【摘 要】文章通过结合金山东礁综合楼工程实例，对SMW工法在软土地基基坑施工中的应用进行了探讨，并详细阐述了SMW工法的施工技术与稳定性分析，为SMW工法在的应用提供了一次成功的实践，可为类似地区的基坑施工提供借鉴。
【关键词】基坑施工；SMW工法；稳定性分析
1 工程概况
金山东礁综合楼位于上海市金山区龙胜路与蒙山路区交口处，项目主要由办公楼与商业裙房组成，总建筑面积为17224.90m2，其中地下建筑面积2365.40m2，地上建筑面积为14859.50m2。根据上海市基坑工程的设计规程，本工程可定级为三级基坑。综合楼基坑南侧开挖面与用地红线最小距离为8.5m，红线外有一幢6层住宅与一幢4层住宅，住宅距离坑南侧基础梁外边线最近外约19.4m；基坑东侧开挖面与红线最小距离为14.3m，红线外为蒙山路；基坑北侧开挖面与红线最小距离为10.2m，红线外为龙胜路；基坑西侧为已建2层辰凯农贸市场及3层垃圾间，与基坑开挖面最小距离仅为3.5m，基坑与建筑物距离较近，在施工时要注意对建筑物的保护。
2 基坑围护方案的分析比较
本工程地下施工面积大，深基坑占地范围超过总用地面积的50%，基坑开挖深度大，且为软土地基，容易产生深层滑动及边坡失稳，故必须根据本工程的特点采取有效的结构围护措施。以下为几种可选的围护方案。
2.1 SMW工法
围护结构采用三轴搅拌桩施工，3φ1000mm@750mm的水泥土搅拌桩，如图1a所示，桩长23.50～25.00m，套打施工，内插型钢H850×300×12×25，形成1.0m厚连续的劲性墙，桩顶采用钢筋混凝土顶冠梁连成一体，起挡土及防渗止水作用。东侧型钢间距750mm密插；其他部位型钢按“插二跳一”布置。部分施工技术措施如下：
照设计图建筑地下室外边线放1m的原则进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。在SMW工法施工导沟的外侧设置一条定位线（钢线）。根据放样出的围护中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构宽度确定，槽宽约1.2m，深度约0.5～0.8m。
由施工员统一指挥，桩机就位应平稳、平正，并用线锤对桩架立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度，并用经纬仪经常校核。三轴搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm。
（1）三轴搅拌桩在成孔下沉和搅拌提升过程中均应注入水泥浆液，根据设计要求和有关技术规定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。匹配好浆量与泵量，在±0标高－1.0m以下部位开始喷浆，下沉过程中将浆量尽可能注入。
（2）制备水泥浆液及浆液注入。水泥浆液的水灰比为1.5：1，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为4～6MPa来控制。每立方搅拌水泥土水泥用量常规为360kg，但在之前应做水泥掺入比实验，根据实验数据，可适当加、减水泥用量。土体加固后，搅拌土体28天抗压度不小于设计强度。
2.2 灌注桩
采用φ（850～1050）mm的灌注桩作为挡土结构，桩长23.05～24.55m，灌注桩后方采用套打一排3φ850mm@600mm三轴搅拌桩作为止水帷幕，桩顶采用钢筋混凝土顶冠梁连成一体，如图1b所示。东侧（在保护建筑附近），采用直径1050mm灌注桩，间距1200mm；其他部位采用直径850mm灌注桩，间距1000mm。
2.3 地下连续墙
东侧（在保护建筑附近）地下连续墙墙宽采用1000mm；其他部位墙宽采用800mm，墙深约25m，地下连续墙混凝土强度等级为C25。
2.4 方案选型
