地鐵車站SMW工法樁支撐體系的施工技術

沈 亮

（中鐵十九局集團有限公司，北京 100176）

1 工程概況

某地鐵車站工程采用地下二層三跨箱形結構，島式站臺，站臺寬12 m。車站總長210.2 m，南北端共設風道、風井4處，基坑深度14.49～14.97 m。車站近期頂部覆土0.75～1.0 m，主體結構、風道及出入口三大部分均以明挖順作法施工。車站主體施工采用明挖順作法，主體基坑深度14.5～15 m，設置Φ850 mm×600 mm水泥土三軸攪拌樁（內插HN700 mm×300 mm型鋼），構成圍護結構，基坑土層由上往下依次為填土、黏質粉土、砂質粉土、粉砂夾砂質粉土、黏質粉土等。工程所在區域地下水下部孔隙承壓水（含水介質為6-2層粉砂、6-3圓礫），承壓水對基坑的開挖基本無影響。

2 SMW工法樁施工技術分析

2.1 水灰比的設定

水泥漿液的水灰比宜控制在1.3～2.0，水灰比根據工程地層確定為1.8，樁體水泥參量宜控制在20%～25%，水泥可采用復合或普通硅酸鹽水泥。

2.2 施工方法及成樁順序

一次成樁和復攪成樁是兩種較為典型的方法，各自的成樁順序如圖1所示。

圖1 成樁順序

為保證樁間咬合穩定，相鄰兩幅的端部單樁重疊套打，以跳打的方式為宜，此舉可較好地避免樁身傾斜現象。立足于現場施工條件以及工程質量要求，選擇的是ZKD85-3三軸攪拌機，在使用前檢驗其性能。

按流程將各項工作落實到位，最終鉆進成樁：

（1）樁位放樣：以設計圖紙為準，精準測放樁位，將誤差控制在50 mm以內，同時在導溝上用紅油漆予以標記。

（2）設定位型鋼：選用2根長度為2.5 m的200 mm×200 mm定位型鋼，將其垂直溝槽方向布設；選用2根長為8～12 m的300 mm×300 mm定位型鋼，將其沿著平行溝槽的方向布設；轉角處設H形鋼，與圍護中心呈45°；設置型鋼定位卡，利用該裝置切實提高型鋼定位的精準性。

（3）樁機就位：以設計要求為準，移動攪拌樁機，使其精準就位后再調整樁架的垂直度。后續，用經緯儀加強測量（原則上應做到每天一次，具體可根據實際情況適當加大檢測頻率）。樁機就位后復核，確保偏差被控制在2 cm以內，否則需繼續調整，直至在許可范圍內。

（4）樁機垂直度校正：在樁架處焊接Φ10 cm鐵圈，在10 m處懸掛鉛錘，利用經緯儀測定鉆桿的垂直度，誤差需在1%以內，此時鉛錘正好通過鐵圈中心[1]。

（5）樁長控制：在鉆桿上設置標記，作為樁長控制工作中的參照基準；若樁長發生變化，則清除該舊標志，并在指定位置增設新標記，按此方法有序施工，靈活控制樁長。

2.3 鉆進攪拌及噴漿的參數控制

攪拌機鉆桿逐步下沉，所處位置為設計樁頂標高處時，用灰漿泵注漿，隨注漿量的持續增加，待漿液到達攪拌頭時，勻速下沉攪拌頭（速度為1 m/min），注漿的同時攪拌、下沉，使水泥漿與原地基土均勻混合。

鉆掘攪拌機下沉到位后，適當向上提升10 cm，進一步利用灰漿泵注漿，期間同步旋轉攪拌鉆頭，整個過程不可中斷。根據前期設計要求，按特定的速度提升鉆掘攪拌機，同時利用滿足行業要求且經過檢驗的監測儀器做實時測量與記錄，得到噴漿量、攪拌深度的具體值。無論在鉆桿下沉還是提升階段，均適當注入水泥漿液。

土體與水泥漿需均勻混合，考慮到此方面的要求，重復上下攪拌，但需適當保留部分漿液，其在下一次上提復攪時灌入。按前述方法操作后，制得質地均勻、結構完整的水泥土攪拌樁。成樁施工中的控制指標較多，需根據要求及時檢測與調整，SMW樁主要技術參數具體見表1。

