大直徑SMW工法樁在地鐵施工中的應(yīng)用

高和明/中鐵十八局集團(tuán)軌道交通工程有限公司

大直徑SMW工法樁在地鐵施工中的應(yīng)用

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SMW工法樁亦稱為勁性混凝土攪拌樁，即在水泥攪拌樁內(nèi)插入大型號(hào)H型鋼，是一種使樁體同時(shí)具有承受土體側(cè)壓力和抗?jié)B能力的新型支護(hù)方式。本文主要以武漢市某越江隧道漢口段工程為背景，對(duì)大直徑SMW工法樁施工工藝、技術(shù)要點(diǎn)、控制措施及在城市軌道交通中的應(yīng)用進(jìn)行討論。

SMW工法樁；攪拌樁；H型鋼；土體側(cè)壓力；抗?jié)B；地鐵

1.工程概況

本工程主要位于長江一級(jí)地階，基坑范圍內(nèi)主要為細(xì)砂、粉細(xì)砂，為長江河床表部，呈透鏡體狀分布。地下水類型主要為上層滯水、松散巖類孔隙水、基巖裂隙水三類。其中松散巖類孔隙水為本場(chǎng)區(qū)主要含水層，與長江具密切水力聯(lián)系。補(bǔ)給主要來源于長江水，水量豐富。基坑范圍內(nèi)管線眾多，無污染源，地下水對(duì)砼無侵蝕作用。

該段基坑開挖深度為12.4m，采用SMW工法樁作為圍護(hù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，攪拌樁樁型為?1000@750mm，樁間搭接250mm，水泥參量不小于20％，樁深23.5m。內(nèi)插HN800×300×16×27型鋼，間距750mm，型鋼長度23m。該基坑坑底土層為細(xì)砂、粉細(xì)砂層，透水性較強(qiáng)，對(duì)坑底采用降水加固方案。為降低造價(jià)，SMW工法樁中插入的H型鋼在主體結(jié)構(gòu)施工后拔除，坑內(nèi)采用壓密注漿加固。

2.施工主要技術(shù)措施

SMW工法樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工關(guān)鍵在于攪拌樁的施工工藝以及型鋼的焊接制作及插拔。

2.1攪拌樁施工

我國攪拌樁樁徑已從80年代起步時(shí)d=500mm逐步的發(fā)展到目前國內(nèi)建筑市場(chǎng)普遍使用的850mm，直徑1000mm攪拌樁在未來逐漸會(huì)成為一種趨勢(shì)。

與常規(guī)水泥土攪拌樁相比較，SMW工法樁因要插入型鋼，所以對(duì)樁間距、垂直度、土體攪拌均勻度要求均較高。施工垂直度小于1％，以保證型鋼插拔順利，同時(shí)保證墻體的抗?jié)B性能。水泥參量應(yīng)經(jīng)過試樁后確定，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取階梯型試樁參量，從而確定最佳水泥摻量數(shù)值。水泥漿配合比不單要滿足抗?jié)B和強(qiáng)度要求，還要滿足型鋼插拔的順利。保證施工場(chǎng)地平整，必要時(shí)鋪設(shè)鋼板并保證鋼板的平整度；在開孔前對(duì)攪拌機(jī)架進(jìn)行水平尺校準(zhǔn)，以保證樁體的垂直度達(dá)到工藝要求；用兩臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)攪拌軸縱橫向同時(shí)校正，確保攪拌軸垂直；施工過程中隨機(jī)對(duì)機(jī)座四周標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保機(jī)械處于水平狀態(tài)施工，同時(shí)用經(jīng)緯儀經(jīng)常對(duì)攪拌軸進(jìn)行垂直度復(fù)測(cè)；

壓漿時(shí)，不允許發(fā)生斷漿和輸漿管道堵塞現(xiàn)象；采用“四攪二噴”施工工藝，第一次噴漿量控制在60％，第二次噴漿量控制在40％；嚴(yán)禁樁頂漏噴現(xiàn)象，確保樁頂水泥土的強(qiáng)度；攪拌頭下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，開啟灰漿泵，將已拌制好的水泥漿壓入地基土中，并邊噴漿邊攪拌1～2分鐘。控制重復(fù)攪拌提升速度在0.8～1.0m/min，以保證加固范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢瑁幌噜彉兜氖┕らg隔時(shí)間不能超過24h，否則噴漿時(shí)要適當(dāng)多噴一些水泥漿，以保證樁間搭接強(qiáng)度；預(yù)拌時(shí)，軟土應(yīng)完全攪拌切碎，以利于與水泥漿的均勻攪拌；

