SMW工法樁在地鐵車站主體圍護結構施工中的應用分析

張礦泉

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 項目概述

某地鐵車站位于某A區地塊內，地塊南側接陽澄湖，其他側均被黃埭蕩及其支流環繞，車站為地下2層設計，車站近正交下穿規劃道路延長線。車站長度為209 m，標準段寬度為19.7 m，站臺寬度為11 m，采用2層雙跨框架結構。有效站臺中心里程處底板埋深約為11.76 m。車站現狀場地坡度起伏較大，場地標高為1~3.3 m，現狀水塘塘底標高為-0.3~-3.4 m，塘底淤泥約0.3 m，車站上方道路規劃標高為3.43 m，無管線及建構筑物。車站總圖如圖1所示。

圖1 車站總圖

2 地質及水文條件

擬建場地屬太湖沖湖積平原，地基土均為第四系松散沉積物?；娱_挖范圍內土層分布主要為：①3素填土、③1黏土、③2粉質黏土、③3粉土、④1粉質黏土、⑤1粉質黏土；車站底板位于⑤1粉質黏土層。

微承壓水主要埋藏于③3黏質粉土層中，該含水層在本工點均有分布，富水性為一般~中等，其補給來源主要為上部潛水的垂直入滲及周圍河（湖）水網的側向補給、鄰區的側向補給。其排泄方式主要以向周圍河（湖）水網的側向徑流或對深層地下水的越流為主[1]。承壓水上段主要埋藏于⑦2黏質粉土夾粉砂層中，該含水層在本工點均有分布，富水性中等，其補給來源主要為側向徑流補給，其排泄方式主要以側向徑流及對深層地下水的越流補給為主。

土層物理力學指標見表1。

表1 土層物理力學指標

3 基坑圍護方案

根據場地標高，車站底板埋深約15 m，比一般車站淺約1~2 m，車站周邊較空曠，車站主體采用常規地下連續墻較浪費，且車站兩端均位于現狀池塘內，圍護施工前需先將池塘回填。結合此現場情況，本站主體圍護結構采用放坡加SWM工法樁，利用放坡開挖的土方回填池塘，同時，降低場平標高。經過方案深化研究，放坡開挖3 m，將表層土外運，剩下土方回填池塘。此時，車站標準段基坑深度約12 m。車站標準段圍護橫剖面如圖2所示。

圖2 車站標準段圍護橫剖面（單位：mm）

車站圍護墻體采用樁徑為φ850 mm的三軸水泥土攪拌SMV工法樁，其中心間距為600 mm，內插700 mm×300 mm×13 mm×24 mm H型鋼；采用一道800 mm×1 000 mm的混凝土支撐加一道φ800 mm、壁厚為16 mm的鋼支撐及一道φ609 mm、壁厚為16mm的鋼支撐換撐，考慮回筑階段第一道支撐與換撐間距過大，冠梁下壓1.8 m；混凝土支撐間距約9 m，鋼支撐間距約3 m，混凝土支撐與鋼支撐豎向間距約5 m，鋼支撐距離坑底凈距約4 m。使用階段，車站覆土僅2.4 m，抗浮不滿足要求，車站增設抗拔樁抗浮。

根據詳勘地勘資料，經計算，端頭井段抗突涌系數為0.84＜1.1（抗突涌安全系數），需設置降壓井，需降承壓水水頭約7.5 m；標準段計算得抗突涌系數為0.96＜1.1，需設置降壓井，需降承壓水水頭約4 m。車站共設置14口疏干降水井，沿車站縱向交錯布置，基坑開挖前20 d，應采用內井點對坑底進行預降水、疏干，以加固坑內土體，基坑開挖時，坑內的疏干井應全部開放，必須保證降水效果，墻外設置適量水位監測孔，以監測墻體內降水對墻外水位的影響，防止因墻內降水導致墻外地基土沉降?；咏邓疃葢刂圃诳拥滓韵? m，同時，基坑周圍上部應做好排水工作，防止雨水流入基坑，基坑頂部設置截水溝，地表裂縫處應予封堵，注意排走地勢低凹處的集水，防止地表水流入基坑內和沖刷基坑；基坑內設置排水溝，及時排除滲水[2]。

