SMW工法樁在長(zhǎng)江下穿隧道中的應(yīng)用

王 飛

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 南京 210014）

0 引言

SMW 工法樁是工程建設(shè)領(lǐng)域近年來比較多的施工方法，目前廣泛應(yīng)用于深基坑圍護(hù)、城市下穿隧道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有對(duì)周邊環(huán)境影響小，防水性好，施工不擾動(dòng)鄰近土體，施工工期短，施工簡(jiǎn)便、成本較低且能有效的止水等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文依托南京市建寧西路過江通道工程實(shí)例，介紹了SMW 工法樁在長(zhǎng)江下穿隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，分析了施工工藝及施工過程的注意事項(xiàng)并確定了相關(guān)技術(shù)參數(shù)為以后類似工程施工提供一些參考。

1 工程概況

1.1 地理位置

建寧西路過江通道項(xiàng)目起于江北新區(qū)興浦路與江北大道交叉處，路線全長(zhǎng)約6801 米，其中隧道段長(zhǎng)約3550 米。SMW 工法樁施工段落主要在長(zhǎng)江隧道江北盾構(gòu)始發(fā)井及整體始發(fā)明挖段土建工程、風(fēng)井和出入口工程(含配套市政設(shè)施工程)的施工、洞口變電所、雨水泵房的施工；左線盾構(gòu)段、江中廢水泵房和變電所及疏散口等土建工程的施工。

1.2 工程地質(zhì)

地質(zhì)情況從上而下依次為①1 雜填土、①2 素填土、②1 粉質(zhì)黏土、②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②3 粉砂、④d1 細(xì)砂、④d3 礫砂、④e2 卵石、⑦1 強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖⑦2 中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖⑦3強(qiáng)風(fēng)化含礫砂巖、⑦4 中風(fēng)化含礫砂巖、⑧1 強(qiáng)風(fēng)化白云巖（斷層破碎帶）、⑧2 中風(fēng)化白云巖。本工程始發(fā)井及明挖段地層主要以粉質(zhì)粘土、粉砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主。

1.3 水文地質(zhì)

據(jù)區(qū)域資料以及勘察成果，承壓水主要分布于②3d13～②3 d11 層粉砂、②4 d11 層細(xì)砂、④d11 層粉、細(xì)砂、④d21 層中砂、④d31 層粗砂、礫砂、④e11～2 層圓礫、④e21～2 層卵石中，其沉積物多呈上細(xì)下粗，透水性、賦水性均較好。上覆地層②2b4 層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②2b3～4 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂、②3b3～4 粉質(zhì)黏土，垂向滲透性差，與本層位滲透性差相差極大，可等同于相對(duì)隔水層。致使本層地下水具承壓性。

2 施工部位及型式

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，泵房、排煙道及工作井附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW 工法樁，主要以φ850@600 型式布置。除工作井附屬結(jié)構(gòu)采用H 型鋼插二跳一法施工外，其余全部采用密插法，即每幅三軸攪拌樁插三根型鋼，具體布置情況見圖3-1 工作井附屬結(jié)構(gòu)SMW 工法樁型鋼布置示意圖、3-2明挖及排煙道SMW 工法樁型鋼布置示意圖：

圖3-1 工作井附屬結(jié)構(gòu)SMW 工法樁插二跳一法型鋼分布示意圖

圖3-2 明挖段及排煙道SMW 工法樁密插法型鋼分布示意圖

3 施工技術(shù)要求

通過場(chǎng)外試樁確定了相關(guān)技術(shù)參數(shù)：采用普通硅酸P.O42.5 級(jí)水泥，水灰比控制在1.5，水泥漿比重為1.37，每延米水泥用量540kg，注漿壓力：0.8～1.2MPa，實(shí)樁下沉速度0.5m/min，提升速度1m/min，內(nèi)插H 型鋼在成樁后2-4h 內(nèi)插畢，相鄰兩樁施工間隔不得超過12 小時(shí)。

4 施工工藝流程及方法

采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪連接，“兩攪兩噴”施工工藝；在正式開始施工前，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，對(duì)施工便道進(jìn)行混凝土硬化，以便履帶吊及三軸攪拌樁機(jī)的行走。施工工藝流程為：場(chǎng)地平整，清除地下障礙物→場(chǎng)外試樁→測(cè)量放樣→導(dǎo)槽施工→樁機(jī)就位→機(jī)械攪拌、噴漿、下沉→機(jī)械攪拌、

