SMW工法樁在長江下穿隧道中的應用

王 飛

（華設設計集團股份有限公司， 南京 210014）

0 引言

SMW 工法樁是工程建設領域近年來比較多的施工方法，目前廣泛應用于深基坑圍護、城市下穿隧道的圍護結構，具有對周邊環境影響小，防水性好，施工不擾動鄰近土體，施工工期短，施工簡便、成本較低且能有效的止水等諸多優點。本文依托南京市建寧西路過江通道工程實例，介紹了SMW 工法樁在長江下穿隧道圍護結構中的應用，分析了施工工藝及施工過程的注意事項并確定了相關技術參數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目起于江北新區興浦路與江北大道交叉處，路線全長約6801 米，其中隧道段長約3550 米。SMW 工法樁施工段落主要在長江隧道江北盾構始發井及整體始發明挖段土建工程、風井和出入口工程(含配套市政設施工程)的施工、洞口變電所、雨水泵房的施工；左線盾構段、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

地質情況從上而下依次為①1 雜填土、①2 素填土、②1 粉質黏土、②2淤泥質粉質黏土、②3 粉砂、④d1 細砂、④d3 礫砂、④e2 卵石、⑦1 強風化粉砂質泥巖⑦2 中風化粉砂質泥巖⑦3強風化含礫砂巖、⑦4 中風化含礫砂巖、⑧1 強風化白云巖（斷層破碎帶）、⑧2 中風化白云巖。本工程始發井及明挖段地層主要以粉質粘土、粉砂、淤泥質粉質粘土為主。

1.3 水文地質

據區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 層細砂、④d11 層粉、細砂、④d21 層中砂、④d31 層粗砂、礫砂、④e11～2 層圓礫、④e21～2 層卵石中，其沉積物多呈上細下粗，透水性、賦水性均較好。上覆地層②2b4 層淤泥質粉質黏土、②2b3～4 淤泥質粉質黏土夾粉土、粉砂、②3b3～4 粉質黏土，垂向滲透性差，與本層位滲透性差相差極大，可等同于相對隔水層。致使本層地下水具承壓性。

2 施工部位及型式

依據設計圖紙及現場施工條件，泵房、排煙道及工作井附屬圍護結構采用SMW 工法樁，主要以φ850@600 型式布置。除工作井附屬結構采用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 工作井附屬結構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 工作井附屬結構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 施工技術要求

通過場外試樁確定了相關技術參數：采用普通硅酸P.O42.5 級水泥，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，實樁下沉速度0.5m/min，提升速度1m/min，內插H 型鋼在成樁后2-4h 內插畢，相鄰兩樁施工間隔不得超過12 小時。

4 施工工藝流程及方法

采用跳槽式雙孔全套復攪連接，“兩攪兩噴”施工工藝；在正式開始施工前，對施工場地進行平整，對施工便道進行混凝土硬化，以便履帶吊及三軸攪拌樁機的行走。施工工藝流程為：場地平整，清除地下障礙物→場外試樁→測量放樣→導槽施工→樁機就位→機械攪拌、噴漿、下沉→機械攪拌、

圖5-1 跳槽式連接示意圖

4.1 測量放線

按照設計圖紙的樁位坐標通過提供的坐標基準點將基準點高程引測到永久固定點和臨時點位方便后續點位的放樣。對需要施工的工法樁點位進行施工放樣，放樣定線后儀器設備進場進行攪拌施工。

4.2 導槽開挖

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

4.3 樁機就位

樁機進場后應進行垂直度校正，每次施工前還應當調節鉆桿，確保鉆桿垂直度滿足規范誤差允許范圍。將樁機移至需要施工的樁位上，將樁尖對準施工樁位，確保樁位偏差符合設計要求。

4.4 配制水泥漿

a.接照設計要求給定最小摻入量并結合三軸攪拌樁試樁總結出的（SMW工法樁樁徑、水泥摻量、抗壓強度及滲透系數等與三軸攪拌樁一致）的摻入量、確定最終的水灰比，配置漿液時首先將計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，加入等比例水進行攪拌配制漿液，每缸水泥漿液的攪拌時間不得小于3 分鐘且不能長于2 小時，采用兩次攪拌的方法，并根據現場實際情況隨制隨用，因其他原因導致水泥漿液攪拌超過2 小時的應當廢棄。

b.三軸水泥攪拌樁應按設計的速率進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。每次提升至距離設計樁頂標高50cm 處關閉水泥漿泵停止注入水泥；已相同的速率重復攪拌下沉并同步注入水泥漿直至達到設計標高。