3个方案均设2道钢筋混凝土支撑，混凝土强度等级为C30。本工程同直径经济比较（含2道支撑）如下：①SMW工法方案估算投资约2300万元；灌注桩方案估算投资约2500万元；②地下连续墙方案估算投资约3000万元。采用SMW工法具有一定的经济优势。
同时考虑SMW工法对施工环境影响小，成桩速度快，围护体施工工期短等技术特点，对本工程的适用性较好，因此本工程建议采用SMW工法方案。考虑东侧的保留建筑距基坑较近，还需对保护建筑的安全性作进一步论证。
3 基坑的稳定性分析和变形预测
3.1 基坑的稳定性分析
围护结构的入土深度是关系到基坑围护结构整体抗滑移、抗倾覆和抗隆起的重要因素，同时又直接影响到围护结构的工程造价，因此入土深度的选择要做到安全且经济合理。利用圆弧滑动理论、库仑土压力理论等对基坑围护结构进行整体稳定性、抗隆起、抗倾覆、抗管涌验算，以确定围护墙的插入深度。本工程对东侧（在保护建筑附近）和其他部位进行分别验算，计算结果如表1所示。
经计算，本工程选用的SMW工法桩设计参数包括H型钢规格、插入深度等均满足安全性要求。
3.2 基坑的变形预测
SMW工法桩围护墙按竖向弹性地基梁结构计算，按施工顺序逐阶段计算。墙体在开挖面以下地层采用一系列弹簧模拟，弹簧刚度K=A?k，其中A为弹簧所分担的面积，k为地基土的等效基床系数（抗力系数）。计入支撑作用时，考虑了支撑设置时墙体已有的位移和支撑的弹性变形。按照“先变形后支撑”的原则进行结构分析，并计算内部结构回筑阶段的内力组合，最终的位移及内力值是各阶段累计值。围护墙和支撑之间的连接按铰接处理。基坑外水、土压力分算。基坑周边地面超载q=20kPa或按周边建筑物实际荷载考虑。
经计算，东侧墙体最大位移25.0mm，墙体最大弯矩880.0kN?m/m，墙体最大剪力384.6kN/m：其他部位墙体最大位移38.1mm，墙体最大弯矩907.2kN?m/m，墙体最大剪力432.6kN/m。根据上述计算结果判断，本工程围护结构参数选择，可满足二级基坑的变形控制要求（墙体最大位移＜40mm）。
【关键词】基坑施工；SMW工法；稳定性分析
1 工程概况
金山东礁综合楼位于上海市金山区龙胜路与蒙山路区交口处，项目主要由办公楼与商业裙房组成，总建筑面积为17224.90m2，其中地下建筑面积2365.40m2，地上建筑面积为14859.50m2。根据上海市基坑工程的设计规程，本工程可定级为三级基坑。综合楼基坑南侧开挖面与用地红线最小距离为8.5m，红线外有一幢6层住宅与一幢4层住宅，住宅距离坑南侧基础梁外边线最近外约19.4m；基坑东侧开挖面与红线最小距离为14.3m，红线外为蒙山路；基坑北侧开挖面与红线最小距离为10.2m，红线外为龙胜路；基坑西侧为已建2层辰凯农贸市场及3层垃圾间，与基坑开挖面最小距离仅为3.5m，基坑与建筑物距离较近，在施工时要注意对建筑物的保护。
2 基坑围护方案的分析比较
本工程地下施工面积大，深基坑占地范围超过总用地面积的50%，基坑开挖深度大，且为软土地基，容易产生深层滑动及边坡失稳，故必须根据本工程的特点采取有效的结构围护措施。以下为几种可选的围护方案。
2.1 SMW工法
围护结构采用三轴搅拌桩施工，3φ1000mm@750mm的水泥土搅拌桩，如图1a所示，桩长23.50～25.00m，套打施工，内插型钢H850×300×12×25，形成1.0m厚连续的劲性墙，桩顶采用钢筋混凝土顶冠梁连成一体，起挡土及防渗止水作用。东侧型钢间距750mm密插；其他部位型钢按“插二跳一”布置。部分施工技术措施如下：
照设计图建筑地下室外边线放1m的原则进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。在SMW工法施工导沟的外侧设置一条定位线（钢线）。根据放样出的围护中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构宽度确定，槽宽约1.2m，深度约0.5～0.8m。
