SMW工法在平潭金井五路箱涵施工中的應(yīng)用

楊廣磁+蔡亮

摘要： 本文主要介紹了SMW工法在平潭金井五路箱涵施工中的應(yīng)用，從而節(jié)約了施工成本，降低了資源消耗，而且有助于環(huán)境保護(hù)。

Abstract： This paper mainly introduces the application of SMW method in the construction of box culvert in Pingtan Jinjing No.5 Road， thus saving the construction cost， reducing the resource consumption and contributing to the environmental protection.

關(guān)鍵詞： 深基坑；三軸水泥土攪拌樁；二噴二攪；H型鋼

Key words： deep foundation pit；triaxial cement soil mixing pile；two-jetting and two-mixing；H-shape steel

中圖分類號：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0128-03

0 引言

SMW工法（Soil Mixed Wall，型鋼水泥土攪拌墻），是以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在原位地層向一定深度進(jìn)行鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接一軸（孔）施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。

1 項(xiàng)目概況

平潭金井五路道路工程位于平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)金井灣片區(qū)，是區(qū)內(nèi)主要交通樞紐，為新區(qū)的開發(fā)和企業(yè)正常運(yùn)行的提供了有利的交通保障，金井五路一期工程道路長2.2km，途經(jīng)金井二路、北湖路、如意路、平嵐嶺路和天大北路，每個(gè)交叉口均設(shè)計(jì)過水箱涵，共計(jì)5座箱涵，其中：主線內(nèi)如意路交叉口設(shè)置1座箱涵，其余4座均設(shè)置在道路左側(cè)。箱涵為四孔6m×4.6m鋼筋砼（C35）結(jié)構(gòu)，涵長45m。

平潭金井五路道路工程是區(qū)內(nèi)主要交通樞紐，為新區(qū)的開發(fā)和企業(yè)正常運(yùn)行的提供了有利的交通保障，如何能夠克服濱海治灘涂軟基地質(zhì)特性，實(shí)現(xiàn)基坑施工安全，并按期完成施工任務(wù)、驗(yàn)收通車是施工企業(yè)考慮的重該工程。本工程箱涵基坑支護(hù)方案采用型鋼水泥土攪拌墻（SMW工法）基坑支護(hù)工藝進(jìn)行施工，其最大開挖深度為6m。

2 施工方案

2.1 施工工藝流程

SMW工法是基于深層攪拌樁方法發(fā)展起來的，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種基坑圍護(hù)形式，也稱為勁性水泥土攪拌法。工藝流程如下：

SMW工法樁工藝流程：①施工放樣；②開挖導(dǎo)槽；③設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼；④樁機(jī)就位；⑤制備水泥漿液；⑥噴漿、噴氣攪拌下沉至樁底標(biāo)高；⑦噴漿、噴氣攪拌提升至樁頂標(biāo)高；⑧H型鋼垂直起吊、定位（H型鋼涂減摩劑）；⑨校核H型鋼垂直度；⑩插入H型鋼；{11}固定H型鋼。

SMW工法攪拌樁施工順序：SMW工法圍護(hù)樁施工按圖1順序進(jìn)行，其中陰影部分為重復(fù)套鉆，施工順序采用單側(cè)擠壓式連接方式（套壓向一個(gè)方向施工）。

2.2 施工方法及注意要點(diǎn)

2.2.1 開挖導(dǎo)槽

開挖導(dǎo)向溝槽。導(dǎo)槽的深度通常在0.6～1.0m之間，寬度在0.8～1.0m之間，以設(shè)計(jì)圖中SMW圍護(hù)體的中心線為基準(zhǔn)對導(dǎo)槽中心線進(jìn)行放樣，導(dǎo)槽兩側(cè)設(shè)標(biāo)樁幫助導(dǎo)槽中心線復(fù)原，以便在導(dǎo)槽開挖號的狀況下也能隨時(shí)對導(dǎo)槽中心線的走向進(jìn)行檢查。在開挖導(dǎo)槽之前必須將地下線埋障礙物清理干凈，并及時(shí)處理開挖過程中產(chǎn)生的土體，以確保SMW工法能夠順利實(shí)施。

2.2.2 設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼

導(dǎo)軌的作用是提供施工導(dǎo)向，輔助型鋼定位。垂直導(dǎo)槽方向安裝兩根長2.5m、200×200的定位型鋼，再在平行導(dǎo)槽方向放置兩根長度為8～12m、300×300的定位型鋼。在導(dǎo)向定位型鋼上設(shè)計(jì)出好鉆孔位置和H型鋼的插入位置（見圖2），然后以點(diǎn)焊的方式將定位型鋼固定在指定位置。

2.2.3 水泥攪拌樁噴漿攪拌

按設(shè)計(jì)要求備好漿液后進(jìn)行噴漿，然后是噴氣下鉆。在下鉆過程中，注意下鉆速度不宜超過1m/min，下鉆時(shí)同步注漿，注漿壓力最小1.5MPa，最大不宜超過2.5MPa。到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后提升復(fù)攪，提升速度一般不大于2m/min。

