"SMW"工法在天津地鐵一號線洪湖里車站基坑圍護(hù)中的應(yīng)用
【摘 要】 ”SMW”工法是在水泥土攪拌樁內(nèi)插入H型鋼或其他種類的勁性材料，從而增加水泥土樁抗彎、抗剪能力．并具備較好的抗?jié)B能力的基坑圍護(hù)施工方法。最早日本開發(fā)成功，近年來我國逐漸在基坑維護(hù)型式中開始應(yīng)用。“SMW”工法在上海地鐵、南京地鐵工程基坑的圍護(hù)中褥到廣泛應(yīng)用。由于此類工法施工周期短，工程造價(jià)低、抗?jié)B能力較強(qiáng)，增加了施工期間對周圍環(huán)境擠土的影響，在6—10m基坑圍護(hù)中具備較優(yōu)的技術(shù)優(yōu)勢。天津市地鐵一號線圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中首次實(shí)踐“SMW'’工法，本文就是這次實(shí)踐的分析總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】基坑圍護(hù)體系 “SMW” 工法 基坑變形
1 工程概況
1.1 工程概況
天津市地鐵一號線洪湖里車站工程全長175.3m，結(jié)構(gòu)形式：南端單層框架結(jié)構(gòu)66m，北端雙層框架結(jié)構(gòu)109．3m。設(shè)四個(gè)出入口及南北風(fēng)道，車站主體基坑圍護(hù)體系采用鉆孔灌注樁加水泥土攪拌樁組合式排樁支護(hù)體系，出入口采用重力式攪拌樁擋土墻支護(hù)，三號出入口試用“SMW”工法施工。
1．2 地質(zhì)條件及地層情況
本段地層主要為第四系全新人工填土(Qh)，上部陸相層(Qh3)，第一海相層(Qh2），中上部陸相層(Qh)及更新統(tǒng)交互相堆積層(Qp)。巖性以粘土、粉質(zhì)粘土為主，土質(zhì)松軟、多呈軟塑、流塑狀，圍巖分類為1類，地下水埋藏淺且較豐富，地面以下1m處就有地下水。土層主要以粘土和粉質(zhì)粘土為主。
2 基坑圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)的型式與內(nèi)力計(jì)算
2．1基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)型式
基坑形式基本呈反“L”型，開挖深度平均4．5m，局部開挖深度7．5m，寬度8m，如圖1所示：
在基坑B—B斷面最深7．5m處，采用雙排φ650@450，深度為13m水泥土攪拌樁，插入型鋼H-488x 300@900長度12m作為受拉材料，A—A斷面4．5m深處及其他采用雙排φ700@500深度為9，5m的水泥土攪拌樁，插入9．5m長鋼軌@1000作為受拉材料，為增加圍護(hù)體系的整體性，在樁頂澆注一層端面尺寸500mmx 600mm的壓頂梁，單層支撐支護(hù)，局部較深處采用雙層支撐支護(hù)。
3．2 水泥土攪拌樁施工參數(shù)的設(shè)定
針對本場區(qū)的地層情況，經(jīng)試樁，特確定如下參數(shù)
水泥品種：普硅425#；水泥摻人比：20%；水灰比：插型鋼采用1．8、插鋼軌采用1．3；噴漿壓力：5MPa；水泥漿比重：1．3。
3．3 所用機(jī)械設(shè)備配置
φ650三軸攪拌樁機(jī)(PAS-120VAR) 1臺
SH50t履帶吊機(jī)(50t) 1臺
空氣壓縮機(jī)(6m3) 1臺
挖掘機(jī)(0．6m3) 1臺
履帶式吊機(jī)(25t) 1臺
及配套的注漿設(shè)備。
3．4 “SMW”工法水泥土攪拌樁的施工
3．4．1 “SMW”工法施工順序的確定
φ700雙軸攪拌樁機(jī)采用雙排同時(shí)成樁連續(xù)施工的辦法施工，φ650三軸攪拌樁我們采用單側(cè)擠壓式連接施工，如圖5所示：施工第二排時(shí)，前排的攪拌樁強(qiáng)度已上來，兩排間距調(diào)為@650.
