1、SMW工法樁在地鐵工程中的應(yīng)用關(guān)鍵字： SMW工法； 地鐵工程； 應(yīng)用摘 要： 本文介紹了SMW工法的特點、適用條件以及施工要點，并以某地鐵基坑圍護結(jié)構(gòu)為工程背景，詳細闡述了SMW工法在地鐵工程中的應(yīng)用。實踐表明，SMW工法具有占地少、環(huán)境污染小、施工進度快、節(jié)約投資等優(yōu)點，值得在地鐵施工中推廣使用。1 SMW工法概述SMW工法是Soil Mixing Wall的簡稱，它是一種勁性復(fù)合圍護結(jié)構(gòu)，通過特殊的多軸深層攪拌機在現(xiàn)場按設(shè)計深度將土體切散，同時從鉆頭前端將水泥槳強化劑注入土體，使之在攪拌過程中與地基土反復(fù)混合攪拌。 在各施工單元之間，則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未硬結(jié)之前插入H

2、型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補強材,水泥土結(jié)硬后,便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。SMW工法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機,其鉆桿有用于粘性土、砂礫土和基巖之分。2 SMW工法的主要特點2.1 對周邊環(huán)境影響小SMW工法施工對鄰近土體擾動較小,不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設(shè)施移位等危害;SMW工法施工占用場地僅為其它施工方法的60%80%,有利于保護周邊建筑、道路及其架空、地下管線;施工殘土及泥漿量小比較容易處理,有利于保護環(huán)境衛(wèi)生。2.2 成樁質(zhì)量可靠目前，SMW工法采用的三軸攪拌鉆機為中空葉片螺旋式鉆機,在鉆進土體的同時置換出大量的原狀土。同時利用高壓空

3、氣壓入水泥漿使水泥土得到充分攪拌,使得樁體無分層夾泥現(xiàn)象。樁體中插入型鋼后,型鋼與水泥緊密結(jié)合增加了型鋼翼緣厚度,使樁體強度大大增加。2.3 連續(xù)施工防水效果好SMW工法鉆機的鉆桿具有螺旋翼與攪拌翼相間設(shè)置的特色,隨著鉆掘與攪拌反復(fù)進行,可使水泥漿與土體得到充分均勻的攪拌,且水泥摻入量高,水灰比大,墻體全長無接縫,這樣一方面使得形成的水泥土墻具有較高的抗壓、抗剪強度,另一方面可使它比傳統(tǒng)的連續(xù)墻具有更可靠的止水性,其滲透系數(shù)K可達8×107cm/s。2.4 工程造價低進度快一方面是攪拌樁的水泥使用量遠低于其它圍護施工方法,另一方面是SMW工法每臺班可成樁390m以上。因此，在壓縮工期

4、的同時節(jié)約了人工費,可大大減少工程投資。3 SMW連續(xù)墻的施工施工前先進行場地平整和樁位探測，如發(fā)現(xiàn)淺埋障礙物應(yīng)予以清除。然后開挖導(dǎo)溝，待樁機就位后進行垂直度校正，保證垂直度誤差不超過1.0%。施工中應(yīng)注意相鄰兩樁間的搭接，在通常情況下相鄰兩樁間的施工間隔不應(yīng)超過24h，以確保墻體的防滲效果，SMW圍護結(jié)構(gòu)施工主要包括開挖導(dǎo)槽、樁機定位、攪拌施工、水泥漿制作、型鋼插入與拔除等工序。4 SMW工法樁施工方法及技術(shù)措施4.1 施工參數(shù)選擇為了保證施工質(zhì)量，施工中必須加強主要技術(shù)參數(shù)的控制，并要求在施工現(xiàn)場做到掛牌施工，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。表1 SMW工法樁主要施工參數(shù)4.2 導(dǎo)槽施工導(dǎo)槽起定位和

5、導(dǎo)向作用，采用挖掘機機械開挖。導(dǎo)槽質(zhì)量直接關(guān)系到攪拌樁能否順利成樁和成樁精度，施工中需特別保證以下措施的實現(xiàn)：(1) 施工放樣以設(shè)計圖中SMW圍護體的中心線為導(dǎo)槽的中心線；(2) 在導(dǎo)槽溝的兩側(cè)設(shè)置可以復(fù)原導(dǎo)槽中心線的標樁，以便在已經(jīng)開挖好導(dǎo)槽溝的情況下，也能隨時檢查導(dǎo)槽的走向中心線；(3) 施工測量計算結(jié)果應(yīng)詳加核對，由測量者和復(fù)核者二人共同簽名確認，以免計算出錯，導(dǎo)致放樣錯誤。4.3 SMW鉆進施工SMW攪拌樁施工時，兩種成樁順序見圖1所示。本工程采用的方式一為跳槽雙孔全套復(fù)攪式施工；方式二為單側(cè)擠壓式施工，在圍護轉(zhuǎn)角處或有施工間斷時使用。圖1 施工順序示意圖鉆進的施工步驟如下：第一步樁位

