大直徑SMW工法樁在地鐵施工中的應用

高和明/中鐵十八局集團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，即在水泥攪拌樁內插入大型號H型鋼，是一種使樁體同時具有承受土體側壓力和抗滲能力的新型支護方式。本文主要以武漢市某越江隧道漢口段工程為背景，對大直徑SMW工法樁施工工藝、技術要點、控制措施及在城市軌道交通中的應用進行討論。

SMW工法樁；攪拌樁；H型鋼；土體側壓力；抗滲；地鐵

1.工程概況

本工程主要位于長江一級地階，基坑范圍內主要為細砂、粉細砂，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區主要含水層，與長江具密切水力聯系。補給主要來源于長江水，水量豐富。基坑范圍內管線眾多，無污染源，地下水對砼無侵蝕作用。

該段基坑開挖深度為12.4m，采用SMW工法樁作為圍護支護結構，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。內插HN800×300×16×27型鋼，間距750mm，型鋼長度23m。該基坑坑底土層為細砂、粉細砂層，透水性較強，對坑底采用降水加固方案。為降低造價，SMW工法樁中插入的H型鋼在主體結構施工后拔除，坑內采用壓密注漿加固。

2.施工主要技術措施

SMW工法樁圍護結構的施工關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d=500mm逐步的發展到目前國內建筑市場普遍使用的850mm，直徑1000mm攪拌樁在未來逐漸會成為一種趨勢。

與常規水泥土攪拌樁相比較，SMW工法樁因要插入型鋼，所以對樁間距、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，同時保證墻體的抗滲性能。水泥參量應經過試樁后確定，根據設計要求，取階梯型試樁參量，從而確定最佳水泥摻量數值。水泥漿配合比不單要滿足抗滲和強度要求，還要滿足型鋼插拔的順利。保證施工場地平整，必要時鋪設鋼板并保證鋼板的平整度；在開孔前對攪拌機架進行水平尺校準，以保證樁體的垂直度達到工藝要求；用兩臺經緯儀對攪拌軸縱橫向同時校正，確保攪拌軸垂直；施工過程中隨機對機座四周標高進行復測，確保機械處于水平狀態施工，同時用經緯儀經常對攪拌軸進行垂直度復測；

壓漿時，不允許發生斷漿和輸漿管道堵塞現象；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％；嚴禁樁頂漏噴現象，確保樁頂水泥土的強度；攪拌頭下沉到設計標高后，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。控制重復攪拌提升速度在0.8～1.0m/min，以保證加固范圍內每一深度均得到充分攪拌；相鄰樁的施工間隔時間不能超過24h，否則噴漿時要適當多噴一些水泥漿，以保證樁間搭接強度；預拌時，軟土應完全攪拌切碎，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，對接采用X形坡口焊接方法。保證焊縫厚度及整體焊接質量。型鋼表面平整度控制在1‰以內，并應在型鋼底部切出人字坡口，以方便型鋼插入。型鋼表面應進行除銹，并在干燥環境下涂抹減摩劑，搬運使用應防止碰撞和強力擦擠，型鋼的減摩主要是通過涂刷減摩劑實現。型鋼應在水泥土初凝前插入，插入前進行位置校正，設立導向裝置，以保證垂直度小于1％。根據水泥初凝時間，掌握和控制好加固區域的初凝時間，在最佳時段插入型鋼。經過分析確定，攪拌樁完成后4小時內必須完成插樁。插入前準備振動錘或SMW樁基插拔機。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，再開啟震動錘下沉至設計標高，若震動錘任然無法保證型鋼下沉標高，必要時啟用SMW沉樁機。因沉樁機壓力過大，對將來拔樁會造成一定影響，應謹慎使用。確保工字鋼起吊后準確的插入樁位，以及在下沉過程中平面位置和垂直度的控制，是該施工工藝的關鍵所在。

2.3大直徑SMW工法樁在市政工程中的應用

近年來，我國城市軌道交通事業迅猛發展，各大一、二線城市已經籌劃甚至完成若干條城市軌道交通干線。隨著中國經濟的發展，城市人口的逐漸增多，城市生活節奏的加快，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，施工組織較復雜。大直徑SMW工法樁作為新興支護措施，其自身特性對于地鐵施工的適應性，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雜，尺寸較大，往往需要占據整個城市干道。但因城市管線、房屋征遷的復雜性與滯后性。復雜路段車站往往需要分段分部進行施工，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件，成為隔離結構的首選。附屬結構因埋深較淺，土體側壓力較小，SMW工法樁也是其圍護結構的首選。SMW工法樁與傳統圍護結構相比成本方面較一般的圍護樁施工節省了鉆孔灌注樁和攪拌樁兩個項目，增加一項型鋼租賃費用，成本降低大約19％。進度方面節省了鉆孔灌注樁的全部施工時間，工期比常規縮短將近60％。安全方面與常規施工方法一樣，都能滿足施工安全需要。因無鉆孔灌注樁的施工，減少了對周圍環境和施工場地的污染，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。該樁型施工時對周圍土體幾乎不存在擠壓作用，對周圍建筑及管線的安全極為有利，對施工操作面要求也很低（不需設置鋼筋加工場地）。該樁型的種種優點都決定了其在將來地鐵施工中的廣泛應用的前景。

實踐證明，SMW工法樁具有構造簡單、止水性能好、工期短、工程造價低、環境污染小等優點，目前已經在地鐵市場得到廣發應用，未來具有廣闊的發展前景。

[1]湖北省工程勘察院編制的巖土工程勘察報告,2013

[2]《型鋼水泥攪拌墻技術規程》（DGJ08-116-2005）

[3]《基坑工程技術規范》（DGJ08-61-2010）