浅谈SMW工法与钻孔桩在软弱土层深基坑的应用

浅谈SMW工法与钻孔桩在软弱土层深基坑的应用

杨烁

珠海市建筑设计院广东珠海519000

【摘要】以珠海某商业中心基坑工程为例，SMW工法与钻孔桩在软弱土层深基坑分别作为支护桩进行对比，并提出考虑采用预制桩作为深基坑支护桩做法。

【关键词】软弱土层深基坑；SMW工法；钻孔桩；预制桩

近年来随着国家城市化建设的快速发展，建筑物在高度和深度也紧随脚步不断发展。在珠三角地区，软弱土层的基坑支护问题越来越受建设方重视。由于珠海地区多为海陆交互相地貌，地层大多数下覆厚层或巨厚层淤泥的软弱土层，对于基坑支护型式，基坑支护经济性和安全性，一直是工程界探讨研究的课题。本工程以工程前、后两种支护方式选型，SMW工法+内支撑与钻孔桩+内支撑两种方式进行对比，经过工程完工后情况反思提出考虑采用预制桩作为深基坑支护桩新想法。

1、工程简介

珠海某商业中心基坑工程拟建工程场地位于珠海市香洲区，昌盛大桥南侧的珠澳跨境工业区珠海园区内。东侧相邻西环路市政道路，东南侧为1栋11层荣兴旺大厦，西侧相邻市政道路国防路，北侧为1栋11层优先大厦场地，周围有多条给、排水管。拟建1栋18层建筑，联体2层裙楼，框架剪力墙结构，设有二层地下室；，总建筑面积26205.36平方米，地下建筑面积6014.18平方米。基坑挖深9.8米，局部落深2.4米。基坑设计开挖范围面积约3480平方米，开挖范围周长约为243米，基坑安全等级为一级。基坑平面图详（图1）

2、工程地质情况

基坑开挖范围内主要土层：素填土①，海陆交互相淤泥②、砾砂③、粘土④，残积砂质粘性土⑤及燕山期花岗岩风化带⑥～⑧，场地地层分布及物理力学性质指标值见表1

本场地下水混合稳定水位埋深1.40～2.40米。实测初见水位一般比稳定水位高0.2～0.3米。该水位受到一定的潮汛影响。

3、基坑支护方案

3.1前期采用钻孔桩+二道内支撑支护型式（图2）

前期设计采用1.5米放坡+钻孔桩+二道内支撑支护型式详见基坑支护剖面示意图（图2）。支护桩为钻孔灌注桩桩径1000，桩中心间距1200，混凝土采用C35，保护层厚度50mm，钢筋采用HRB400，采用长纵筋和短纵筋混合配筋。止水桩采用桩间双管高压旋喷止水。

冠梁、腰梁砼为C35，设计截面为1000×1000。设置二道内支撑钢筋混凝土强度等级为C35，主筋保护层厚度为35mm，主梁设计截面为1000×1000，次梁设计截面为800×800或600×600。立柱桩采用钻孔灌注桩桩径1200，混凝土保护层厚度50mm，混凝土采用C35。

3.2后期采用SMW工法+二道内支撑支护型式（图3）

甲方考虑造价优化，后期设计采用1.5米放坡+SMW工法+二道内支撑支护型式详见基坑支护剖面示意图（图3）。支护桩为SMW搅拌桩（三轴搅拌桩）搅拌桩采用42.5级硅酸盐水泥，水泥掺量20%，桩身强度不小于0.8MPa；SMW内插型钢采用H700×300×13×24型钢，型钢必须在搅拌桩施工完毕后3小时内插入。

冠梁、腰梁砼为C35，设计截面为1000×1000。设置二道内支撑钢筋混凝土强度等级为C35，主筋保护层厚度为35mm，主梁设计截面为1000×1000，次梁设计截面为800×800或600×600。立柱桩采用钻孔灌注桩桩径1200，混凝土保护层厚度50mm，混凝土采用C35。

图2钻孔桩+内支撑支护型式剖面示意图

图3SMW工法+内支撑支护型式剖面示意图

4、两者比较

4.1安全稳定性比较

本工程基坑支护结构设计依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）等现行的有关技术规程规范，计算采用北京理正软件设计研究院的理正深基坑支护F-SPW7.0版。