2.2.4 H型鋼的加工和插入

2.2.4.1 H型鋼加工

采用H700×300×13×24型鋼制作H型鋼。加工時(shí)，在與型鋼頂端中心相距0.2m的位置打一個(gè)直徑為10cm的圓孔，并在此處型鋼兩面加焊一加強(qiáng)板（加強(qiáng)板的厚度應(yīng)該超過12mm），以便于將H型鋼快速吊裝到指定位置。在加工過程中，如果型鋼長度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，就必須進(jìn)行拚焊，焊縫必須是坡口滿焊，焊好后用砂輪打磨焊縫表面，使其和型鋼面持平。

2.2.4.2 涂刷減摩劑

支護(hù)結(jié)構(gòu)中的H型鋼在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求中必須全部拔出回收，為了確保有型鋼能夠順利拔出，使用H型鋼前應(yīng)該用減摩劑涂刷其表面，涂層厚度控制在1～3mm。

2.2.4.3 H型鋼插入

型鋼插入時(shí)間必須控制在攪拌樁施工完畢3h內(nèi)。若H型鋼底標(biāo)高高于水泥土攪拌樁底標(biāo)高，用20吊筋將H型鋼固定，使其控制到一定標(biāo)高，待水泥攪拌樁達(dá)到一定硬化時(shí)間后，將吊筋及溝槽定位型鋼撤除。若H型鋼與水泥土攪拌樁底標(biāo)高一致，可以不用吊筋固定。

2.2.5 冠梁施工

待型鋼全部施工結(jié)束后進(jìn)行冠梁的施工，冠梁為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，截面有1000mm×1000mm和1200mm×800mm兩種尺寸。為了便于H型鋼的拔出，必須對冠梁部分的H型鋼進(jìn)行隔離處理，注意冠梁的鋼筋要貫通連接，保持冠梁整體受力。endprint

2.2.6 H型鋼拔出

主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后將清理地面，并將H型鋼拔出。拔H型鋼時(shí)，先使用千斤頂和夾具將圈梁作為反梁逐步將型鋼拔出。拔除型鋼后留下的空隙用6%的水泥漿和黃沙填平。

回收H 型鋼時(shí)注意兩個(gè)細(xì)節(jié)：一是使用專用夾具和千斤頂以混凝土圈梁為反梁基座，逐步將H型鋼拔出并妥善保管；二是針對拔出H型鋼后留下的空隙，拌制水灰比為1.0的水泥漿液，添加黃砂后使其自留將空隙填平，以免空隙對鄰近建筑物構(gòu)成不良影響。

2.2.7 鋼支撐安裝

2.2.7.1 施工流程

單個(gè)支撐施工流程：①首先開挖到第一道鋼支撐上端約20～30cm的位置；②將鋼筋混凝土頂圈梁中的預(yù)埋件鑿出；③對照施工圖將托架、支座焊接在指定位置；④人工挖土開槽安裝第一道鋼支撐。

整體支撐的施工流程：①安排施工材料和機(jī)械設(shè)備逐一進(jìn)場；②在場外完成鋼支撐骨架的拼裝作業(yè)；③對照設(shè)計(jì)圖將牛腿、托架、鋼支撐安裝到指定位置；④逐步加載預(yù)應(yīng)力；⑥檢查栓緊螺帽；⑦根據(jù)設(shè)計(jì)要求第二次施加應(yīng)力。

2.2.7.2 鋼支撐安裝

①開挖至支撐施工的掌子面時(shí)，先將圍護(hù)樁壓頂蓋梁上的預(yù)埋鐵鑿出再安裝首道支撐，對照設(shè)計(jì)圖焊接托架和底座。

②遇到鋼支撐長度大于設(shè)計(jì)要求的情況時(shí)，對照基坑圍護(hù)施工要求將鋼立柱支托以及用來連接連桿的支托底座布置在基坑中間。在人工開挖安裝支撐溝槽時(shí)，一定要將托架支座的安裝位置同步挖出，以便借助鋼托架分段支設(shè)鋼支撐。

③對照設(shè)計(jì)要求，用20t履帶式吊機(jī)在地面上輔助拼裝鋼支撐的主體結(jié)構(gòu)，然后采用50t履帶式吊機(jī)將鋼支撐分段起吊，使其一端置于鋼筋混凝土頂圈梁支座上，另一端與鋼立柱的鋼連桿連接并固定。完成第一道工序后起吊第二段支撐架，用螺栓使之與上一段鋼支撐連接，直到完成整個(gè)鋼支撐的拼裝作業(yè)。用吊機(jī)吊裝支撐架時(shí)應(yīng)采用二點(diǎn)吊起吊，并將兩臺神仙葫蘆安裝在鋼支撐兩端對鋼支撐端頭校正兩端頭的位置。

