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浅析SMW工法桩在地铁施工中的应用秦利珍 中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 湖北省武汉市 430074摘 要：通过苏州地铁一号线出入段明挖区间施工的实践，研究了SMW工法桩的设计方法和施工工艺，得出了SMW工法桩有节约成本、缩短工期、减少对周围环境的影响等特点，得到了施工技术参数和施工过程中对质量控制应采取的技术措施，为今后类似工程施工提供技术资料。关键词：SMW工法桩 地铁 施工1 引言 SMW（Soil Mixing Wall）于1976年在日本问世，它是在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土止水结构1。上海M8线嫩江路车站采用SMW工法的工程实践，说明地铁车站全部采用SMW工法施工是可行的2。南京地铁一号线珠江路车站SMW工法的成功实践，创造了SMW工法在我国基坑工程应用中开挖深度最深的记录3。SMW工法具有以下特点4：施工效率高、工期短、造价低。日本已开发了46轴的钻机，一次成墙长度可达1.53m。它采用就地将原土加固一次成墙的方式施工，施工工艺简单，工期较短。在不回收型钢的前提下，其围护本身的费用仅为地下连续墙的70%，若考虑型钢的回收，费用可降到60%以下。环境污染少。对邻近土体扰动较小，可以大大降低邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害；泥浆污染、废土外运量少。止水效果好。由于钻杆推进与搅拌翼相间设置，钻掘和搅拌可以反复进行，从而使水泥强化剂与土体得到充分搅拌，墙体全长可以无接缝，其渗透系数约为10-710-8cm/s。大壁厚、大深度。目前搅拌桩的直径有650、850、1000mm三种，最大搅拌深度达65m。但目前国内多考虑安全因素，开挖深度大于15米的一般不用SMW工法桩作为围护结构，而以地下连续墙等方法作为围护结构。2 工程概况苏州轨道交通1号线工程第1标段出入段线工程位于苏州新区竹园路侧。出入段线根据不同的埋深采用盾构与明挖相结合的方案，根据本明挖段工程施工条件和第一标段施工安排，为满足出入段线盾构段施工要求，本次围护结构施工范围为右CLK0+200.000CLK0+260.000段。本段明挖区间主体结构根据线间距、埋深采用3跨箱形框架钢筋混凝土结构。明挖段施工场地开阔，基坑开挖深度范围内无重要建筑物。盾构工作井处基坑深度约14.98m，其余地段基坑深度11.212.5m。盾构井围护SMW工法桩由850600水泥土搅拌桩内插H型钢（密插）组成，桩长24.5m，共107根,H型钢长度24.3m。明挖主体段围护SMW工法桩由850600水泥土搅拌桩内插H型钢（隔一插一）组成，桩长19m，共81根，H型钢长度18.8m。内插H型钢规格为HN7003001324，材料为Q235钢，桩身采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20，水灰比为2.0，桩间搭接250mm。3 工程地质条件开挖层以粉质粘土为主，承压水埋深较深，对工程影响较小。4 SMW施工方法SMW工法的施工原理是利用多轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到围护和止水效果。施工工艺流程如图1所示：开挖导沟（构筑导墙）设置机架移动导轨SMW搅拌机定位插入型钢主体结构施工完毕并回填SMW搅拌机架设残土处理H型钢起拔型钢进场焊接成型报监理工程师H型钢涂隔离剂经纬仪或线锤测斜、纠偏H型钢回收制作试块搅拌、提升、喷浆H 型钢质检报监理工程师水泥材质检验报监理工程师水泥浆拌制图1 SMW工法施工2.1 施工顺序SMW工法施工顺序按下图，其中阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量。水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。施工中一般情况下采用单排挤压式连接方式进行施工，具体布置如图2单排挤压式搅拌桩施工顺序示意图所示：图2 单排挤压式搅拌桩施工顺序示意图对于围护墙转角处或有施工间断情况下采用跳槽式全套复搅式连接，具体布置如图3施工顺序示意图：图3 跳槽式全套复搅式搅拌桩施工顺序示意图2.2 搅拌速度及注浆控制（1）三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于0.5m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。详见图4。（2）制备水泥浆液及浆液注入在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为2.0，按水泥掺量20计算，每立方搅拌水泥土水泥用量为380kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为1.5Mpa 2.5 Mpa，以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28天抗压强度不小于1.0 Mpa。2.3 H型钢插入三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。起吊前在距H型钢顶端0.07m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用50t吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，必须确保垂直。在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制。根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在定位型钢上搁置槽钢，焊8吊筋控制H型钢顶标高，误差控制在5cm以内。待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。若H型钢插放达不到设计标高时，则采取振动锤辅助下沉，使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。若仍然无法达到设计标高，则提升后重新搅拌喷浆再下沉。2.4 H型钢回收为便于H型钢回收，将涂刷减摩剂后插入水泥土搅拌桩，结构强度达到设计要求后回填密实搅拌墙与主体结构缝隙后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H型钢。用0.5水灰比的水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙，减少对邻近建筑物及地下管线的影响。对于洞门所处位置，为加强安全系数，也可切割后永久埋入。5 水泥土搅拌桩施工质量控制（1）水泥土搅拌桩施工时应保持桩机底盘的水平和立柱导向架垂直，孔位放样误差小于5cm，钻孔深度误差小于+10cm，-5cm，桩身垂直度误差不大于1/200。（2）采用“二喷二搅”施工工艺，第一次喷浆量控制在60，第二次喷浆量控制在40；严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度。（3）土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和。（4）浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。（5）压浆阶段，若发现断浆和管道堵塞时，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等1020秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。（6）相邻两桩施工间隔不宜超过12h，施工过程中一旦超过12小时出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm左右。如图5所示。（7）H型钢不允许出现扭曲现象，插入时要保证其垂直度。对需要拔出回收的H型钢插入前须涂减摩剂，型钢拔出后应及时用水泥砂浆灌注密实。（8）每台班应抽查2根桩，每根桩做三组7.07cm7.07cm7.07cm试块，试样宜取自桩长不同深度3个点，试块制作好后进行编号、记录、养护，到28d龄期后送试验室做抗压强度试验。6 小结型钢水泥土搅拌墙在苏州轨道交通1号线出入段基坑围护施工中取得良好的经济和社会效果。它与地下连续墙相比，节约造价约20%。它抗渗性能较好，渗透系数达10-7cm/s，桩体刚度与灌注桩相近，弃土少，对周边环境污染少。但为便于型钢的回收，需要研制新型减摩剂，既要涂刷方便又要与H型钢表面的粘结力好，以便H型钢插入时涂抹层不破坏，起拔时能保证起拔夹具与H型钢咬接牢固，使H型钢顺利拔出。目前对于型钢水泥土搅拌墙的计算理论和计算方法还需要不断完善，对墙体本身的性能还缺乏了解和认识，如搅拌桩与型钢的共同作用受力机理、搅拌桩的实际强度的确定等还需进一步研究。参考文献1 DGJ08-116-2005，型钢水泥土搅拌墙技术规程S.2 徐子林.SMW工法在上海地铁车站中的应用J.特种结构，2004，21（4）：70-72. 3 孔德志，等.SMW工法在大型深基坑工程的应用J.建筑技术，2006，37（12）：910-912. 4 傅德明.SMW围护桩在上海地区的开发和应用J.江苏地质，2002，26（2）：101-105. 5 马洪建.SMW工法在天津地铁车站建