4 施工中的問題及解決方法

4.1 冠梁及擋土墻墻縫漏水問題

本站采用放坡開挖，場地標高已降低3 m，冠梁施工時，為減小與鋼換撐之間的間距，下壓1.8 m，導致微承壓水層頂板距離冠梁底不足0.5 m，且冠梁與攪拌樁、擋土墻與冠梁之間均存在施工縫，施工過程中滲透水不停，并通過這2處縫隙滲入基坑內。現場采用導流管將水引入基坑內，匯聚后用泵抽排。

4.2 H型鋼插入

由于冠梁下壓1.8 m，H型鋼吊裝施工，H型鋼定位卡易偏離中心線，垂直度較難控制，且H型鋼樁位易出現偏差，下插過程中始終使用經緯儀或線錘控制H型鋼垂直度；在冠梁澆筑前，必須采用塑料泡沫或油毛氈對型鋼圈梁部分型鋼進行包裹，以防止混凝土與型鋼直接接觸；在內部結構澆筑前，派專人對型鋼進行檢查，確認型鋼上無影響型鋼拔除的物件并對減摩劑脫落部分重新涂刷減摩劑。

4.3 冠梁侵入主體側墻

冠梁沿圍護樁中心線對稱設置，侵入主體側墻約12 cm，實際施工時，將冠梁調整為平齊側墻，保持冠梁寬度不變。

4.4 混凝土支撐與H型鋼位置沖突

施工過程中發現，混凝土支撐鋼筋與H型鋼沖突，現場將混凝土支撐位置適當調整，避開H型鋼。

4.5 拔樁施工對車站主體側墻損害

H型鋼相對車站側墻存在一定的傾斜角度，其在進行拔除作業時，對側墻存在水平方向力的沖擊，會對側墻造成損傷，增加了側墻裂縫出現的概率。通過調查，相對采用地下連續墻造成的車站裂縫，采用工法樁造成的車站側墻裂縫普遍要多。

5 基坑施工變形監測

監測環節是控制工程施工階段風險的一個重要環節，但往往容易出現監測項目未能滿足實際工況、不重視監測數據、不按照監測意見進行調整的現象發生，給基坑的穩定安全帶來了極大安全隱患。因而本項目在監測方面提請專家組進行論證，針對項目特有情況，施工過程中，要求各家參建方保護好監測點位，不得對其進行破壞?，F場根據施工工況及時調整監測頻率，監測數據需每日上報市安監部門以及現場項目組，定期對監測情況進行溝通。對可能出現速率報警和累計報警的點位進行重點觀測，分析隱患發生的原因并采取措施排除風險，確保施工各階段處于可控狀態，并保證監測工作不流于形式。車站施工監測如圖3所示。

圖3 車站施工監測圖

沉降監測點數據正常，測斜監測點數據正常，水平位移監測點數據正常，支撐軸力監測點數據正常。綜合監測數據成果、周邊環境、基坑現場巡視情況，監測數據正常，基坑處于安全穩定狀態。

6 建議

1）對于后續采用SMW工法樁圍護的車站，建議圍護樁外放約1 m，圍護樁及側墻中間采用黏土或灰土回填壓實，以降低H型鋼拔除對側墻的影響。

2）圍護樁建議平地面設置，避免地下水從冠梁底縫隙滲入基坑，影響基坑安全。

3）對于車站主體采用SMW工法樁，建議冠梁高度適當靠近頂板與側墻相接處施工縫，避免冠梁位于負1層中部，為避免后期拔樁困難多設置一道施工縫，增加后續側墻漏水通道。

7 結語

綜上所述，SMW工法樁作為基坑圍護工法之一，盡管在應用中還存在各種問題和值得關注的焦點，但是在滿足工程技術要求的前提下，選用SMW工法作為圍護結構具有地下連續墻和鉆孔灌注樁加隔水帷幕作為圍護結構不可比擬的優勢。因此，在實際工程中，經過技術經濟論證后，可優先選用SMW工法作為圍護結構。