④將鋼支撐吊裝到指定節(jié)點(diǎn)，拉出活絡(luò)頭子使其頂住鋼墊箱（端頭設(shè)置三角鐵板穩(wěn)定），再在活絡(luò)頭子頂壓部位放置一臺200t液壓千斤頂。另外，為了使施工活動更順暢，同時(shí)確保千斤頂頂伸力相同，采用專用托架將千斤頂固定為一整體，將其騎放在活絡(luò)頭子上，接通油管后逐步加載預(yù)應(yīng)力直至其達(dá)到預(yù)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)，將墊塊兒鍥在活絡(luò)頭子中并燒焊固定；回油使千斤頂回彈，最后將起吊鋼絲繩松開，至此鋼支撐徹底安裝就位。在通過千斤頂逐步加載預(yù)應(yīng)力的過程中，必須準(zhǔn)確記錄施加的預(yù)應(yīng)力值以備后續(xù)查看。

⑤對吊裝就位的鋼支撐逐步加載預(yù)應(yīng)力，基坑開挖應(yīng)充分利用“時(shí)空效應(yīng)”，按照“隨挖隨撐”的要求分區(qū)、分層、分塊、對稱、平衡、限時(shí)開挖支撐。

⑥根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)規(guī)范，用焊接或螺栓連接各節(jié)點(diǎn)，并在局部布置加筋板。

⑧分層開挖基坑，作業(yè)時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場控制，防止超挖，注意將掌子面的高差控制在3m內(nèi)（立柱附近的工作面高差應(yīng)該小于2m），并按1∶1.5的比例控制放坡坡度。

⑨現(xiàn)場活動的挖土機(jī)跨越鋼支撐或開挖基坑土方時(shí)，參建人員不得在底部掏空的鋼支撐上作業(yè)或通行，以免造成人員傷亡。施工隊(duì)?wèi)?yīng)該在支撐上架空30cm鋪設(shè)路基箱，為挖土機(jī)提供行走的通道，切忌讓挖土機(jī)直接從鋼支撐上壓過，并且挖土機(jī)在作業(yè)過程中不得與鋼支撐產(chǎn)生碰撞。

⑩拼裝鋼支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)長度和結(jié)構(gòu)件模數(shù)逐步完成拼裝作業(yè)，一般為：

固定頭+（若干中間管）+活絡(luò)頭拼接而成。

2.2.8 加撐與拆除

2.2.8.1 加撐

當(dāng)圍檁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%時(shí)安裝鋼支撐，按照“先撐后挖”的順序逐步挖土；支撐預(yù)頂力施加采用伸縮自如活絡(luò)頭。施工中應(yīng)該確保鋼構(gòu)件平整、挺直。裝配好支撐架后查看節(jié)點(diǎn)的連接質(zhì)量，保證節(jié)點(diǎn)連接穩(wěn)固后逐步施加預(yù)應(yīng)力。

2.2.8.2 拆除

在圍護(hù)樁和底板之間安裝傳力帶，待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%后將與之相關(guān)的支撐架拆除。用50噸履帶吊起鋼支撐，再將連接割除，最后將其移出基坑。

在將支撐結(jié)構(gòu)拆除時(shí)隨時(shí)觀察現(xiàn)場情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況必須第一時(shí)間提醒設(shè)計(jì)方，與各方加強(qiáng)聯(lián)系，盡可能協(xié)同處理拆除過程中遇到的各種問題。

2.3 施工監(jiān)測

主要監(jiān)測內(nèi)容如表1所示。

本工程深基坑施工期間圍護(hù)結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，根據(jù)深基坑施工監(jiān)測情況分析，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形值均未超出安全預(yù)警值，其中：樁頂最大位移累計(jì)值為28mm；沉降最大值累計(jì)值為19mm；坑外地下水位下降累計(jì)值最大為450mm。

3 結(jié)論

SMW工法基坑支護(hù)工藝應(yīng)用于本工程后，大大節(jié)約施工周期，根據(jù)實(shí)踐，SMW工法樁每臺班可成墻70～80m2，工期比鉆孔灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形式節(jié)省70天，比地下連續(xù)墻節(jié)省工期95天；外運(yùn)置換泥土是鉆孔灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的30%，是地下連續(xù)墻的25%；型鋼回收速度快，回收率占97%。該工藝在本項(xiàng)目的成功應(yīng)用，節(jié)約了施工成本，降低了資源消耗，而且有助于環(huán)境保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]谷淡平.SMW工法樁土共同作用模型試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬分析[D].南華大學(xué)，2010.

[2]顧士坦.SMW工法水泥土樁性能影響因素分析及質(zhì)量控制[J].四川建筑科學(xué)研究，2008（01）：106-108.

[3]劉霞.SMW工法的設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法[D].南京工業(yè)大學(xué)，2004.endprint