黄沙封孔；

4.2.3 桩锚抗拔试验部分：

（1）工程锚桩施工前，应进行锚桩施工基本试验，试验锚桩数量不应少于3根，以考核施工工艺和施工设备的适应性，并辅助确定锚桩轴向受拉承载力设计值；

（2）锚桩施工完成、下层土方开挖前，应进行锚桩验收试验，锚桩试验数量 不应少于5%；

（3）锚桩桩体强度达到1MPa后可进行锚桩试验，锚桩基本试验及验收试验 方法参见《JGJ-120-99》；

4.3 降水要求：

4.3.1 本工程采用大口井点降低坑内地下水位，无砂混凝土井管滤料宜采用6mm左右中粗砂或无粉碎石屑,滤料厚度宜为100mm.降水井成孔直径700mm, 井位可根据现场情况适当调整,但应参照基础施工图保证井位避开工程桩及基础梁，降水需在锚桩标高以下的土方开挖前二周左右进行，地下水降低至相应标高(坑底以下0.5~0.8m)后方可开始进行相应土方的开挖；

4.3.2 降水井:井深12.0m,井深从现地表计算;

4.3.3 应按规定清洗滤井，冲除沉渣。同时应确保围填砂砾滤料的施工质量，做到出水常清，对出水浑浊的井点管应予维修或关闭；

4.3.4 坑内预降水时必须监测坑外水位变化情况，坑内降水不应影响坑外水位变化，根据监测情况对降水施工进行调整；

4.3.5 基坑内四周采用盲沟排水,盲沟深,宽300X300mm随挖随用碎石回填。

4.4 基坑开挖有关注意事项:

4.4.1 施工荷载要求:基坑开挖及基础施工过程中,施工超载均不得超过20kPa；

4.4.2 基坑开挖过程中,严禁机械碰撞支护桩体,降水井及止水帷幕,坑侧及坑底宜保留200mm左右厚土体人工清除,且严禁超挖；

4.4.3 整个降水过程中应保证降水井正常工作.现场宜备有堵漏设备,如帷幕漏水则应及时采取堵漏措施；

4.4.4 开挖到坑底设计标高后,应尽量缩短基坑暴露时间,应随清理坑底随打垫层.垫层施工完毕后,剔除多余工程桩桩头,并尽快完成地下结构施工；

4.4.5 基础底板下降水井使用完毕后,可适时封井。

4.5 施工过程中的主要措施及要求：

4.5.1 管线保护：

基坑围护施工前，要与相关单位配合，务必调查好管线的具置，对距离基坑边线近的管线，施工前要挖除覆土，暴露管线，以减小围护桩施工对管线的挤压影响，便于随时观察到管线的状态，并且避免碰撞、破坏管线，同时还要加强对管线位移和变形的监测，确保管线的安全。

4.5.2 坑内降水：

坑内降水可以改善挖土条件和改良坑内土的物理力学性质，提高基坑整体稳定的安全储备。本工程采用大口井降低地下水位，降水需在锚桩标高以下的土方开挖前两周进行，共设置33口降水井。

4.5.3 土方开挖：

先开槽挖出桩锚施工的空间，待桩锚施工完毕，再继续向下开挖，严禁先挖后锚。开挖最下一层土方时，随挖随浇垫层。

4.5.4 地面施工超载不得大于20KN/m2 ，坑内排水明沟不得沿围护桩边设置。

4.6 施工监测：

监测主要项目：

4.6.1 周围主要建筑物、道路和地下管线的沉降、位移监测；

4.6.2 围护结构顶面位移、沉降监测；

4.6.3 深层土体的位移监测；

4.6.4 坑外与坑内水位变化监测；

4.6.5 坑底隆起变形监测。

5 结束语：

SMW+LXK工法在天嘉湖花园三期人防基坑围护工程中应用取得成功，特别是H型钢的顺利回收，使该工法在深基坑围护工程中更具竞争力。采用SMW工法与使用其他如钢板桩围护结构施工相比较，在抗渗性能、抗位移性能、对土体支持性能明显优于其他围护方式。由于四周可不作防护，型钢又可回收，造价明显降低，同地下连续墙、钻孔灌注桩等常规围护方法相比较，工期可以缩短近1/2，施工成本经测算可节约18.6％。安全方面能满足施工安全要求，LXK工法将钻孔、注浆、搅拌和加筋一次完成，加筋水泥土桩锚尤其可以在淤泥质土中充分发挥锚固作用，解决了传统锚杆、土钉围护在淤泥质土中工作性能差的缺陷。施工中无泥浆排放，对环境无污染。由于施工不存在挤土作用，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。经过本工程实际测算，SMW+LXK工法与传统的支护桩加设钢筋混凝土帽梁与斜撑的围护做法相比较，总造价可降低25%以上。

通过天嘉湖花园三期人防工程的实践，我们初步掌握了SMW+LXK工法的施工工艺，大大降低了工程造价，加快了工程进度，取得了良好的经济、社会效益。在充分总结和获得现场有效数据后，进一步总结经验，用以指导以后的类似施工。

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