型鋼水泥土攪拌墻在綜合管廊基坑的應用

陳文明

（廣州市市政工程設計研究總院，廣東 廣州 510060）

0 引言

綜合管廊把市政管線中電力、熱力、通信、燃氣、輸水等各種管線集于一體，方便管線圍護并降低事故，提高地下空間的利用率，得到了越來越廣泛的應用。隨著入廊管線數量及種類增多，綜合管廊的斷面及埋深也隨之增大加深，加上綜合管廊長度較長，明挖基坑支護費用巨大，迫切需要一種經濟高效的支護方式。綜合各種因素分析，型鋼水泥土攪拌墻是綜合管廊基坑理想的支護方式之一。

型鋼水泥土攪拌墻，簡稱SMW工法樁（Soil Mixed Wall），在連續套接的三軸水泥土攪拌樁插入型鋼形成的復合擋土隔水結構。該支護結構具有造價節約、工期短、隔水性強、對周邊環境影響小等特點。型鋼水泥土攪拌墻圍護結構在永久結構完成后，可以將H型鋼從水泥土攪拌樁中拔出，達到回收和再次利用的目的，節約社會資源，避免圍護體在地下結構施工完畢后永久留于地下，成為地下障礙物[1-4]。

1 工程概況

昆明市某綜合管廊全長約3.5 km，沿全線道路東側綠化帶下方布置，標準段采用鋼筋混凝土單箱型雙室結構，分為綜合艙（中水、給水及電信管線）和電力艙（10 kV、110 kV電力管線）。綜合管廊沿線設有投料口、出倉口、管溝交叉口、通風口及逃生口、檢修人員出入口等。綜合管廊基坑寬6.9～8.3 m，基坑深度約 6～14 m。

2 地質條件

根據地質調查以及鉆探資料，場地主要由雜填土、泥炭質土、粉質黏土、黏土組成（見表1）。泥炭質土屬于高壓縮性軟弱土層，在荷載作用下易產生固結沉降，承載力低，工程性質差。

表1 巖土物理力學參數表

擬建地段所處區域地震活動較為頻繁，區內有普渡河-滇池斷裂分支通過，呈南北向，為活動斷裂，但由于該地段松散地層覆蓋厚度較大，對工程的影響不大。根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）場區的抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20g，設計地震分組為第三組。

3 基坑設計方案

3.1 基坑支護設計方案

根據本基坑工程所處地質情況、基坑深度、工期、造價等因素，采用SMW工法樁（Φ850@600 mm三軸攪拌樁內插HW700×300×13×24型鋼（插一跳一））+內支撐支護，基坑安全等級為二級，基坑支護設計見表2、圖1。

表2 基坑支護設計一覽表

圖1 基坑支護示意圖（單位:m）

3.2 基坑計算

根據地質資料，選取具有代表性的斷面進行驗算。

計算模式：基坑底上部主動側按朗肯土壓力進行計算，并在被動側計算一組彈性支撐。

計算水位線：地面以下1 m。

地面荷載：施工荷載q1=20 kPa。基坑設計計算見表3。

3.3 坑底加固設計

綜合管廊基坑底位于深厚泥炭質土時采用Φ850@600 mm三軸攪拌樁滿堂加固，加固深度3 m。

4 施工技術要求

4.1 支護樁開挖施工技術要求:

SMW工法樁施工前先測量放線，開挖溝槽，采用套接一孔法方式施工，四噴四攪工藝。施工前，應通過成樁試驗確定攪拌下沉和提升速度、水泥漿液水灰比、噴漿壓力等工藝參數和成樁工藝。施工順序見圖2。

圖2 三軸攪拌樁施工順序示意圖

（1）水泥土配合比

根據SMW工法的特點，水泥土配比的技術要求如下：

設計合理的水泥漿液及水灰比，使其確保水泥土強度的同時，在插入型鋼時，盡量使型鋼靠自重插入。若型鋼靠自重仍不能順利到位，則略微施加外力，使型鋼插入到規定位置。

水泥摻入比的設計，必須確保水泥土強度，降低土體置換率，減輕施工時環境的擾動影響。

水泥土和涂有隔離層的型鋼具有良好的握箍力，確保水泥土和型鋼發揮復合效應，起到共同止水擋土的效果，并創造良好的型鋼上拔回收條件，即在上拔型鋼時隔離涂層易損壞，產生一定的隔離層間隙。

表3 基坑設計計算一覽表

水泥摻量不小于25%，28 d無側限抗壓強度不小于1 MPa。

（2）制備水泥漿液及漿液注入

在施工現場搭建拌漿施工平臺，平臺附近搭建水泥庫，在開機前按要求進行水泥漿液的攪制。將配制好的水泥漿送入貯漿桶內備用。水泥漿配制好后，停滯時間不超過2 h，搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不超過10 h。注漿時通過2臺注漿泵2條管路同Y型接頭從口混合注入。注漿壓力：0.8～1.5 MPa。

