smw工法在地鐵深基坑中的初步總結和

提要】：地鐵車站全部采用SMW工法施工在國內(nèi)是很少見的，本文結合上海市軌道交通M8線××車站這一工程實踐，對這種圍護形式在地鐵深基坑中的應用作初步總結和分析。

【關鍵詞】：SMW工法地鐵基坑Abstract:Inthiscountry,itisrarelyseenthatSMWmethodhasbeenfullyutilizedinundergroundMetrostationconstruction.ThearticleincorporatingthepracticesofNengjiangRoadstationofM8Shanghaimasstransitline,roundsupapreliminarysummaryandanalysisforthiskindofstrutting&bracingmodeintheapplicationofdeeppitinMetroconstruction.

Keywords:SMWmethod,Metro,FoundationPit.

1概述

SMW工法是Soil-MixingWall的簡稱，最早由日本成幸工業(yè)株式會社開發(fā)成功。SMW工法是利用專門的多軸攪拌機就地鉆進切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經(jīng)充分攪拌混合后，再將H型鋼或其他型材插入攪拌樁體內(nèi)，形成地下連續(xù)墻體，利用該墻體直接作為擋土和止水結構。其主要特點是構造簡單，止水性能好，工期短，造價低，環(huán)境污染小，特別適合城市中的基坑工程。

2工程概況

××車站位于中原路、嫩江路交叉口，為地下一層半側式站臺車站，人行聯(lián)絡通道和電纜通道及環(huán)控通風通道設在頂板下夾層內(nèi)。嫩江路中原路上交通繁忙，地下管線眾多，周邊緊鄰居民小區(qū)。車站施工期間中原路和嫩江路上交通不能斷，中原路現(xiàn)站位處有埋深6m的φ1500污水管和φ2460雨水管及埋深3mφ900給水管需搬遷車站一側。根據(jù)本車站的周圍環(huán)境分析，車站基坑變形控制保護等級為二級。

車站全長169.5m，站臺中心頂板覆土3.3m。標準段基坑開挖深度約12.3m，端頭井開挖深度約14m（此深度為目前地鐵基坑采用SMW方法施工的最大深度）。

3地質概況

本工程場地屬長江三角洲入海口東南前緣的濱海平原地貌類型，微地貌上屬吳淞江古河道沉積區(qū)，由于吳淞江古河道的切割，場地缺失③層灰色淤泥質粉質粘土和④層灰色淤泥質粘土，代之以分布有厚達約18m的②3層砂質粉土。場地地形平坦，場地地面標高一般4.0m，站區(qū)內(nèi)地下水屬潛水類型，穩(wěn)定水位在地表以下0.5~1.0m。站區(qū)四周無污染源，地下水對砼無腐蝕。由上到下各土層主要力學指標見表1。

4基坑圍護結構設計

4.1圍護方案

車站基坑圍護采用SMW工法，車站基坑開挖深度為12.3~14m，采用進口φ850三軸勁性水泥土攪拌樁作圍護結構，內(nèi)插H700×300×13×24型鋼，建議水泥摻量不小于20%，水泥攪拌樁搭接200mm，H型鋼間距@1200mm。標準段設3道φ609×16鋼管支撐，端頭井設4道φ609×16鋼管支撐，支撐間距一般為4.0m。樁頂做鋼筋砼圈梁兼作首道支撐圍囹，其余選用2H400×400×13×21雙拼作鋼圍囹。為減少圍護樁在基坑開挖時的位移，對鋼支撐施加預應力，其值為設計軸力的50%~70%。根據(jù)本車站基坑坑底土層為②3砂質粉土，透水性較強，對坑底采用降水加固方案。為降低車站造價，SMW樁中插入的H型鋼在車站結構施工完畢后拔除?；訃o支撐平面布置圖見圖1，基坑圍護橫斷面圖見圖2。牢

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由圖3可知：d1=795mm，d2＝602mm，L2=900mm，L3=600mm。

Q1=qL2/2,Q2=qL3/2

經(jīng)驗算均滿足要求。

式中q——側壓力(kN/m2)；

d1——墻體有效厚度(ｍ)；

d2——水泥土搭接處厚度(ｍ)；

Bf——型鋼翼寬(ｍ)；

fc——水泥土的設計抗壓強度(kPa)。

4.2.4入土深度的確定

SMW工法圍護墻入土深度的確定需確定兩部分入土深度,首先是H型鋼的入土深度Dh,Dh主要由基坑抗隆起穩(wěn)定、圍護墻內(nèi)力和變形不超過允許值及型鋼順利回收等條件決定。在進行圍護墻結構內(nèi)力、變形和基坑抗隆起穩(wěn)定分析時，圍護墻結構的深度僅計算到型鋼底端。經(jīng)計算：標準段Dh=11.5m,取型鋼長度Lh=24m，端頭井Dh=12m,取型鋼長度Lh=26m。

其次是水泥土攪拌樁的入土深度Dc，Dc主要由3個方面決定：（1）確定坑內(nèi)降水不影響基坑以外環(huán)境；（2）防止管涌發(fā)生；（3）防止底鼓發(fā)生。取以上條件中入土深度的最大值作為水泥土樁最終入土深度值，同時應滿足Dc≥Dh。經(jīng)計算得標準段Dc=12.5m,水泥土樁長Lc=25.5m。端頭井Dc=13m,水泥土樁長Lc=27.5m。

4.3基坑穩(wěn)定性分析

SMW工法屬于板式支護體系，其穩(wěn)定性分析按規(guī)范板式支護有關公式計算。經(jīng)驗算均滿足規(guī)范要求。計算結果如下：

基坑墻底抗隆起：

K＝3.05（標準段）K＝2.87（端頭井）

基坑坑底抗隆起：

K＝2.56（標準段）K＝2.5（端頭井）

基坑抗傾覆穩(wěn)定性：

K＝1.2（標準段）K＝1.15（端頭井）

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4.5圍護結構形式的比較

目前,上海地區(qū)地鐵車站基坑圍護墻體采用的結構形式一般都為地下連續(xù)墻（單墻或雙墻），不論單墻還是雙墻，其工程造價均較高,對環(huán)境的影響、污染均較大。與之相比較，SMW工法有如下優(yōu)點：

(1)在現(xiàn)代城市修建地鐵，經(jīng)?？拷ㄖ锛t線施工，SMW工法在這方面具有相當優(yōu)勢,其中心線離建筑物的墻面80ｃｍ即可施工,這也是其他工法所無法比擬的。

(2)消除泥漿污染公害,促進城市文明建設。隨著城市管理的規(guī)范化，由施工造成的泥漿污染成為日趨嚴重的問題。地下連續(xù)墻由自身的特性決定,在施工時將形成大量泥漿需外運處理，而SMW工法僅在施工后期將置換出來并已固結的干土外運。

(3)施工效率高,縮短工程建設周期,降低圍護結構成本。SMW工法構造簡單,施工速度快,可大幅縮短工期。根據(jù)本站工程實踐,每臺攪拌機每晝夜可施工基坑周長在10～20ｍ左右。另外，SMW工法用于圍護墻體,其成本約為地下墻結構的70%,若考慮型鋼回收可以降到５0%，在現(xiàn)有圍護結構中是