3．4．2 “SMW”工法水泥土攪拌樁的施工技術(shù)要求
(1)測量放線，開挖導(dǎo)溝；
圖5
(2)在開挖的工作溝糟兩側(cè)鋪設(shè)導(dǎo)向定位型鋼，按設(shè)計(jì)要求在導(dǎo)向定位型鋼上劃出鉆孔位置和插H型鋼或鋼軌的位置。嚴(yán)格控制鉆孔樁架的移動(dòng)，確保鉆孔軸心就位不偏。嚴(yán)格控制下鉆，提升的速度和深度；
(3)鉆機(jī)在鉆孔和提升全過程中，保持螺桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻速下鉆，勻速提升，同時(shí)根據(jù)下鉆和提
升兩種不同的速度，確定下沉攪拌樁注漿速度1m／min，提升攪拌樁注漿2m／min，柚苠部2m處重復(fù)攪拌樁注漿速度1m／min，并采取高壓噴氣在孔內(nèi)使水泥土翻攪拌和，在樁底部分必須重復(fù)攪拌注漿，保證整樁攪拌充分、均勻，確保攪拌樁的成樁質(zhì)量；
(4)在鉆孔的水泥土充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅_始初凝硬化之前，采用履帶吊將定尺的H型鋼或鋼軌吊起，插入指定位置，依靠型鋼或鋼軌的自重下插到計(jì)劃規(guī)定的深度，嚴(yán)格控制型鋼的垂直度，嚴(yán)防錯(cuò)位，插偏、扭歪。
4 基坑土方開挖及開挖施工過程中圍護(hù)系統(tǒng)的變形觀測
4．1 基坑土方開挖
基坑土方開挖，我們采取邊挖邊上撐的作業(yè)程序，在局部較深部位采用先撐后挖，嚴(yán)格控制基坑圍護(hù)體系的變形。
4．2 開挖施工過程中圍護(hù)系統(tǒng)的變形觀測
為保證基坑開挖過程安全有序地進(jìn)行，對基坑圍護(hù)系統(tǒng)變形進(jìn)行及時(shí)，有效地監(jiān)測和控制。我們在不同深度處的圍護(hù)樁上分別布設(shè)有樁體水平位移觀測管(測斜管)及型鋼或鋼軌上安裝應(yīng)變片，觀測基坑開挖過程中及基坑開挖結(jié)束時(shí)，型鋼和鋼軌的受力及變形情況，結(jié)果與計(jì)算值相符。
5“SMW”工法芯材的拔除
H型鋼或鋼軌一次性投資大，支護(hù)工程完畢后要將它們拔出再行使用，否則不很經(jīng)濟(jì)。H型鋼或鋼軌的拔出采用液壓拔樁機(jī)，由于水泥結(jié)硬后與H型鋼或鋼軌的粘結(jié)力大大增加，此外，H型鋼或鋼軌在基坑開挖后受側(cè)壁上壓力及水壓力的作用，往往有較大變形，使拔出受阻，型鋼或鋼軌在插入水泥土攪拌樁前，在型鋼或鋼軌的周身涂刷減摩劑，以減小水泥土與型鋼(鋼軌)的粘結(jié)力。
6實(shí)踐結(jié)論
6．1 擋水防滲性質(zhì)好，不必另設(shè)擋水帷幕
采用專用三軸攪拌機(jī)施工，兩軸同向旋轉(zhuǎn)噴漿與土拌合，中軸逆向高壓噴氣在孔內(nèi)與水泥土充分翻攪拌和，而且采用三軸攪拌機(jī)施工比單軸或雙軸攪拌機(jī)施工，更加有效地減少因接縫搭接不好而造成的止水效果不佳現(xiàn)象，而且由于中軸高壓噴出的氣體在土中逆向翻轉(zhuǎn)，使原來已拌合的土體更加均勻，成樁直徑更加有效，成墻效果及止水性能更優(yōu)。
6．2 施工時(shí)基坑無噪聲，低震動(dòng)，對周圍環(huán)境影響小符合環(huán)境保護(hù)要求
采用三軸攪拌機(jī)施工，由于機(jī)械的良好傳動(dòng)性能及穩(wěn)定性，施工時(shí)基坑亡無噪聲，震動(dòng)小，在現(xiàn)場施工時(shí)，由于施工現(xiàn)場離民房很近，基本上能做到只見其形，未聞其音，地表的震動(dòng)很小，這樣就避免了“擾民”現(xiàn)象發(fā)生，尤其適合在市區(qū)施工。“SMW”工法施工時(shí)，將要置換出一部分泥漿．24小時(shí)將硬化，由于施工前開挖溝槽，避免了泥漿的溢出，對周圍的影響小，符合環(huán)境保護(hù)要求。
6．3具有雙重功能
“SMW”工法水泥土攪拌樁具有承力及防滲雙重功能，“SMW”工法成樁由于是在水泥土攪拌樁內(nèi)插入H型鋼或鋼軌或其它種類的受拉材料，型鋼作為支承側(cè)壁水土側(cè)壓力，水泥土攪拌樁作為防滲墻。
6．4 工期短
“SMW”工法水泥土攪拌樁，由于具有承力和防滲雙重功能，相對于灌注樁和水泥土攪拌樁組合式排樁體系或其它體系、工序減小，施工工期大大縮短，對于施工工期要求緊的工程，此法施工特別有效。
6．5費(fèi)用低
相對其他的支護(hù)體系，工序減小，在工程主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，型鋼能夠回收重復(fù)利用，減少工程造價(jià)。在6-10m的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中與常規(guī)的灌注樁加水泥土攪拌樁支護(hù)體系相比，可降低造價(jià)約18％，與用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻施工方法相比，可降低造價(jià)約35％。
7 結(jié)束語
“SMW”工法的施工，在天津市地鐵基坑支護(hù)中，將發(fā)揮更加廣泛的作用，尤其是在基坑深度在6-10m范圍，周圍屬密集居民區(qū)的地區(qū)施工，文明施工要求高的地方。綜上所述優(yōu)點(diǎn)，相對于其他類型的支護(hù)體系，有其不可替代的作用，在未來的天津地鐵基坑支護(hù)施工前景廣闊。
參考文獻(xiàn)
【1】JGJ120---99．建筑工程支護(hù)技術(shù)規(guī)程北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999
【2】 趙志縉，應(yīng)惠清編。簡明探基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000
【3】 劉建航，侯學(xué)淵編.基坑工程手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997
【4】 《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊》編寫組．建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社．1974
