SMW工法在天津地铁一号线洪湖里车站基坑围护中的应用

SMW工法在天津地铁一号线洪湖里车站基坑围护中发挥着重要作用。该工法采用三轴搅拌桩内插型钢的形式。在施工过程中，首先利用三轴搅拌桩进行土体的搅拌加固，通过特殊的搅拌工艺使水泥与土体充分混合，形成具有一定强度和稳定性的水泥土桩体。然后将型钢插入其中，型钢起到增强结构刚度和承载能力的关键作用。

这种工法具有诸多优势。它能有效减少对周边环境的影响，在城市中施工时对周围建筑物和地下管线的扰动较小。而且施工速度相对较快，能够提高工程进度。同时，与其他围护结构相比，它的造价相对较低，在节约工程成本方面表现出色，很好地满足了洪湖里车站基坑围护工程的需求。

    【摘 要】 ”SMW”工法是在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其他种类的劲性材料，从而增加水泥土桩抗弯、抗剪能力.并具备较好的抗渗能力的基坑围护施工方法。最早日本开发成功，近年来我国逐渐在基坑维护型式中开始应用。“SMW” 工法在上海地铁、南京地铁工程基坑的围护中褥到广泛应用。由于此类工法施工周期短，工程造价低、抗渗能力较强，增加了施工期间对周围环境挤土的影响，在6—10m基坑围护中具备较优的技术优势。天津市地铁一号线围护结构施工中首次实践“SMW'’工法，本文就是这次实践的分析总结。（参考《建筑中文网》）

    【关键词】基坑围护体系 “SMW” 工法 基坑变形

    1 工程概况
    1.1 工程概况
    天津市地铁一号线洪湖里车站工程全长175.3m，结构形式：南端单层框架结构66m，北端双层框架结构109.3m。设四个出入口及南北风道，车站主体基坑围护体系采用钻孔灌注桩加水泥土搅拌桩组合式排桩支护体系，出入口采用重力式搅拌桩挡土墙支护，三号出入口试用“SMW”工法施工。
    1.2 地质条件及地层情况
    本段地层主要为第四系全新人工填土(Qh)，上部陆相层(Qh3)，第一海相层(Qh2），中上部陆相层(Qh)及更新统交互相堆积层(Qp)。岩性以粘土、粉质粘土为主，土质松软、多呈软塑、流塑状，围岩分类为1类，地下水埋藏浅且较丰富，地面以下1m处就有地下水。土层主要以粘土和粉质粘土为主。
    2 基坑围护桩结构的型式与内力计算
    2.1基坑围护结构的设计型式
    基坑形式基本呈反“L”型，开挖深度平均4.5m，局部开挖深度7.5m，宽度8m，如图1所示：
    在基坑B—B断面最深7.5m处，采用双排φ650@450，深度为13m水泥土搅拌桩，插入型钢H-488x 300@900长度12m作为受拉材料，A—A断面4.5m深处及其他采用双排φ700@500深度为9，5m的水泥土搅拌桩，插入9.5m长钢轨@1000作为受拉材料，为增加围护体系的整体性，在桩顶浇注一层端面尺寸500mmx 600mm的压顶梁，单层支撑支护，局部较深处采用双层支撑支护。

   
    3.2 水泥土搅拌桩施工参数的设定
    针对本场区的地层情况，经试桩，特确定如下参数
    水泥品种：普硅425#；水泥掺人比：20%；水灰比：插型钢采用1.8、插钢轨采用1.3；喷浆压力：5MPa；水泥浆比重：1.3。
    3.3 所用机械设备配置
    φ650三轴搅拌桩机(PAS-120VAR) 1台
    SH50t履带吊机(50t) 1台
    空气压缩机(6m3) 1台
    挖掘机(0.6m3) 1台
    履带式吊机(25t) 1台
    及配套的注浆设备。
    3.4 “SMW”工法水泥土搅拌桩的施工
    3.4.1 “SMW”工法施工顺序的确定
    φ700双轴搅拌桩机采用双排同时成桩连续施工的办法施工，φ650三轴搅拌桩我们采用单侧挤压式连接施工，如图5所示： 施工第二排时，前排的搅拌桩强度已上来，两排间距调为@650.
    3.4.2 “SMW”工法水泥土搅拌桩的施工技术要求
    (1)测量放线，开挖导沟；

