摘要：宝钢“十一五”规划工程宝钢长材坯料优化工程I标段深基坑情况复杂，点多面小。基坑围护采用SMW工法、钢板桩、大放坡等众多方法。其中的SMW工法即做基坑支护还兼做结构外模的施工工艺，在施工中较为少见。因此本文结合本工程的实践经验，来谈谈SMW工法做支护还兼做结构外模在深基坑中的引用，为后续类似工程提供一些参考经验。
关键词深基坑施工、SMW工法、支护结构、降水、施工监测
1、工程概述
宝钢长材坯料优化工程是宝山钢铁股份有限公司，在已建电炉分厂西侧新增的一个交流电炉及大方坯连铸设施。本工程深基础主要包括废钢料篮坑、铁水倒罐站、地下电缆隧道及水道管廊等组成。其中废钢料篮坑的基坑深度最深，处理难度最大。废钢料篮坑基坑长24.5米、宽21.3米、深12.5米，共两个，分别布置在电炉跨左右两侧。
2、工程资料收集
2.1工程地质资料情况
根据武勘院对该工程的地质勘测情况，该区域普遍地质情况如下：地表下-2米左右范围为杂填土，-2~-5米为粉质粘土，-5~-7米为砂质粉土，-7~-10米为淤泥质粉质粘土，-10~-22米为淤泥质粘土，-22米以下~40米为淤泥质粉质粘土。地下平均水位-2.5米，最高水位-0.50米。针对深基坑的具体位置，地质情况略有不同，具体以深基坑设计文件为准。
2.2工程周边环境资料情况
1#废钢料篮坑位于新建厂房内，基坑东西两侧2米范围为新建的厂房柱基桩，桩顶标高-6.0米，另2#废钢料篮坑东侧5米处为老电炉厂房，老厂房柱基标高为-3.9米。其余部位均无建构筑物及地下管线。
3施工方案选择与设计
3.1施工方案选择
由于该废钢料篮坑开挖深度为-12.60米，基坑施工如采取大放坡，按照深基坑施工边坡设计放坡系数为1：3左右，这样将严重影响到基坑周边柱基础的稳定，另2#废钢料篮坑临近老电炉厂房，根本无放坡空间。因此本基坑施工只能采取支护措施。根据《深基坑施工支护设计规程》中规定及宝钢地区地质情况，深基坑支护结构深度应满足开挖深度的2倍。对当前深基坑施工的常规方法，地下连续墙、灌注桩、深层搅拌桩、钢板桩及SMW工法等支护结构进行比较。地下连续墙、灌注桩及SMW工法支护结构长度均能达到开挖深度的2倍，而钢板桩根据市场行情，桩长一般为15米、12米居多，无法满足基坑的要求，故在本深基坑中排除不用。同时考虑到地下连续墙成本高，而灌注桩施工还需辅助深层搅拌桩或注浆进行止水，且成本也较高，因此相比之下SMW工法对此深基坑施工既经济又实用，故废钢料篮坑深基坑支护选用SMW工法施工。
3.2深基坑设计
3.2.1支护设计
宝钢长材坯料生产系统优化工程废钢料篮基坑开挖深度为12.6m，采用直径为0.85m的搅拌桩围护结构，桩长为24m，桩顶标高为0m，采用SMW工法，在搅拌桩中加型钢，型钢惯性矩为201000cm4，型钢间中心距为975mm。地面超载为20kPa。围檩采用双拼H700*300型钢，支撑采用φ609*16钢管支撑，支撑布置立面如下图：
共设4道支撑，见下表。
具体的计算略（详见基坑围护设计）
3.2.2降水设计
由于该深基坑支护采用SMW工法，支护结构本身对外起到止水作用。
根据平面尺寸为长24.50米、宽21.30米，深度为-12.60米深基坑的地下水位情况，采取3口管井，管井间距约8米，降水深度比开挖深度深6米左右，降水深度为-18.60米。
4、施工过程及结果
4.1管井降水施工
降水是本工程成败的关键，在施工现场应有双路供电并配备柴油发电机，发电机的功率能满足所有井点抽水设备的用电要求，确保降水工作的连续性。废钢料篮坑的真空管井降水施工，安排在SMW工法施工完后进行。3口真空管井，间距8米，管井打入深度-19.00米。由于受支撑施工影响，降水时间比设计降水时间有所延长。在土方开挖后，由于管井上部真空密封被破坏，因此在土方开挖的45天内，只能进行管井内无真空抽水，且其间有过7天左右的雨天，但降水效果不错，除基坑开挖至-12.00米后，在料篮坑四角点土质含水较大外，其余土质均较干燥，满足施工要求。
4.2废钢料篮坑SMW工法墙体施工
本次SMW工法墙体施工，采用一台三轴工法桩机，H型钢为两插一式，水泥参量为15%。施工基本保证每天水平长度10米的速度进行。在本深基坑中，要求工法墙体兼做料篮坑结构外模，因此工法墙体的定位，及H型钢的垂直度控制相对较严。在墙体施工完成后进行复测，结果显示墙体偏移仅为80mm，达到预计效果，为后续结构施工提供了保证。
4.3废钢料篮坑土方开挖及围护支撑施工
