SMW工法桩在地铁车站主体围护结构施工中的应用分析

张矿泉

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 项目概述

某地铁车站位于某A区地块内，地块南侧接阳澄湖，其他侧均被黄埭荡及其支流环绕，车站为地下2层设计，车站近正交下穿规划道路延长线。车站长度为209 m，标准段宽度为19.7 m，站台宽度为11 m，采用2层双跨框架结构。有效站台中心里程处底板埋深约为11.76 m。车站现状场地坡度起伏较大，场地标高为1~3.3 m，现状水塘塘底标高为-0.3~-3.4 m，塘底淤泥约0.3 m，车站上方道路规划标高为3.43 m，无管线及建构筑物。车站总图如图1所示。

图1 车站总图

2 地质及水文条件

拟建场地属太湖冲湖积平原，地基土均为第四系松散沉积物。基坑开挖范围内土层分布主要为：①3素填土、③1黏土、③2粉质黏土、③3粉土、④1粉质黏土、⑤1粉质黏土；车站底板位于⑤1粉质黏土层。

微承压水主要埋藏于③3黏质粉土层中，该含水层在本工点均有分布，富水性为一般~中等，其补给来源主要为上部潜水的垂直入渗及周围河（湖）水网的侧向补给、邻区的侧向补给。其排泄方式主要以向周围河（湖）水网的侧向径流或对深层地下水的越流为主[1]。承压水上段主要埋藏于⑦2黏质粉土夹粉砂层中，该含水层在本工点均有分布，富水性中等，其补给来源主要为侧向径流补给，其排泄方式主要以侧向径流及对深层地下水的越流补给为主。

土层物理力学指标见表1。

表1 土层物理力学指标

3 基坑围护方案

根据场地标高，车站底板埋深约15 m，比一般车站浅约1~2 m，车站周边较空旷，车站主体采用常规地下连续墙较浪费，且车站两端均位于现状池塘内，围护施工前需先将池塘回填。结合此现场情况，本站主体围护结构采用放坡加SWM工法桩，利用放坡开挖的土方回填池塘，同时，降低场平标高。经过方案深化研究，放坡开挖3 m，将表层土外运，剩下土方回填池塘。此时，车站标准段基坑深度约12 m。车站标准段围护横剖面如图2所示。

图2 车站标准段围护横剖面（单位：mm）

车站围护墙体采用桩径为φ850 mm的三轴水泥土搅拌SMV工法桩，其中心间距为600 mm，内插700 mm×300 mm×13 mm×24 mm H型钢；采用一道800 mm×1 000 mm的混凝土支撑加一道φ800 mm、壁厚为16 mm的钢支撑及一道φ609 mm、壁厚为16mm的钢支撑换撑，考虑回筑阶段第一道支撑与换撑间距过大，冠梁下压1.8 m；混凝土支撑间距约9 m，钢支撑间距约3 m，混凝土支撑与钢支撑竖向间距约5 m，钢支撑距离坑底净距约4 m。使用阶段，车站覆土仅2.4 m，抗浮不满足要求，车站增设抗拔桩抗浮。

根据详勘地勘资料，经计算，端头井段抗突涌系数为0.84＜1.1（抗突涌安全系数），需设置降压井，需降承压水水头约7.5 m；标准段计算得抗突涌系数为0.96＜1.1，需设置降压井，需降承压水水头约4 m。车站共设置14口疏干降水井，沿车站纵向交错布置，基坑开挖前20 d，应采用内井点对坑底进行预降水、疏干，以加固坑内土体，基坑开挖时，坑内的疏干井应全部开放，必须保证降水效果，墙外设置适量水位监测孔，以监测墙体内降水对墙外水位的影响，防止因墙内降水导致墙外地基土沉降。基坑降水深度应控制在坑底以下3 m，同时，基坑周围上部应做好排水工作，防止雨水流入基坑，基坑顶部设置截水沟，地表裂缝处应予封堵，注意排走地势低凹处的集水，防止地表水流入基坑内和冲刷基坑；基坑内设置排水沟，及时排除渗水[2]。