由施工员统一指挥，桩机就位应平稳、平正，并用线锤对桩架立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度，并用经纬仪经常校核。三轴搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm。
（1）三轴搅拌桩在成孔下沉和搅拌提升过程中均应注入水泥浆液，根据设计要求和有关技术规定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。匹配好浆量与泵量，在±0标高－1.0m以下部位开始喷浆，下沉过程中将浆量尽可能注入。
（2）制备水泥浆液及浆液注入。水泥浆液的水灰比为1.5：1，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为4～6MPa来控制。每立方搅拌水泥土水泥用量常规为360kg，但在之前应做水泥掺入比实验，根据实验数据，可适当加、减水泥用量。土体加固后，搅拌土体28天抗压度不小于设计强度。
2.2 灌注桩
采用φ（850～1050）mm的灌注桩作为挡土结构，桩长23.05～24.55m，灌注桩后方采用套打一排3φ850mm@600mm三轴搅拌桩作为止水帷幕，桩顶采用钢筋混凝土顶冠梁连成一体，如图1b所示。东侧（在保护建筑附近），采用直径1050mm灌注桩，间距1200mm；其他部位采用直径850mm灌注桩，间距1000mm。
2.3 地下连续墙
东侧（在保护建筑附近）地下连续墙墙宽采用1000mm；其他部位墙宽采用800mm，墙深约25m，地下连续墙混凝土强度等级为C25。
2.4 方案选型
3个方案均设2道钢筋混凝土支撑，混凝土强度等级为C30。本工程同直径经济比较（含2道支撑）如下：①SMW工法方案估算投资约2300万元；灌注桩方案估算投资约2500万元；②地下连续墙方案估算投资约3000万元。采用SMW工法具有一定的经济优势。
同时考虑SMW工法对施工环境影响小，成桩速度快，围护体施工工期短等技术特点，对本工程的适用性较好，因此本工程建议采用SMW工法方案。考虑东侧的保留建筑距基坑较近，还需对保护建筑的安全性作进一步论证。
3 基坑的稳定性分析和变形预测
3.1 基坑的稳定性分析
围护结构的入土深度是关系到基坑围护结构整体抗滑移、抗倾覆和抗隆起的重要因素，同时又直接影响到围护结构的工程造价，因此入土深度的选择要做到安全且经济合理。利用圆弧滑动理论、库仑土压力理论等对基坑围护结构进行整体稳定性、抗隆起、抗倾覆、抗管涌验算，以确定围护墙的插入深度。本工程对东侧（在保护建筑附近）和其他部位进行分别验算，计算结果如表1所示。
经计算，本工程选用的SMW工法桩设计参数包括H型钢规格、插入深度等均满足安全性要求。
3.2 基坑的变形预测
SMW工法桩围护墙按竖向弹性地基梁结构计算，按施工顺序逐阶段计算。墙体在开挖面以下地层采用一系列弹簧模拟，弹簧刚度K=A?k，其中A为弹簧所分担的面积，k为地基土的等效基床系数（抗力系数）。计入支撑作用时，考虑了支撑设置时墙体已有的位移和支撑的弹性变形。按照“先变形后支撑”的原则进行结构分析，并计算内部结构回筑阶段的内力组合，最终的位移及内力值是各阶段累计值。围护墙和支撑之间的连接按铰接处理。基坑外水、土压力分算。基坑周边地面超载q=20kPa或按周边建筑物实际荷载考虑。
经计算，东侧墙体最大位移25.0mm，墙体最大弯矩880.0kN?m/m，墙体最大剪力384.6kN/m：其他部位墙体最大位移38.1mm，墙体最大弯矩907.2kN?m/m，墙体最大剪力432.6kN/m。根据上述计算结果判断，本工程围护结构参数选择，可满足二级基坑的变形控制要求（墙体最大位移＜40mm）。
