揚(yáng)州瘦西湖隧道SMW工法樁施工技術(shù)應(yīng)用

孔玉清

(中鐵十四局集團(tuán)有限公司，江蘇揚(yáng)州 225007)

1 工程概況

揚(yáng)州市瘦西湖隧道工程?hào)|起漕河路與史可法路交叉口，西訖楊柳青路與維揚(yáng)路交叉口，全長(zhǎng)約3.6 km。其中，湖東明挖段全長(zhǎng)580 m，湖西明挖段主線全長(zhǎng)775 m，主體盾構(gòu)隧道段長(zhǎng)度約為1 275 km，設(shè)計(jì)速度為60 km/h，采用單管雙層雙向四車道，盾構(gòu)管片外徑14.5 m，內(nèi)徑13.3 m。其中，SMW工法樁應(yīng)用于K2+449～K2+680，分為φ850@600三軸SMW型鋼攪拌樁(HN700×300×13×24)和 φ650@450三軸 SMW 型鋼攪拌樁(HN500×200×10×16)兩種，型鋼為隔一插一，有效樁長(zhǎng)11 m～17 m。

2 工程地質(zhì)概述

擬建場(chǎng)地主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積砂土、粘性土和上更新統(tǒng)沖洪積下蜀粘土，下伏白堊系泥質(zhì)砂巖，全～強(qiáng)風(fēng)化。沿線第四系上更新統(tǒng)土層總厚度約40 m～50 m，為本隧道工程主要穿越地層，全新統(tǒng)沖洪積砂土層厚度約為10 m，為本工程穿越地層。

2.1 地層描述

具體場(chǎng)地巖土層自上而下如表1所示。

表1 巖土層分布表

2.2 不良地質(zhì)作用

1)雜填土。場(chǎng)地表層存在1.5 m～3.8 m厚雜填土層。雜填土結(jié)構(gòu)松散，性質(zhì)不均。

2)膨脹土。下蜀粘土，在天然含水量下常處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，強(qiáng)度較高，壓縮性中等偏低。當(dāng)含水量增加和結(jié)構(gòu)遭擾動(dòng)后其力學(xué)性能明顯減弱，當(dāng)膨脹土失水時(shí)，土體即收縮，甚至出現(xiàn)干裂，而遇水時(shí)又膨脹隆起，即使在一定荷載作用下，仍具有脹縮性、超固結(jié)特性和膨脹性。

3 施工工藝

3.1 施工方法及順序

工法樁采用DH608三軸攪拌樁機(jī)進(jìn)行施工，采用“兩噴兩攪”施工工藝，施工采用套打一孔的方式進(jìn)行施工。施工順序如圖1所示。

圖1 SMW工法樁施工順序圖

3.2 施工工藝流程

平整施工場(chǎng)地、清除地下障礙物→測(cè)量放樣→導(dǎo)溝開挖→SMW攪拌機(jī)就位→漿液配置→鉆進(jìn)與攪拌→插入型鋼→施工完畢→主體結(jié)構(gòu)施工后回收型鋼→注漿填充型鋼拔除后空隙→恢復(fù)既有地面。

3.3 具體施工方法

1)平整場(chǎng)地。SMW工法樁施工前，先將施工范圍內(nèi)場(chǎng)地進(jìn)行平整，清除施工范圍內(nèi)的表層障礙物和樁位處的地下障礙物，遇明浜、暗塘或低洼地等不良地質(zhì)條件時(shí)，應(yīng)抽水、清淤、回填素土并分層夯實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)道路的承載能力應(yīng)滿足樁機(jī)和起重機(jī)平穩(wěn)行走的要求。

2)測(cè)量放樣。按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行放樣定位，施工前用全站儀復(fù)測(cè)檢驗(yàn)控制點(diǎn)，合格后用于施工放樣?？紤]施工的水平誤差和垂直誤差，放樣時(shí)SMW工法樁軸線外放10 cm，放樣定位后做好測(cè)量技術(shù)復(fù)核單，提請(qǐng)監(jiān)理進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)收。

3)導(dǎo)溝開挖。測(cè)量確定軸線后進(jìn)行導(dǎo)溝開挖，導(dǎo)溝開挖尺寸為1 000 mm(深)×1 200 mm(寬)，導(dǎo)溝開挖時(shí)若遇有障礙物應(yīng)及時(shí)清除，如產(chǎn)生較大坑洞，應(yīng)回填夯實(shí)，重新開挖導(dǎo)溝。

4)SMW攪拌機(jī)就位。用吊在導(dǎo)向架前面的錘球檢查來(lái)校正位置，使鉆桿基本垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，檢測(cè)人員在通過(guò)觀察鉆機(jī)上的水平儀表和采用全站儀調(diào)整鉆桿垂直度，從而使鉆桿比較精密的垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心來(lái)確保SMW工法樁垂直度容許偏差不大于1/250，平面偏差不大于±20 mm。并用紅油漆在鉆桿旁標(biāo)注深度線，保證孔底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)深度。