    图5
    (2)在开挖的工作沟糟两侧铺设导向定位型钢，按设计要求在导向定位型钢上划出钻孔位置和插H型钢或钢轨的位置。严格控制钻孔桩架的移动，确保钻孔轴心就位不偏。严格控制下钻，提升的速度和深度；
    (3)钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升，同时根据下钻和提
    升两种不同的速度，确定下沉搅拌桩注浆速度1m／min，提升搅拌桩注浆2m／min，柚苠部2m处重复搅拌桩注浆速度1m／min，并采取高压喷气在孔内使水泥土翻搅拌和，在桩底部分必须重复搅拌注浆，保证整桩搅拌充分、均匀，确保搅拌桩的成桩质量；
    (4)在钻孔的水泥土充分搅拌均匀后，开始初凝硬化之前，采用履带吊将定尺的H型钢或钢轨吊起，插入指定位置，依靠型钢或钢轨的自重下插到计划规定的深度，严格控制型钢的垂直度，严防错位，插偏、扭歪。
    4 基坑土方开挖及开挖施工过程中围护系统的变形观测
    4.1 基坑土方开挖
    基坑土方开挖，我们采取边挖边上撑的作业程序，在局部较深部位采用先撑后挖，严格控制基坑围护体系的变形。
    4.2 开挖施工过程中围护系统的变形观测
    为保证基坑开挖过程安全有序地进行，对基坑围护系统变形进行及时，有效地监测和控制。我们在不同深度处的围护桩上分别布设有桩体水平位移观测管(测斜管)及型钢或钢轨上安装应变片，观测基坑开挖过程中及基坑开挖结束时，型钢和钢轨的受力及变形情况，结果与计算值相符。
    5“SMW”工法芯材的拔除
    H型钢或钢轨一次性投资大，支护工程完毕后要将它们拔出再行使用，否则不很经济。H型钢或钢轨的拔出采用液压拔桩机，由于水泥结硬后与H型钢或钢轨的粘结力大大增加，此外，H型钢或钢轨在基坑开挖后受侧壁上压力及水压力的作用，往往有较大变形，使拔出受阻，型钢或钢轨在插入水泥土搅拌桩前，在型钢或钢轨的周身涂刷减摩剂，以减小水泥土与型钢(钢轨)的粘结力。
    6实践结论
    6.1 挡水防渗性质好，不必另设挡水帷幕
    采用专用三轴搅拌机施工，两轴同向旋转喷浆与土拌合，中轴逆向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌和，而且采用三轴搅拌机施工比单轴或双轴搅拌机施工，更加有效地减少因接缝搭接不好而造成的止水效果不佳现象，而且由于中轴高压喷出的气体在土中逆向翻转，使原来已拌合的土体更加均匀，成桩直径更加有效，成墙效果及止水性能更优。
    6.2 施工时基坑无噪声，低震动，对周围环境影响小符合环境保护要求
    采用三轴搅拌机施工，由于机械的良好传动性能及稳定性，施工时基坑亡无噪声，震动小，在现场施工时，由于施工现场离民房很近，基本上能做到只见其形，未闻其音，地表的震动很小，这样就避免了“扰民”现象发生，尤其适合在市区施工。“SMW”工法施工时，将要置换出一部分泥浆.24小时将硬化，由于施工前开挖沟槽，避免了泥浆的溢出，对周围的影响小，符合环境保护要求。
    6.3具有双重功能
    “SMW”工法水泥土搅拌桩具有承力及防渗双重功能，“SMW”工法成桩由于是在水泥土搅拌桩内插入H型钢或钢轨或其它种类的受拉材料，型钢作为支承侧壁水土侧压力，水泥土搅拌桩作为防渗墙。
    6.4 工期短
    “SMW”工法水泥土搅拌桩，由于具有承力和防渗双重功能，相对于灌注桩和水泥土搅拌桩组合式排桩体系或其它体系、工序减小，施工工期大大缩短，对于施工工期要求紧的工程，此法施工特别有效。
    6.5费用低
    相对其他的支护体系，工序减小，在工程主体结构施工完毕后，型钢能够回收重复利用，减少工程造价。在6-10m的围护结构施工中与常规的灌注桩加水泥土搅拌桩支护体系相比，可降低造价约18%，与用钢筋混凝土地下连续墙施工方法相比，可降低造价约35%。
    7 结束语
    “SMW”工法的施工，在天津市地铁基坑支护中，将发挥更加广泛的作用，尤其是在基坑深度在6-10m范围，周围属密集居民区的地区施工，文明施工要求高的地方。综上所述优点，相对于其他类型的支护体系，有其不可替代的作用，在未来的天津地铁基坑支护施工前景广阔。

    参考文献
    【1】JGJ120---99.建筑工程支护技术规程北京：中国建筑工业出版社，1999
    【2】 赵志缙，应惠清编。简明探基坑工程设计施工手册.北京：中国建筑工业出版社，2000
    【3】 刘建航，侯学渊编.基坑工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1997
    【4】 《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册.北京：中国建筑工业出版社.1974

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200811/13616.htm