4 施工中的问题及解决方法

4.1 冠梁及挡土墙墙缝漏水问题

本站采用放坡开挖，场地标高已降低3 m，冠梁施工时，为减小与钢换撑之间的间距，下压1.8 m，导致微承压水层顶板距离冠梁底不足0.5 m，且冠梁与搅拌桩、挡土墙与冠梁之间均存在施工缝，施工过程中渗透水不停，并通过这2处缝隙渗入基坑内。现场采用导流管将水引入基坑内，汇聚后用泵抽排。

4.2 H型钢插入

由于冠梁下压1.8 m，H型钢吊装施工，H型钢定位卡易偏离中心线，垂直度较难控制，且H型钢桩位易出现偏差，下插过程中始终使用经纬仪或线锤控制H型钢垂直度；在冠梁浇筑前，必须采用塑料泡沫或油毛毡对型钢圈梁部分型钢进行包裹，以防止混凝土与型钢直接接触；在内部结构浇筑前，派专人对型钢进行检查，确认型钢上无影响型钢拔除的物件并对减摩剂脱落部分重新涂刷减摩剂。

4.3 冠梁侵入主体侧墙

冠梁沿围护桩中心线对称设置，侵入主体侧墙约12 cm，实际施工时，将冠梁调整为平齐侧墙，保持冠梁宽度不变。

4.4 混凝土支撑与H型钢位置冲突

施工过程中发现，混凝土支撑钢筋与H型钢冲突，现场将混凝土支撑位置适当调整，避开H型钢。

4.5 拔桩施工对车站主体侧墙损害

H型钢相对车站侧墙存在一定的倾斜角度，其在进行拔除作业时，对侧墙存在水平方向力的冲击，会对侧墙造成损伤，增加了侧墙裂缝出现的概率。通过调查，相对采用地下连续墙造成的车站裂缝，采用工法桩造成的车站侧墙裂缝普遍要多。

5 基坑施工变形监测

监测环节是控制工程施工阶段风险的一个重要环节，但往往容易出现监测项目未能满足实际工况、不重视监测数据、不按照监测意见进行调整的现象发生，给基坑的稳定安全带来了极大安全隐患。因而本项目在监测方面提请专家组进行论证，针对项目特有情况，施工过程中，要求各家参建方保护好监测点位，不得对其进行破坏。现场根据施工工况及时调整监测频率，监测数据需每日上报市安监部门以及现场项目组，定期对监测情况进行沟通。对可能出现速率报警和累计报警的点位进行重点观测，分析隐患发生的原因并采取措施排除风险，确保施工各阶段处于可控状态，并保证监测工作不流于形式。车站施工监测如图3所示。

图3 车站施工监测图

沉降监测点数据正常，测斜监测点数据正常，水平位移监测点数据正常，支撑轴力监测点数据正常。综合监测数据成果、周边环境、基坑现场巡视情况，监测数据正常，基坑处于安全稳定状态。

6 建议

1）对于后续采用SMW工法桩围护的车站，建议围护桩外放约1 m，围护桩及侧墙中间采用黏土或灰土回填压实，以降低H型钢拔除对侧墙的影响。

2）围护桩建议平地面设置，避免地下水从冠梁底缝隙渗入基坑，影响基坑安全。

3）对于车站主体采用SMW工法桩，建议冠梁高度适当靠近顶板与侧墙相接处施工缝，避免冠梁位于负1层中部，为避免后期拔桩困难多设置一道施工缝，增加后续侧墙漏水通道。

7 结语

综上所述，SMW工法桩作为基坑围护工法之一，尽管在应用中还存在各种问题和值得关注的焦点，但是在满足工程技术要求的前提下，选用SMW工法作为围护结构具有地下连续墙和钻孔灌注桩加隔水帷幕作为围护结构不可比拟的优势。因此，在实际工程中，经过技术经济论证后，可优先选用SMW工法作为围护结构。