（3）鉆進攪拌

三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度，噴漿下沉速度宜控制在0.5～1 m/min，提升速度宜控制在1～2 m/min。圍護樁全長采用四噴四攪方式，尤其注意在泥炭土層及上下一段好土范圍，通過好土與泥炭土混合改良泥炭土；在樁底部分重復攪拌注漿，停留1 min左右，并做好原始記錄。三軸攪拌樁鉆進到設計嵌固深度后，應多鉆進不少于50 cm深度，以保證型鋼底處的樁身質量。

（4）清洗、移位

將集料斗中加入適量清水，開啟灰漿泵，清洗壓漿管道及其它所用機具，然后移位再進行下一根樁的施工。

（5）施工冷縫處理

施工過程中一旦出現冷縫則采取在冷縫處圍護樁外側補攪素樁方案。在圍護樁達到一定強度后進行補樁，以防偏鉆，保證補樁效果，素樁與圍護樁搭接厚度約10cm。

（6）涂刷減摩劑

清除型鋼表面的污垢及鐵銹。

減摩劑必須用電熱棒加熱至完全熔化，用攪棒攪拌時感覺厚薄均勻，才能涂敷于型鋼上，否則涂層不均勻，易剝落。

如遇雨天，型鋼表面潮濕，先用抹布擦干其表面后涂刷減摩劑。不可以在潮濕表面上直接涂刷，否則將剝落。

如型鋼在表面鐵銹清除后不立即涂減摩劑，必須在以后涂料施工前抹去表面灰塵。

型鋼表面涂上涂層后，一旦發現涂層開裂、剝落，必須將其鏟除，重新涂刷減摩劑。

澆筑連接梁時，埋設在梁中的型鋼部分必須用10 mm厚泡沫塑料片包裹好。使型鋼與混凝土隔離良好，以利型鋼拔除。

（7）插入型鋼

三軸水泥攪拌樁施工完畢后，吊機應立即就位，準備吊放型鋼，插入前應檢查其平整度和接頭焊縫質量。型鋼使用前，在距其頂端25 cm處開一個中心圓孔，孔徑約8 cm，并在此處型鋼兩面加焊兩塊各厚2 cm的加強板，其規格為400 mm×400 mm，中心開孔與型鋼上孔對齊。

型鋼插入水泥土部分均勻涂刷減摩劑。

安裝好吊具及固定鉤，然后用吊機起吊型鋼，用線錘校核其垂直度。

在溝槽定位型鋼上設型鋼定位模具，固定插入型鋼平面位置，型鋼定位模具必須牢固、水平，而后將型鋼底部中心對正樁位中心并沿定位模具徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內，采用線錘控制垂直度。

型鋼下插至設計深度后，用槽鋼穿過吊筋將其擱置在定位型鋼上，待水泥土攪拌樁達到一定硬化時間后，將吊筋及溝槽定位型鋼撤除。

若型鋼插放達不到設計標高時，則重復提升下插使其達到設計標高，此過程中始終用線錘跟蹤控制型鋼垂直度。

型鋼插入左右誤差不得大于30 mm，宜插在靠近基坑一側，垂直度偏差不得大于1/150，底標高誤差不得大于200 mm。

（8）型鋼拔除

型鋼撥出后留下的主隙應及時注漿填充，并應編制包括漿液配比、注漿工藝、拔除順序等內容的專項方案。主體結構施作完畢且恢復地面后，開始拔除型鋼，采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反力梁，起拔回收型鋼。

4.2 施工注意事項

（1）施工前結合工程場地的情況、施工作業內容、設計文件要求等，提出本工程的安全風險源，制定有針對性的施工安全專項方案及作業指導書，在組織架構、施工方案、工藝流程、監管機制、應急預案等方面，提出相應措施及管理細則，交監理及有關安監部門審批備案，經批準后方可施工，并在實施中切實遵照執行。

（2）在基坑圍護和結構施工過程中，施工對地層產生的擾動，基坑內外地基土應力的重分布，有可能會引起圍護結構、地表及附近建筑物的變形或沉陷，危及基坑。因此必須制定詳細的專項監測方案，并根據監測成果，及時反饋信息在支護和結構施工、基坑的開挖、降水的過程中，并以此指導施工,以確保建（構）筑物及作業人員、居民的安全。

（3）基坑開挖時，應對基坑支護結構做好結構變形監測，并實行動態信息化管理。

5 結語

本工程采用SMW工法樁（850@600mm三軸攪拌樁內插HW700×300×13×24型鋼）+內支撐支護，滿足基坑支護安全要求，工期短，造價節約，取得了很好的效果。在提倡建設節約型社會，實現可持續發展的今天，推廣應用該工法更加具有現實意義。

[1]JGJ 120-2012,建筑基坑支護技術規程[S].

[2]JGJ/T 199-2010,型鋼水泥土攪拌墻技術規程[S].

[3]中國土木工程學會土力學及巖土工程分會.深基坑支護技術指南[M].北京:中國建筑工業出版社,2012.

[4]劉國彬,王衛東,等.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.