4.5 H 型鋼插入

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

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確定位后徐徐垂直的插入水泥土攪拌樁體內。

c.按照設計高程要求，在型鋼插入點位附件架設水準儀，測量插入水泥攪拌樁體內的H 型鋼頂標高的，確保其頂標高偏差在±50mm 范圍內，其平面位置不得大于50mm，轉角允許誤差為3°。

d.水泥土攪拌樁達到一定強度后，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計高程時，采用機械振動錘從其頂部不斷的擊振使其插到設計標高，在擊振的過程中隨時測量其平面位置及傾斜度確保其各項指標滿足設計要求。

4.6 刷涂減阻劑

由于插入水泥攪拌樁體內的H 型鋼是需要回收的，固在H 型鋼進場檢驗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。當基坑主體結構強度達到設計要求后便可對H 型鋼進行拔起回收。

4.7 型鋼回收及孔隙填充

待地下主體結構完成并達到設計強度后，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，及時使用水泥漿填充拔除后孔隙。

5 成樁過程中重點問題及處理方法

重點問題 發生原因 處理方法 預攪下沉困難，電流值高、電機跳閘 ①電壓偏低 ②土質較硬，阻力太大 ③遇到大塊石頭或者樹根等障礙物。 ①調高電壓 ②邊輸入漿液邊攪拌鉆進 ③開挖排出障礙 攪拌機下沉不到預定深度，單電流不高 ①土質太黏，攪拌機自重不夠。 ①增加攪拌機自重或者加設反壓 裝置，或邊輸入漿液邊攪拌鉆

進 噴漿未提升到設計標高集料 灌中剩漿過多 ①后臺投料不準 ②灰漿泵磨損露漿 ③灰漿泵輸漿量增大。 ①重新標定投料量 ②檢修灰漿泵 ③重新標定灰漿泵輸漿量 噴漿提升到設計頂面標高集料灌中漿液已空 ①后臺投料不準 ②輸漿管路部分堵塞。 ①重新標定拌漿用水量，清洗輸漿管路。 輸漿管堵塞，爆裂 ①輸漿管內有漿液硬結塊 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

6 施工中的注意事項

6.1 設備控制保障

施工前對攪拌樁機進行維護保養，檢查攪拌器、注漿泵運行是否正常，盡量減少施工過程中由于設備故障而造成質量問題。水泥攪拌樁機應保持水平穩定，其樁體垂直度需達到規范要求，定期用檢測儀器校正樁機的垂直度，利用樁機內水平、垂直儀表校核樁機水平傾斜度。

6.2 材料控制

購買水泥時選擇信譽、質量較好的水泥廠家，并讓其提供水泥出廠質量證明書（合格證）及出廠檢驗報告等資料,嚴禁使用過期水泥、受潮水泥。

6.3 工藝過程控制

a.水泥攪拌樁開鉆之前應檢查管道有無堵塞現象，水泥有無受潮結塊，施工機具能否正常運轉。

b.施工時樁機應準確定位，避免因位置偏差而重復施工或返工。施工測量人員應在打樁前按照設計圖紙給出的點位放出相應的樁位其平面允許誤差≤5cm。

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

d.現場施工中不得隨意更改確定好的水泥攪拌樁配合比，如確實因為地質或其他原因確實需要調整配合比，必須報監理批準后按照監理同意的配合比進行施工。

e.現場技術員應根據設計要求記錄每根樁的樁號、鉆孔開始、結束時間、每日天氣情況；每根樁的配合比、鉆機下沉及提升速度、鉆進深度、每延米的噴漿量、停漿標高及重復攪深度。

f.關注基坑開挖時是否出現滲漏水現象，如出現滲漏水，查明原因并及時對其進行處理。

7 結語

本過江隧道項目，下穿長江漫灘，工程地質復雜為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整確定出合適的施工技術參數、施工工藝方法及對施工中出現問題的處理方法總結為同類工程項目提供參考。