2.2型鋼的制作與插入起拔

施工中采用的H型鋼，對(duì)接采用X形坡口焊接方法。保證焊縫厚度及整體焊接質(zhì)量。型鋼表面平整度控制在1‰以內(nèi)，并應(yīng)在型鋼底部切出人字坡口，以方便型鋼插入。型鋼表面應(yīng)進(jìn)行除銹，并在干燥環(huán)境下涂抹減摩劑，搬運(yùn)使用應(yīng)防止碰撞和強(qiáng)力擦擠，型鋼的減摩主要是通過涂刷減摩劑實(shí)現(xiàn)。型鋼應(yīng)在水泥土初凝前插入，插入前進(jìn)行位置校正，設(shè)立導(dǎo)向裝置，以保證垂直度小于1％。根據(jù)水泥初凝時(shí)間，掌握和控制好加固區(qū)域的初凝時(shí)間，在最佳時(shí)段插入型鋼。經(jīng)過分析確定，攪拌樁完成后4小時(shí)內(nèi)必須完成插樁。插入前準(zhǔn)備振動(dòng)錘或SMW樁基插拔機(jī)。插入過程中必須吊直型鋼，盡量靠自重壓沉。若壓沉無法到位，再開啟震動(dòng)錘下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，若震動(dòng)錘任然無法保證型鋼下沉標(biāo)高，必要時(shí)啟用SMW沉樁機(jī)。因沉樁機(jī)壓力過大，對(duì)將來拔樁會(huì)造成一定影響，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。確保工字鋼起吊后準(zhǔn)確的插入樁位，以及在下沉過程中平面位置和垂直度的控制，是該施工工藝的關(guān)鍵所在。

2.3大直徑SMW工法樁在市政工程中的應(yīng)用

近年來，我國城市軌道交通事業(yè)迅猛發(fā)展，各大一、二線城市已經(jīng)籌劃甚至完成若干條城市軌道交通干線。隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口的逐漸增多，城市生活節(jié)奏的加快，地下交通工程越來越趨向熱門。地鐵工程一般位于城市中心，周邊建筑密布，地下管線眾多，施工組織較復(fù)雜。大直徑SMW工法樁作為新興支護(hù)措施，其自身特性對(duì)于地鐵施工的適應(yīng)性，必然在未來的城市軌道施工中成為主流。

城市軌道交通車站位置因功能復(fù)雜，尺寸較大，往往需要占據(jù)整個(gè)城市干道。但因城市管線、房屋征遷的復(fù)雜性與滯后性。復(fù)雜路段車站往往需要分段分部進(jìn)行施工，且施工工期較緊，而SMW工法樁作為止水、抗壓的雙重功能性構(gòu)件，成為隔離結(jié)構(gòu)的首選。附屬結(jié)構(gòu)因埋深較淺，土體側(cè)壓力較小，SMW工法樁也是其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的首選。SMW工法樁與傳統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比成本方面較一般的圍護(hù)樁施工節(jié)省了鉆孔灌注樁和攪拌樁兩個(gè)項(xiàng)目，增加一項(xiàng)型鋼租賃費(fèi)用，成本降低大約19％。進(jìn)度方面節(jié)省了鉆孔灌注樁的全部施工時(shí)間，工期比常規(guī)縮短將近60％。安全方面與常規(guī)施工方法一樣，都能滿足施工安全需要。因無鉆孔灌注樁的施工，減少了對(duì)周圍環(huán)境和施工場(chǎng)地的污染，特別是本工程地處鬧市，噪音污染的治理使施工組織及其便利。該樁型施工時(shí)對(duì)周圍土體幾乎不存在擠壓作用，對(duì)周圍建筑及管線的安全極為有利，對(duì)施工操作面要求也很低（不需設(shè)置鋼筋加工場(chǎng)地）。該樁型的種種優(yōu)點(diǎn)都決定了其在將來地鐵施工中的廣泛應(yīng)用的前景。

實(shí)踐證明，SMW工法樁具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、止水性能好、工期短、工程造價(jià)低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在地鐵市場(chǎng)得到廣發(fā)應(yīng)用，未來具有廣闊的發(fā)展前景。

[1]湖北省工程勘察院編制的巖土工程勘察報(bào)告,2013

[2]《型鋼水泥攪拌墻技術(shù)規(guī)程》（DGJ08-116-2005）

[3]《基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DGJ08-61-2010）