表1 SMW樁主要技術參數

2.4 型鋼插入

型鋼表面平整度需在1‰以內，對接采用內菱形接樁法，在菱形的各角（共4個）預留Φ10 mm小孔。在正式插入前，向型鋼均勻涂抹減摩劑，此材料可以減小摩擦力，以免型鋼難以高效回收。水泥攪拌樁成型后，利用汽車吊機吊裝型鋼，及時檢測并調整型鋼的姿態，使其底部中心對準樁位中心，再以較慢且勻速的狀態下放，將其有效插至樁體內，為保證樁體的垂直度，此過程中利用線錘控制，隨后用經緯儀校核。在定位型鋼處設高程控制點，設吊筋，用于精準控制型鋼頂部高程，確保實測值與設計值的誤差在±5 cm以內。經前述的調整后，用雙頭F形卡固定，以免在后續施工中對該樁體造成擾動性影響[2]。

2.5 型鋼回收

地下主體結構施作結束后，測定其強度，滿足要求后，在汽車吊機的配合下起拔回收型鋼。

3 土方開挖及鋼支撐的設置

3.1 土方開挖

工法樁架設支撐設置1.2×1.5 m的圍檁，基坑上部1.5～2.0 m摘帽土方由SK330型挖機開挖，在現場配備運輸車輛，由其運輸開挖產生的土方。安排專員清理冠梁處的多余土方，立模并澆筑混凝土，由此形成冠梁結構：一至二層開挖所用設備為SK330型大挖機和SK135型小挖機；三至五層則將SK330型大挖機調整為SK230型加長臂挖機，利用自卸車運輸，其他設備不變。

各斷面的開挖遵循的是自上而下的順序，共分為5個步驟，具體如下：①第一步，施作SMW圍護樁及樁頂冠梁，待此類結構成型且無質量問題后，組織開挖作業，直至第一道鋼圍檁下0.3 m處為止；②第二步，開挖至第二道鋼圍檁下0.3 m處；③第三步，開挖至第三道鋼圍檁下0.3 m處；④第四步，開挖至第四道鋼圍檁下0.3 m處；⑤第五步，人工開挖，直至到達基坑底部位置為止，若滿足要求則設置混凝土墊層。

需注意的是：在第一步至第四步的開挖施工中，每完成一步的開挖后均設置一道鋼支撐，由此共形成4道鋼支撐結構；土方開挖期間加強對高度的檢測與控制，使用水準儀或全站儀復核，開挖要重點關注拐角點滲漏水。

3.2 鋼支撐的設置

鋼支撐施工是開挖階段的重點工作內容，每層土方開挖至圍檁下30 cm時，隨即設置鋼圍檁，將鋼管支撐和鋼系梁架設到位。按照“基坑開挖→設置腰梁→吊裝鋼支撐→施加預應力→固定活動端楔頂”的順序施工鋼支撐。

隨土層開挖進程的持續推進，待其到達設計的鋼圍檁架設位置后，全面清理分布在圍護結構處多余的水泥土，保證型鋼維持潔凈的狀態；此后，焊接牛腿支撐架，設置鋼圍檁；受結構尺寸、施工工藝等方面的影響，鋼圍檁與圍護結構間存在空隙，采用C30細石混凝土的方法填充，保證結構間的連接穩定性。車站主體鋼支撐的尺寸不盡相同，最大長度20.4 m，重量4.8 t，經拼裝后構成鋼支撐結構，成型后若滿足質量利用汽車吊吊裝，確保鋼支撐可以穩定在鋼圍檁上，若無誤則對端部采取固定措施[3]。

鋼支撐固定工作落實到位后，將2臺液壓千斤頂布設在活動端支撐兩側，兩者同步作業，對稱逐級施加預應力，期間加強檢測與控制，保證施加預應力的精準性，滿足要求后利用鋼楔鎖定支撐，起到加固支撐的效果。按照與標準段相同的方法架設斜支撐，前期施工中已經在圍護結構內部插入工字鋼，此時于該工字鋼處焊接端面與三角鋼板撐座（此裝置與斜支撐軸線保持垂直的位置關系），進而切實增強結構的強度，以免其在后續的施工中出現失穩現象。

4 監測結果分析

圍繞圍護結構、鋼支撐兩處的監測結果展開分析，水平位移曲線如圖2所示。

圖2 SMW樁水平位移

基坑開挖過程中，土體的位移量增加，最大位移的深度隨之增加，并在基坑開挖到設計位置后產生最大的土體變形量；在后續的底板施工中，變形逐步趨穩。可以發現，土體最大位移發生在12 m左右，其對應的是第4層支撐和底板間，達到28 mm，但滿足要求（≤30 mm），因此在許可范圍內，達到一級基坑的標準。

5 結語

綜上所述，SMW工法樁在地鐵車站施工中具有多重應用優勢，是一種兼顧安全、質量、效率等多重要求的良好方法，有利于創設優質的施工環境，以便后續建設工作的高效開展。以地鐵車站工程實例為背景，對SMW工法樁支撐體系所涵蓋的關鍵技術展開探討，希望所提的內容可作為類似工程的參考。