圖5-1 跳槽式連接示意圖

4.1 測(cè)量放線

按照設(shè)計(jì)圖紙的樁位坐標(biāo)通過提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)將基準(zhǔn)點(diǎn)高程引測(cè)到永久固定點(diǎn)和臨時(shí)點(diǎn)位方便后續(xù)點(diǎn)位的放樣。對(duì)需要施工的工法樁點(diǎn)位進(jìn)行施工放樣，放樣定線后儀器設(shè)備進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行攪拌施工。

4.2 導(dǎo)槽開挖

按照放樣確定好的基準(zhǔn)線，開挖溝槽，將地下障礙物及開挖溝槽的余土清除施工區(qū)域，保證SMW 工法樁正常施工。

4.3 樁機(jī)就位

樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行垂直度校正，每次施工前還應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)鉆桿，確保鉆桿垂直度滿足規(guī)范誤差允許范圍。將樁機(jī)移至需要施工的樁位上，將樁尖對(duì)準(zhǔn)施工樁位，確保樁位偏差符合設(shè)計(jì)要求。

4.4 配制水泥漿

a.接照設(shè)計(jì)要求給定最小摻入量并結(jié)合三軸攪拌樁試樁總結(jié)出的（SMW工法樁樁徑、水泥摻量、抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)等與三軸攪拌樁一致）的摻入量、確定最終的水灰比，配置漿液時(shí)首先將計(jì)算好一缸水泥漿用量的P.O42.5普通硅酸鹽水泥放入攪拌缸中，加入等比例水進(jìn)行攪拌配制漿液，每缸水泥漿液的攪拌時(shí)間不得小于3 分鐘且不能長(zhǎng)于2 小時(shí)，采用兩次攪拌的方法，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨制隨用，因其他原因?qū)е滤酀{液攪拌超過2 小時(shí)的應(yīng)當(dāng)廢棄。

b.三軸水泥攪拌樁應(yīng)按設(shè)計(jì)的速率進(jìn)行下沉和提升并同步注入水泥漿液，邊攪拌邊提升可以使水泥漿液更充分的與地基充分融合起到固化土體的作用。每次提升至距離設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高50cm 處關(guān)閉水泥漿泵停止注入水泥；已相同的速率重復(fù)攪拌下沉并同步注入水泥漿直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.5 H 型鋼插入

a.H 型鋼在起吊前在其頂部中心20cm 處開鑿一個(gè)約直徑5cm 的圓孔；采用合適的吊裝設(shè)備并在起吊前檢查吊裝設(shè)備；安裝固定好吊鉤與鋼板之間的固定裝置，確保其穩(wěn)固垂直后開始吊裝。

b.在溝槽定位型鋼上安裝H 型鋼定位卡使其能穩(wěn)固的插入型鋼的平面位置,待型鋼定位卡保持水平、牢固，插入型鋼的垂直度不得大于1/200。將H型鋼緩慢的移至需要插入的水泥攪拌樁附件準(zhǔn)確定位后徐徐垂直的插入水泥土攪拌樁體內(nèi)。

c.按照設(shè)計(jì)高程要求，在型鋼插入點(diǎn)位附件架設(shè)水準(zhǔn)儀，測(cè)量插入水泥攪拌樁體內(nèi)的H 型鋼頂標(biāo)高的，確保其頂標(biāo)高偏差在±50mm 范圍內(nèi)，其平面位置不得大于50mm，轉(zhuǎn)角允許誤差為3°。

d.水泥土攪拌樁達(dá)到一定強(qiáng)度后，便可將吊筋與溝槽定位型鋼撤除。

e.若H 型鋼靠自重不能插入到設(shè)計(jì)高程時(shí)，采用機(jī)械振動(dòng)錘從其頂部不斷的擊振使其插到設(shè)計(jì)標(biāo)高，在擊振的過程中隨時(shí)測(cè)量其平面位置及傾斜度確保其各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

4.6 刷涂減阻劑

由于插入水泥攪拌樁體內(nèi)的H 型鋼是需要回收的，固在H 型鋼進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)材料合格后在其表面均勻的涂抹一層厚度大于1mm 的減阻劑，以利于后期的拔出。當(dāng)基坑主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后便可對(duì)H 型鋼進(jìn)行拔起回收。

