"SMW"工法在天津地鐵一號線洪湖里車站基坑圍護中的應用
【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型式中開始應用。“SMW”工法在上海地鐵、南京地鐵工程基坑的圍護中褥到廣泛應用。由于此類工法施工周期短，工程造價低、抗?jié)B能力較強，增加了施工期間對周圍環(huán)境擠土的影響，在6—10m基坑圍護中具備較優(yōu)的技術(shù)優(yōu)勢。天津市地鐵一號線圍護結(jié)構(gòu)施工中首次實踐“SMW'’工法，本文就是這次實踐的分析總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】基坑圍護體系 “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)四個出入口及南北風道，車站主體基坑圍護體系采用鉆孔灌注樁加水泥土攪拌樁組合式排樁支護體系，出入口采用重力式攪拌樁擋土墻支護，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 基坑圍護樁結(jié)構(gòu)的型式與內(nèi)力計算
2．1基坑圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計型式
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，局部較深處采用雙層支撐支護。
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 所用機械設(shè)備配置
φ650三軸攪拌樁機(PAS-120VAR) 1臺
SH50t履帶吊機(50t) 1臺
空氣壓縮機(6m3) 1臺
挖掘機(0．6m3) 1臺
履帶式吊機(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雙軸攪拌樁機采用雙排同時成樁連續(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，前排的攪拌樁強度已上來，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，開挖導溝；
圖5
(2)在開挖的工作溝糟兩側(cè)鋪設(shè)導向定位型鋼，按設(shè)計要求在導向定位型鋼上劃出鉆孔位置和插H型鋼或鋼軌的位置。嚴格控制鉆孔樁架的移動，確保鉆孔軸心就位不偏。嚴格控制下鉆，提升的速度和深度；
(3)鉆機在鉆孔和提升全過程中，保持螺桿勻速轉(zhuǎn)動，勻速下鉆，勻速提升，同時根據(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攪拌均勻后，開始初凝硬化之前，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劃規(guī)定的深度，嚴格控制型鋼的垂直度，嚴防錯位，插偏、扭歪。
4 基坑土方開挖及開挖施工過程中圍護系統(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，嚴格控制基坑圍護體系的變形。
4．2 開挖施工過程中圍護系統(tǒng)的變形觀測
為保證基坑開挖過程安全有序地進行，對基坑圍護系統(tǒng)變形進行及時，有效地監(jiān)測和控制。我們在不同深度處的圍護樁上分別布設(shè)有樁體水平位移觀測管(測斜管)及型鋼或鋼軌上安裝應變片，觀測基坑開挖過程中及基坑開挖結(jié)束時，型鋼和鋼軌的受力及變形情況，結(jié)果與計算值相符。
5“SMW”工法芯材的拔除
H型鋼或鋼軌一次性投資大，支護工程完畢后要將它們拔出再行使用，否則不很經(jīng)濟。H型鋼或鋼軌的拔出采用液壓拔樁機，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施工比單軸或雙軸攪拌機施工，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 施工時基坑無噪聲，低震動，對周圍環(huán)境影響小符合環(huán)境保護要求
采用三軸攪拌機施工，由于機械的良好傳動性能及穩(wěn)定性，施工時基坑亡無噪聲，震動小，在現(xiàn)場施工時，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，將要置換出一部分泥漿．24小時將硬化，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費用低
相對其他的支護體系，工序減小，在工程主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，型鋼能夠回收重復利用，減少工程造價。在6-10m的圍護結(jié)構(gòu)施工中與常規(guī)的灌注樁加水泥土攪拌樁支護體系相比，可降低造價約18％，與用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻施工方法相比，可降低造價約35％。
7 結(jié)束語
“SMW”工法的施工，在天津市地鐵基坑支護中，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，相對于其他類型的支護體系，有其不可替代的作用，在未來的天津地鐵基坑支護施工前景廣闊。
參考文獻
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