本次土方开挖按照设计工况进行施工，遵照先撑后挖的原则。因此本深基坑开挖将采取如下开挖施工方法：
第一步，在基坑内进行中间取土，沿基坑挖深至-3.000米，此时围护结构也未产生任何受力，且便于第一道支撑的支设。由于开挖机械及运输车辆均跨SMW围护结构，在墙内取土，因此为确保围护墙不受破坏，在墙两侧采用钢渣回填上铺路基箱，。
第二步，将圈梁上第一道支撑支设好，两台反铲在基坑围护结构外，进行对称开挖。此时采用的反铲沿基坑四周开挖至-5.0米后，短臂反铲无法开挖到第二道支撑标高深度，后改用14米长臂反铲。
第三步，第二道支撑支设后，长臂反铲，由于受支撑影响，无法对基坑中部及四角区域取土，因此在基坑内吊入两台小型挖掘机进行土方的翻驳。
在基坑外两台长臂反铲加两台小型挖掘机，上下配合取土外运。依次完成第三、四道支撑部位土方开挖和支撑施工，直至设计坑底标高。
基坑土方开挖过程中，在工法圈梁上设置了临时栏杆，保证基坑土方开挖过程中的安全围护。后在基坑土方全部开挖后，在临时栏杆改为固定栏杆，并在圈梁上砌筑了300mm高挡水砖墙。
1#废钢料篮坑四道支撑示意
4.4废钢料篮坑拆撑
基坑开挖后10天进行了底板浇筑，底板与SMW工法墙体间采用双层油毡隔开。3天后，由于工期原因，要求20天内结构施工到0.00米，因此墙体施工只能分成两次浇筑。这样拆撑只有改为第三、四道一起拆除，后经设计验算许可，在底板施工完后，拆除了第三道及第四道支撑。
墙体施工7天后浇筑至-6.00米，后需拆除第一、二道支撑，经设计验算，拆除两道支撑后，结构墙体为悬臂受力，势必导致结构墙体开裂。后经设计多次优化，最终采取在工法墙外卸载-3.00米后，利用圈梁的软支撑作用，确保结构墙体不受力。
-6.0米墙体在浇筑完后8天进行拆撑卸载，最终结构封顶的日期在宝钢业主要求的范围之内完成。期间圈梁最大位移为33mm。基本保证在SMW工法墙设计变形预警值范围。
4.5施工监测
本深基坑监测在如下几方面进行了监测。1）地下水位监测，在土方开挖至-12.60米期间，地下水位一直保持在-13.00米左右，其中几次下雨时水位较高；2）深层土体水平位移监测。测斜孔布设沿基坑四周、中间布设，共5根侧斜管，测斜孔深度-24m，施工期间最大位移出现在-14米处位移值28mm；3）支撑轴力的测设。在每道支撑纵横向均设置一点，另在第一道角撑上增设了一点。施工期间支撑轴力最大达到5890kN，主要出现在第二道、第三道支撑上；4）工法墙体的变形监测。观察点布设在四周圈梁顶部，四周各设置水平位移、沉降各一个。另外对支撑柱柱顶也设置沉降位移点各一个。实测水平位移值小于30mm，沉降值在15mm以内，均在设计变形范围之内。
4.6施工期间方案调整
施工期间，根据现场施工条件的变化，在征得设计验算后许可的基础上，对支护进行了几次调整。一是土方开挖期间，由于第一道支撑支设后，导致挖土施工困难，后与设计沟通，将第一道支撑进行了减撑处理。二是在拆撑时，由于工期紧迫，在设计的指导下，进行了优化，将分四次拆撑的原设计方案改为二次拆除。取得很好的效果。
5、施工总结与改进
本工程深基坑施工在长达2个半月的时间内，经过前期的策划、设计验算及现场精心施工，圆满竣工。废钢料篮坑深基坑施工，从施工方案设计到过程实施控制，基本达到较理想的效果。坑内的管井降水良好，满足坑内施工作业条件。SMW工法围护结构在深基坑施工期间，除局部渗水外，其余结构受力及变形均控制在设计范围内，为基坑内安全施工提供了强有力的保证。由于方案中考虑利用SMW工法墙作为主体结构的外模，SMW工法施工的质量要求较高，在实际应用上基本满足要求，为今后类似单侧支模提供一定的经验。SMW工法圈梁一般在设计中未考虑其支撑作用，但在特殊情况下，需要拆除第一道支撑。而此时设计软件，将对工法墙按照悬臂结构进行验算，往往此时，计算的工法墙变形较大。因此要充分利用圈梁作为软支撑的作用，通过预设圈梁的支撑刚度值，来计算工法墙的变形，但同时要复核作为软支撑的圈梁水平受力情况，从而比较实际反映支护体的受力及变形情况。本工程中正是利用这一假设，确保了工程进度的加快。实际的监测结果基本与设计一致。
改进：1）工法墙体的局部渗漏，主要原因是工法施工过程中，水泥的参量未能得到很好的控制，因此在类似工程中，要特别加强水泥用量的控制；2）本支护工程支撑设计多而密，给挖土带来一定程度的影响，根据本工程中拆撑的调整，在类似工程中可考虑减少一道支撑。
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