4.7 型鋼回收及孔隙填充

待地下主體結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁，起拔回收H 型鋼。H 型鋼拔除后，及時(shí)使用水泥漿填充拔除后孔隙。

5 成樁過程中重點(diǎn)問題及處理方法

重點(diǎn)問題 發(fā)生原因 處理方法 預(yù)攪下沉困難，電流值高、電機(jī)跳閘 ①電壓偏低 ②土質(zhì)較硬，阻力太大 ③遇到大塊石頭或者樹根等障礙物。 ①調(diào)高電壓 ②邊輸入漿液邊攪拌鉆進(jìn) ③開挖排出障礙 攪拌機(jī)下沉不到預(yù)定深度，單電流不高 ①土質(zhì)太黏，攪拌機(jī)自重不夠。 ①增加攪拌機(jī)自重或者加設(shè)反壓 裝置，或邊輸入漿液邊攪拌鉆

進(jìn) 噴漿未提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高集料 灌中剩漿過多 ①后臺(tái)投料不準(zhǔn) ②灰漿泵磨損露漿 ③灰漿泵輸漿量增大。 ①重新標(biāo)定投料量 ②檢修灰漿泵 ③重新標(biāo)定灰漿泵輸漿量 噴漿提升到設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高集料灌中漿液已空 ①后臺(tái)投料不準(zhǔn) ②輸漿管路部分堵塞。 ①重新標(biāo)定拌漿用水量，清洗輸漿管路。 輸漿管堵塞，爆裂 ①輸漿管內(nèi)有漿液硬結(jié)塊 ②噴漿口球閥間隙太小 ①拆洗輸漿管 使輸漿口球閥間隙適當(dāng)

6 施工中的注意事項(xiàng)

6.1 設(shè)備控制保障

施工前對(duì)攪拌樁機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，檢查攪拌器、注漿泵運(yùn)行是否正常，盡量減少施工過程中由于設(shè)備故障而造成質(zhì)量問題。水泥攪拌樁機(jī)應(yīng)保持水平穩(wěn)定，其樁體垂直度需達(dá)到規(guī)范要求，定期用檢測(cè)儀器校正樁機(jī)的垂直度，利用樁機(jī)內(nèi)水平、垂直儀表校核樁機(jī)水平傾斜度。

6.2 材料控制

購買水泥時(shí)選擇信譽(yù)、質(zhì)量較好的水泥廠家，并讓其提供水泥出廠質(zhì)量證明書（合格證）及出廠檢驗(yàn)報(bào)告等資料,嚴(yán)禁使用過期水泥、受潮水泥。

6.3 工藝過程控制

a.水泥攪拌樁開鉆之前應(yīng)檢查管道有無堵塞現(xiàn)象，水泥有無受潮結(jié)塊，施工機(jī)具能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

b.施工時(shí)樁機(jī)應(yīng)準(zhǔn)確定位，避免因位置偏差而重復(fù)施工或返工。施工測(cè)量人員應(yīng)在打樁前按照設(shè)計(jì)圖紙給出的點(diǎn)位放出相應(yīng)的樁位其平面允許誤差≤5cm。

c.溝槽開挖的寬度及深度應(yīng)能滿足施工需要，在垂直于溝槽兩側(cè)各放置一根定位H 型鋼，起到定位及支撐作用。

d.現(xiàn)場(chǎng)施工中不得隨意更改確定好的水泥攪拌樁配合比，如確實(shí)因?yàn)榈刭|(zhì)或其他原因確實(shí)需要調(diào)整配合比，必須報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后按照監(jiān)理同意的配合比進(jìn)行施工。

e.現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求記錄每根樁的樁號(hào)、鉆孔開始、結(jié)束時(shí)間、每日天氣情況；每根樁的配合比、鉆機(jī)下沉及提升速度、鉆進(jìn)深度、每延米的噴漿量、停漿標(biāo)高及重復(fù)攪深度。

f.關(guān)注基坑開挖時(shí)是否出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，如出現(xiàn)滲漏水，查明原因并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理。

7 結(jié)語

本過江隧道項(xiàng)目，下穿長(zhǎng)江漫灘，工程地質(zhì)復(fù)雜為SMW 工法樁施工帶來較多不確定因素。施工中通過不斷磨合調(diào)整確定出合適的施工技術(shù)參數(shù)、施工工藝方法及對(duì)施工中出現(xiàn)問題的處理方法總結(jié)為同類工程項(xiàng)目提供參考。