本工程的计算分9个工况进行，分别为：

1)工况1—土方开挖至第一道内支撑梁底

2)工况2—设置第一道内支撑结构

3)工况3—土方开挖至第二道内支撑梁底

4)工况4—设置第二道内支撑结构

5)工况5—开挖至坑底

6)工况6—施工负二层地下室底板施工，并设置底板与支护桩间的传力带

7)工况7—拆除第二道内支撑结构

8)工况8—负二层地下室顶板施工，并设置顶板与支护桩间的传力带

9)工况9—拆除第一道内支撑结构

各支护剖面的计算包括了两种支护桩的内力、位移、配筋计算，基坑整体稳定计算，抗倾覆稳定性验算，抗隆起验算，抗管涌验算等，均需满足现行规范要求。因基坑下覆软弱土层，支护桩所需刚度较大，SMW工法桩考虑两跳一插和一跳一插刚度偏小，故考虑采用密插法。其两种支护桩内力取值对比见表2。

内支撑结构的设计计算，采用考虑空间协同作用的三维整体分析方法。两种不同支护桩计算结果显示，因钻孔桩自身刚度比SMW工法刚度大，使冠梁和部分受力主梁内支撑配筋加大，平均比钻孔桩方案多四根钢筋。

4.2经济性对比

由于本工程基坑支护属于临时性结构，采用何种围护形式在很大程度上需考虑于其经济性，在满足安全要求下尽量降低造价。现以上述工程为例（桩长按18m）进行造价分析，其中所用单价为市场价格，不同地区可能上下浮动。

SMW工法(每延长米造价)：

1)三轴搅拌桩：

0.567m2×18m×300/m3=3062.68元

2)内插型钢：

0.185t/m×18m×2000元/t=6660.00元

总价：（3062.68元+6660.00元）/0.6m=16204.46元

钻孔桩(每延米造价)：

1)钻孔桩：

0.785m2×18m×1500/m3（含钢筋）=21195.00元

2)双管高压悬臂：

0.283m2×18m×450/m3=2289.06元

总价：（21195.00元+2289.06元）/1.2m=19570.05元。

由于SMW工法中内插型钢需回收，而型钢租赁时间如果超过90天则须增加费用，因本工程基坑需两道内支撑，需二层地下室结构全部完成且到达设计强度的90%才可拆除所有内支撑，并回收型钢。由于雨季、基坑工程和结构工程交互施工，致使型钢租赁超期，增加约65万元造价，SMW工法(每延长米造价)增加2674.90元，SMW工法(每延长米造价)共计18879.36元。综上所述，基坑支护体系较简单且可保证工期的情况下，钻孔桩造价远超过SMW工法。可是，在基坑支护体系较复杂（如两层及两层以上内支撑）需交叉施工，工期难以保证的情况下，钻孔桩造价与SMW工法相差不大，甚至可能会出现SMW工法总造价超出钻孔桩造价。

5、结语

鉴于两种支护桩支护体系特点对比，可以按地质条件、周边环境、基坑深度、基坑支护体系复杂程度等选择不同的方案。当基坑支护体系较简单，基坑支护设计可允许适当墙体变形，支护桩体刚度要求不大，这种情况考虑较经济SMW工法进行施工。可是，当基坑支护体系较复杂（如两层及两层以上内支撑）需交叉施工，下覆厚层或巨厚层淤泥的软弱土层，墙体变形控制较严，支护桩体刚度要求较高，这种情况需考虑钻孔桩作为支护桩。在同桩径情况下，若预制桩设计内力超过根据软件计算的支护桩设计内力，即可把钻孔桩替换使用为预制桩，随着建筑业发展需要已出现混合配筋预应力混凝土管桩，其最大桩型抗弯承载力设计值可达1088kN·m，抗剪承载力设计值可达533kN，可以在类似本工程的项目中考虑使用预制桩作为支护桩，其造价比同桩径钻孔桩可减少15～30%。既满足基坑支护支护刚度、稳定性要求，又达到安全可靠、经济合理的目的。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）.

[2]《建筑基坑支护工程技术规程》（DBJ/T15-20-97）.

[3]《混合配筋预应力混凝土管桩》（DBJT20-60图集号川13J167-TJ）.

[4]夏良，张文勤．SMW工法在深基坑围护中的应用［J］广东建材，2005(4)：54-56．

[5]陈洪良，许雷SMW工法与钻孔灌注桩在基坑围护中的应用山西建筑，2006(1)：129-130.