6、放樣：施工過程中樁位誤差必須小于50mm。本工程使用的進口三軸攪拌樁機樁徑為850mm，軸心距為600mm，攪拌樁搭接250mm。在導(dǎo)槽上用紅油漆做好標記，保證攪拌樁每次準確定位。第二步定位型鋼的放置：垂直溝槽方向放置兩根定位型鋼，規(guī)格為200mm×200mm，長約2.5m，再在平行溝槽方向放置兩根定位型鋼，規(guī)格為300mm×300mm，長約8m12m，轉(zhuǎn)角處H型鋼采取與圍護中心成45°角插入，H型鋼定位采用型鋼定位卡。第三步樁機就位：移動攪拌樁機到達作業(yè)位置，并調(diào)整樁架垂直度達到0.5%以內(nèi)。樁機移位由當(dāng)班機長統(tǒng)一指揮，移動前必須仔細觀察現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)障礙物應(yīng)及

7、時清除，樁機移動結(jié)束后認真檢查定位情況并及時糾正；樁機應(yīng)平穩(wěn)、平整，每次移機后可用水平尺或水準儀檢測樁機平臺的平整，并用線錘對立柱進行垂直定位觀測以確保樁機的垂直度，并用經(jīng)緯儀經(jīng)常校核，經(jīng)緯儀檢測頻率為每天至少一次，必要時請專業(yè)監(jiān)理工程師到現(xiàn)場復(fù)測；樁機定位后再進行定位復(fù)核，偏差值應(yīng)小于2cm；工程實施過程中，嚴禁發(fā)生定位樁及定位線移位，一旦發(fā)現(xiàn)挖機在清除導(dǎo)槽溝時碰撞定位樁及定位線使其跑位，立即重新放線，嚴格按照設(shè)計圖紙進行施工。第四步樁機垂直度校正：樁架垂直度指示針可調(diào)整樁架垂直度，并用線錘經(jīng)緯儀進行校核。在樁架上焊接一半徑為5cm的鐵圈，10m高處懸掛一鉛錘，利用經(jīng)緯儀校直鉆桿垂直度，使鉛

8、錘正好通過鐵圈中心。每次施工前必須適當(dāng)調(diào)節(jié)鉆桿，使鉛錘位于鐵圈內(nèi)，即把鉆桿垂直度誤差控制在1%內(nèi)。第五步樁長控制標志：攪拌樁樁長控制很重要，施工前應(yīng)在鉆桿上做好標記，控制攪拌樁樁長不小于設(shè)計樁長，當(dāng)樁長變化時擦去舊標記，做好新標記。第六步水泥漿液拌制：配備了三只水泥漿攪拌桶，一只存漿桶，其上分別懸掛一臺攪拌機，水泥漿在攪拌桶中按規(guī)定的水灰比配制拌勻后排入存漿桶，再由二臺泥漿泵抽吸加壓后經(jīng)過輸漿管壓至鉆桿內(nèi)注漿孔。水泥漿液的水灰比嚴格控制在1.5左右。并安排專人負責(zé)抽查漿液質(zhì)量，對不合格的漿液作為廢漿處理。水泥漿液的配制過程中嚴格控制漿液的計量，配備水泥漿液流量計及壓力裝置，以便及時調(diào)節(jié)供漿的流

9、量及壓力，防止水泥摻入量不足現(xiàn)象產(chǎn)生。第七步樁機鉆桿下沉與提升：按照攪拌樁施工工藝要求，鉆桿在下沉和提升時均需注入水泥漿液。鉆桿下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，現(xiàn)場設(shè)專人跟蹤檢測、監(jiān)督樁機下沉、提升攪拌速度，并在樁架上每隔1m設(shè)明顯標記，用秒表測試鉆桿速度以便及時調(diào)整鉆機速度，以達到攪拌均勻的目的，在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿至少15s，確保水泥土攪拌樁的成樁均勻性。為提高粉砂土的塑性及減少地層阻力，在水泥漿液中加入適量的膨潤土。第八步注漿、攪拌、提升：開動灰漿泵，待純水泥漿到達攪拌頭后，按計算要求的速度提升攪拌頭，邊注漿、邊攪拌、邊提升，使水泥漿和原地基土充分拌和，直至

