大直径SMW工法桩在地铁施工中的应用

高和明

【摘 要】SMW工法桩亦称为劲性混凝土搅拌桩，即在水泥搅拌桩内插入大型号H型钢，是一种使桩体同时具有承受土体侧压力和抗渗能力的新型支护方式。本文主要以武汉市某越江隧道汉口段工程为背景，对大直径SMW工法桩施工工艺、技术要点、控制措施及在城市轨道交通中的应用进行讨论。

【关键词】SMW工法桩；搅拌桩；H型钢；土体侧压力；抗渗；地铁

1.工程概况

本工程主要位于长江一级地阶，基坑范围内主要为细砂、粉细砂，为长江河床表部，呈透镜体状分布。地下水类型主要为上层滞水、松散岩类孔隙水、基岩裂隙水三类。其中松散岩类孔隙水为本场区主要含水层，与长江具密切水力联系。补给主要来源于长江水，水量丰富。基坑范围内管线众多，无污染源，地下水对砼无侵蚀作用。

该段基坑开挖深度为12.4m，采用SMW工法桩作为围护支护结构，搅拌桩桩型为?1000@750mm，桩间搭接250mm，水泥参量不小于20%，桩深23.5m。内插HN800×300×16×27型钢，间距750mm，型钢长度23m。该基坑坑底土层为细砂、粉细砂层，透水性较强，对坑底采用降水加固方案。为降低造价，SMW工法桩中插入的H型钢在主体结构施工后拔除，坑内采用压密注浆加固。

2.施工主要技术措施

SMW工法桩围护结构的施工关键在于搅拌桩的施工工艺以及型钢的焊接制作及插拔。

2.1搅拌桩施工

我国搅拌桩桩径已从80年代起步时d=500mm逐步的发展到目前国内建筑市场普遍使用的850mm，直径1000mm搅拌桩在未来逐渐会成为一种趋势。

与常规水泥土搅拌桩相比较，SMW工法桩因要插入型钢，所以对桩间距、垂直度、土体搅拌均匀度要求均较高。施工垂直度小于1%，以保证型钢插拔顺利，同时保证墙体的抗渗性能。水泥参量应经过试桩后确定，根据设计要求，取阶梯型试桩参量，从而确定最佳水泥掺量数值。水泥浆配合比不单要满足抗渗和强度要求，还要满足型钢插拔的顺利。保证施工场地平整，必要时铺设钢板并保证钢板的平整度；在开孔前对搅拌机架进行水平尺校准，以保证桩体的垂直度达到工艺要求；用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直；施工过程中随机对机座四周标高进行复测，确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测；

压浆时，不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象；采用“四搅二喷”施工工艺，第一次喷浆量控制在60%，第二次喷浆量控制在40%；严禁桩顶漏喷现象，确保桩顶水泥土的强度；搅拌头下沉到设计标高后，开启灰浆泵，将已拌制好的水泥浆压入地基土中，并边喷浆边搅拌1～2分钟。控制重复搅拌提升速度在0.8～1.0m/min，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌；相邻桩的施工间隔时间不能超过24h，否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆，以保证桩间搭接强度；预拌时，软土应完全搅拌切碎，以利于与水泥浆的均匀搅拌；

2.2型钢的制作与插入起拔

施工中采用的H型钢，对接采用X形坡口焊接方法。保证焊缝厚度及整体焊接质量。型钢表面平整度控制在1‰以内，并应在型钢底部切出人字坡口，以方便型钢插入。型钢表面应进行除锈，并在干燥环境下涂抹减摩剂，搬运使用应防止碰撞和强力擦挤，型钢的减摩主要是通过涂刷减摩剂实现。型钢应在水泥土初凝前插入，插入前进行位置校正，设立导向装置，以保证垂直度小于1%。根据水泥初凝时间，掌握和控制好加固区域的初凝时间，在最佳时段插入型钢。经过分析确定，搅拌桩完成后4小时内必须完成插桩。插入前准备振动锤或SMW桩基插拔机。插入过程中必须吊直型钢，尽量靠自重压沉。若压沉无法到位，再开启震动锤下沉至设计标高，若震动锤任然无法保证型钢下沉标高，必要时启用SMW沉桩机。因沉桩机压力过大，对将来拔桩会造成一定影响，应谨慎使用。确保工字钢起吊后准确的插入桩位，以及在下沉过程中平面位置和垂直度的控制，是该施工工艺的关键所在。

2.3大直径SMW工法桩在市政工程中的应用

近年来，我国城市轨道交通事业迅猛发展，各大一、二线城市已经筹划甚至完成若干条城市轨道交通干线。随着中国经济的发展，城市人口的逐渐增多，城市生活节奏的加快，地下交通工程越来越趋向热门。地铁工程一般位于城市中心，周边建筑密布，地下管线众多，施工组织较复杂。大直径SMW工法桩作为新兴支护措施，其自身特性对于地铁施工的适应性，必然在未来的城市轨道施工中成为主流。

城市轨道交通车站位置因功能复杂，尺寸较大，往往需要占据整个城市干道。但因城市管线、房屋征迁的复杂性与滞后性。复杂路段车站往往需要分段分部进行施工，且施工工期较紧，而SMW工法桩作为止水、抗压的双重功能性构件，成为隔离结构的首选。附属结构因埋深较浅，土体侧压力较小，SMW工法桩也是其围护结构的首选。SMW工法桩与传统围护结构相比成本方面较一般的围护桩施工节省了钻孔灌注桩和搅拌桩两个项目，增加一项型钢租赁费用，成本降低大约19%。进度方面节省了钻孔灌注桩的全部施工时间，工期比常规缩短将近60%。安全方面与常规施工方法一样，都能满足施工安全需要。因无钻孔灌注桩的施工，减少了对周围环境和施工场地的污染，特别是本工程地处闹市，噪音污染的治理使施工组织及其便利。该桩型施工時对周围土体几乎不存在挤压作用，对周围建筑及管线的安全极为有利，对施工操作面要求也很低（不需设置钢筋加工场地）。该桩型的种种优点都决定了其在将来地铁施工中的广泛应用的前景。

实践证明，SMW工法桩具有构造简单、止水性能好、工期短、工程造价低、环境污染小等优点，目前已经在地铁市场得到广发应用，未来具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]湖北省工程勘察院编制的岩土工程勘察报告，2013

[2]《型钢水泥搅拌墙技术规程》（DGJ08-116-2005）

[3]《基坑工程技术规范》（DGJ08-61-2010）