5)漿液配置。在施工現(xiàn)場(chǎng)搭建拌漿施工平臺(tái)，平臺(tái)附近豎立1個(gè)50 t水泥桶，水泥桶連接自動(dòng)稱量傳感器，以精確控制水泥用量。漿液采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比為1.5。施工時(shí)水泥摻入量為20%，同時(shí)為了提高早期強(qiáng)度摻入2%石膏粉。

6)鉆進(jìn)與攪拌。三軸水泥攪拌樁采用兩噴兩攪的施工工藝，下沉和提升過(guò)程中均為注漿攪拌，確保水泥和原狀土攪拌均勻，同時(shí)嚴(yán)格控制下沉和提升速度:下沉速度 0.4 m/min～0.5 m/min，提升速度為0.8 m/min ～1.1 m/min，使下沉和提升速度盡量均勻，在樁底2 m～3 m范圍部分重復(fù)攪拌注漿一次。要求均勻、連續(xù)注入拌制好的水泥漿液，鉆桿提升完畢時(shí)，設(shè)計(jì)水泥漿液全部注完。

7)插入型鋼。攪拌樁施工完畢后，立即插入型鋼。型鋼插入前設(shè)置牢固的定位導(dǎo)向架，以保證垂直度小于1/200，插入過(guò)程中，必須吊直型鋼，盡量靠自重壓沉。若壓沉無(wú)法到位，再開啟振動(dòng)下沉至標(biāo)高。嚴(yán)禁采用多次重復(fù)起吊型鋼并松鉤下落的插入方法。H型鋼下插至設(shè)計(jì)深度后，用槽鋼穿過(guò)吊筋將其擱置在定位型鋼上，待水泥土攪拌樁達(dá)到一定強(qiáng)度后，將型鋼定位裝置拆除。

H型鋼插入前，應(yīng)在H型鋼表面涂刷減摩劑，并在距其頂端30 cm處開一個(gè)中心圓孔，孔徑約10 cm，并在該部位型鋼兩面分別加焊兩塊厚2 cm的加強(qiáng)板，其規(guī)格為400 mm×400 mm，中心開孔與型鋼上孔對(duì)齊。

8)型鋼回收。主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始拔出H型鋼。型鋼拔出采用一組液壓千斤頂(型號(hào)為QD-200T)及一臺(tái)25 t汽車吊配合。拔除時(shí)將千斤頂平穩(wěn)的放置在混凝土冠梁上，將H型鋼起拔架放置于千斤頂上部，沖頭部分圓孔對(duì)準(zhǔn)H型鋼頂端開好的圓孔，并在圓孔內(nèi)插入銷子，銷子兩側(cè)用卡子固定以防銷子滑落，然后插入起拔架與H型鋼翼羽之間的錘型鋼板夾住H型鋼，檢查合格后開啟高壓油泵，逐步拔出型鋼。

9)注漿填充型鋼拔出后空隙。型鋼拔出后留下的空隙及時(shí)注漿進(jìn)行填充，漿液水灰比控制在0.7～1.0。

10)恢復(fù)既有地面。注漿完畢后，及時(shí)恢復(fù)既有地面。

4 常見質(zhì)量問(wèn)題及解決辦法

1)施工冷縫。施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)冷縫則采取在冷縫處SMW工法樁外側(cè)施作高壓旋噴樁進(jìn)行止水封堵。在SMW工法樁達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行高壓旋噴樁施工，旋噴樁盡量靠近SMW工法樁，確保達(dá)到止水效果。

2)早期強(qiáng)度較低。一般深基坑工程，攪拌樁強(qiáng)度達(dá)到1.0 MPa才能進(jìn)行基坑開挖作業(yè)。因攪拌樁強(qiáng)度上升較慢，對(duì)于工期緊的項(xiàng)目，可在攪拌樁施工時(shí)摻入少量石膏粉以提高攪拌樁早期強(qiáng)度。

3)樁長(zhǎng)不夠。因鉆頭部位攪拌半徑較小，因此攪拌樁施工時(shí)鉆桿鉆進(jìn)長(zhǎng)度需比樁長(zhǎng)長(zhǎng)50 cm～80 cm，并在底部2 m～3 m范圍重復(fù)攪拌，以確保達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

揚(yáng)州市瘦西湖隧道SMW工法樁全部完成，經(jīng)第三方檢測(cè)在14 d齡期時(shí)攪拌樁強(qiáng)度已達(dá)到1.0 MPa以上，滲透系數(shù)小于10－7，滿足開挖要求。

綜上所述，SMW工法樁在揚(yáng)州市瘦西湖隧道工程砂性土和粘土復(fù)合地層中的成功應(yīng)用，可為同類地質(zhì)條件基坑支護(hù)提供參考。

［1］JGJ/T 199-2010，型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］孫建中，郭素娟.SMW工法與傳統(tǒng)基坑支護(hù)技術(shù)比較分析［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009(15):26-28.