10、提升到離地面50cm處或樁頂設(shè)計標高后再關(guān)閉灰漿泵，使攪拌樁樁體攪拌均勻，表面密實、平整。樁頂鑿除部分的水泥土也采取上提注漿，確保樁體的連續(xù)性和樁體質(zhì)量。第九步攪拌樁的咬合施工：三軸攪拌樁的搭接咬合以及成形攪拌樁的垂直度補正，是依靠攪拌樁單孔重復(fù)套鉆來實現(xiàn)的，以確保攪拌樁的隔水帷幕作用。本工程三軸攪拌樁采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪式施工，但在特殊情況下（如攪拌樁成轉(zhuǎn)角施工或施工間斷處）則采用單側(cè)擠壓式施工，如圖1中方式二所示。三軸攪拌樁的施工工藝采用三軸攪拌設(shè)備，該設(shè)備二根邊軸順轉(zhuǎn)，中間軸逆轉(zhuǎn)。該三軸由兩個壓漿管和一個壓氣管組成，壓氣管位于三個軸的中部。施工時，借助鉆頭端部的壓漿孔壓入水泥漿液，輔以

11、高壓氣流，加劇三軸攪拌樁范圍內(nèi)土體的流動性，使得每幅樁體的水泥漿與土體拌和充分，這樣形成的水泥土比在中軸內(nèi)壓入水泥漿形成的水泥土更均勻、強度更高。4.4型鋼插入施工4.4.1 H型鋼減摩劑施工H型鋼的減摩，是H型鋼插入和頂拔順利進行的關(guān)鍵工序，施工中成立專業(yè)班組嚴格控制，減摩制作主要通過涂刷減摩劑實現(xiàn)：清除H型鋼表面的污垢和鐵銹；使用電熱棒將減摩劑加熱至完全熔化，用攪棒攪動時感覺厚薄均勻，然后涂敷于H型鋼表面（否則減摩劑涂層不均勻容易產(chǎn)生剝落）；下雨天型鋼表面潮濕，則事先用抹布擦去型鋼表面積水，再使用氧氣加熱或噴燈加熱，待型鋼干燥后再涂刷減摩劑；H型鋼表面涂刷完減摩劑后若出現(xiàn)剝落現(xiàn)象及時重新涂

12、刷。4.4.2 H型鋼插入H型鋼就位后，通過樁機定位裝置控制，靠型鋼自重或借助一定的外力（送樁錘）將型鋼插入攪拌樁內(nèi)。型鋼起吊前在型鋼頂端150mm處開一中心圓孔，孔徑約100mm，裝好吊具和固定鉤，根據(jù)引設(shè)的高程控制點及現(xiàn)場定位型鋼標高選擇合理的吊筋長度及焊接點，控制型鋼頂定位誤差30mm，標高誤差小于20mm。型鋼用兩臺吊車合吊，以保證型鋼在起吊過程中不變形。吊裝采用一臺16T的汽車吊和一臺25T的汽車吊先水平三點吊起H型鋼，吊點位置和數(shù)目按正負彎矩相等的原則計算確定，在型鋼離地面一定高度后，再由25t汽車吊垂直起吊，16t汽車吊水平送吊，成豎直方向后，用25t汽車吊一次進行起吊垂直就位。

13、吊點位置及吊裝示意見圖2。在導(dǎo)槽上設(shè)置H型鋼定位卡固定插入型鋼的平面位置。型鋼定位卡牢固、水平，將H型鋼底部中心對準樁位中心沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁內(nèi)，用經(jīng)緯儀或線錘控制型鋼插入垂直度。型鋼插入過程中應(yīng)隨時調(diào)整型鋼的水平誤差和垂直誤差。型鋼插放達不到設(shè)計標高時，采取緩慢提升型鋼到適當(dāng)高度，然后重復(fù)下插。下插過程中始終使用經(jīng)緯儀或線錘控制H型鋼垂直度。4.5 SMW樁樁頂冠梁施工(1) 清除SMW攪拌樁樁頂?shù)挠嗤?、浮漿并將樁頂水泥土鑿毛，并用清水清洗干凈；(2) 按設(shè)計要求和構(gòu)造要求綁扎冠梁鋼筋；(3) 側(cè)模采用組合鋼模板，支撐體采用50mm×100mm方木和48mm鋼管；(4

14、) 穿越冠梁部分的型鋼采用紙?zhí)ビ蜌职姆椒?，使型鋼與砼隔離。以利型鋼的拔起與回收。4.6 H型鋼起拔回收4.6.1 施工順序起拔機就位、施加油壓反力吊機就位起吊H型鋼空隙灌漿。4.6.2 起拔H型鋼施工條件頂板澆筑完成，且混凝土強度達到設(shè)計要求；以保證25t汽車吊及R200能在施工范圍進行起吊作業(yè)。清理冠梁上的泥土，直至混凝土冠梁完全暴露出來。布設(shè)電焊機和液壓機電源（至少40kW）接口。起拔H型鋼：起拔系統(tǒng)主要是兩臺油壓千斤頂，兩臺最大起拔力為400t，加夾具自重約3t。插入水泥土中H型鋼規(guī)格為H700mm×300mm，理論估算起拔力約為11t/m。工作區(qū)間圍護部分4m17m為砂質(zhì)

15、粉土夾粉砂，H型鋼起拔后，空隙應(yīng)灌注水泥漿。4.6.3 拔除后H型鋼空隙處理H型鋼拔出后，水泥土中的空隙采用水泥漿填充，水灰比1：1.51：1.8灌實為止。 5 SMW攪拌樁施工參數(shù)分析5.1 水灰比和鉆進速度5.1.1 在地面下16.5m范圍內(nèi)，下沉速度為1m/min，上拔速度為2m/min時，水灰比為1.5時，三軸鉆機動力頭電流在150A170A之間，三軸攪拌順利，但型鋼不能一次插入孔底；而當(dāng)水灰比不變，下沉速度調(diào)整為0.8m/min，上拔速度調(diào)整為1.5m/min時，三軸鉆機動力頭電流為160A，此時型鋼插入順利。5.1.2 深度大于16.5m以后，當(dāng)下沉速度為0.8m/min，水灰比為

16、1.5時，三軸鉆機動力頭電流達250A，并在17m處出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。然后調(diào)整施工參數(shù)，將下沉速度調(diào)整為0.5m/min，水灰比調(diào)整為1.6，并在漿液中適當(dāng)摻入膨潤土，電流降為170A。5.2 注漿泵流量和壓力施工中采用注漿泵流量為165L/min，壓力為0.6MPa，水灰比為1.5，攪拌至16m以后水泥土較稠，動力頭電流增大，復(fù)攪后兩臺注漿泵流量調(diào)為180L/min，壓力為0.8MPa，此后動力頭電流基本正常。5.3 空壓機壓力施工之初，空壓機壓力0.4MPa，水泥土較稠，空氣壓力無法釋放。后將空壓機壓力調(diào)為0.5MPa，翻漿、空氣釋放較正常。鉆機下沉及提升過程中，特別是在17m以下關(guān)閉注漿泵及

17、空壓機將造成鉆進阻力增大，導(dǎo)致過載跳閘。6 總結(jié)通過本次工程實踐，充分證明該工法完全適應(yīng)粉土、粉砂地層的特點，施工效果明顯。并具有施工工期短、工程造價低、墻體無接縫止水性能好、施工污染小等優(yōu)點，關(guān)鍵在于要選擇好施工參數(shù)。一是工藝措施選用：本次工法樁施工中，在深度17m處曾出現(xiàn)因電流增大導(dǎo)致設(shè)備過載報警和跳閘，造成悶鉆事故的發(fā)生。后采取復(fù)攪的施工方法，即鉆進至16m后，開始提鉆上升至10m，再次下沉攪拌，16m以后采取每下沉2m上提1m的方法直至設(shè)計樁底。通過兩次噴漿攪拌后，動力頭電流基本正常。因此，今后使用SMW工法樁時，應(yīng)根據(jù)粉土粉細砂地層的特點，出現(xiàn)阻力增大、電流異常時，及時采取提鉆、復(fù)攪的方法施工。二是鉆進速度選用：可根據(jù)不同深度段可采用不同的施工速度： 在017m段，下沉鉆進速度可為0.5 m /min，提升速度1 m /min；如采取復(fù)攪措施時，提升與復(fù)攪下沉速度可為1m/min；在條件允許時盡可能進行復(fù)攪。 17m以下，下沉鉆進速度0.3m/min，提升速度0.5m/min；或采用停止鉆進12min的操作工藝。三是水灰比選用：在鉆進速