淺析U型槽基坑圍護工程SMW樁的施工應用與發展前景

史蘇　程琳

【摘 要】本文通過結合SMW樁在U型槽基坑圍護的應用實例，詳細地闡述了SMW樁工藝流程、施工質量保證措施、異常情況處理等，提出SMW樁在鐵路建設中的成功運用說明其具有廣闊的應用前景。

【關鍵詞】基坑圍護；SMW樁；施工工藝；發展前景

引言：

新建鐵路德龍煙線德州至大家洼線路從京滬線黃河涯站南端引出，經德州市陵縣、臨邑縣，濟南市商河縣，濱州市惠民縣，陽信縣，東營市利津縣，從五莊和四圖村之間跨越黃河。又經壽光市、漢江油田利用既有益陽線引入至大家洼站。在DK21+070處原設計為上跨京滬高鐵特大橋，后變更為下穿京滬高鐵U型槽，線路在京滬高鐵DK343+007處C107與C108號橋墩間通過，梁下凈空4.9m，凈寬27.7m；既有橋寬13.4m，橋墩采用圓端型橋墩，群樁基礎，承臺埋深1.0m，承臺高2.0m。線路與京滬高鐵線路交角67°，全長1550m。U型槽部分里程段基坑圍護采用SMW樁。

1、自然條件及水文地質情況

U型槽經過地段位于山東省境內西北部地區，總的地勢為東高，中、西低。所處地貌單元為黃河沖積平原及濱海平原。黃河沖積平原海拔高程8～25m，地形平坦，向東北微傾，河流及溝渠縱橫交錯，村莊密集，大部分為耕地，局部為鹽漬化荒地、水塘濕地。DK20+320—DK21+870段71.3m范圍內地層為第四系全新統沖擊層及第四系上更新沖擊層。巖性以黏土、粉質粘土、粉土及粉砂為主，承載力90-180kpa。地下水埋深1.2-1.4m。地面標高18.1-18.8m，內澇水位19.03m。含水層主要為粉土、粉砂層，水量豐富。地下水補給主要以大氣降水及河流側向補給為主，排泄條件以地面蒸發為主。

2、SMW樁施工原理

U型槽基坑圍護采用SMW樁進行處理，其原理是利用多軸攪拌機，以水泥作為固化劑與地基土進行原位強制攪拌，按照一定間距插入H型鋼，待水泥土固化后形成具有一定強度的連續樁墻，達到圍護和止水效果。

3、SMW樁主要施工工藝

⑴施工順序

SMW工法施工順序按下圖，其中陰影部分為重復套鉆，以保證墻體的連續性和接頭的施工質量。水泥攪拌樁的搭接以及施工樁體的垂直度補正是依靠重復套鉆來保證，以達到止水的作用。施工中一般情況下采用單排擠壓式連接方式進行施工，具體布置如下圖所示：

⑵攪拌速度及注漿控制

三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度。根據設計要求和有關技術資料規定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于0.5m/min，在樁底部分適當持續攪拌注漿，做好每次成樁的原始記錄。

⑶注漿控制

在施工現場搭建拌漿施工平臺，平臺附近搭建水泥庫，在開機前應進行漿液的攪制，開鉆前對拌漿工作人員做好技術交底工作。嚴格按照實驗配合比及試樁參數控制水泥摻量。

⑷H型鋼插入

三軸水泥攪拌樁施工完畢后，吊機應立即就位，準備吊放H型鋼。起吊前在H型鋼頂端處開一個中心圓孔，裝好吊具和固定鉤，然后用吊機起吊H型鋼，用線錘校核垂直度，必須確保垂直。在溝槽定位型鋼上設H型鋼定位卡，固定插入型鋼平面位置，型鋼定位卡必須牢固、水平，而后將H型鋼底部中心對正樁位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內，垂直度控制用線錘控制。根據高程控制點，用水準儀引放到定位型鋼上，根據定位型鋼與H型鋼頂標高的高度差，在定位型鋼上擱置槽鋼，焊吊筋控制H型鋼頂標高，誤差控制在±5cm以內。待水泥土攪拌樁達到一定硬化時間后，將吊筋與溝槽定位型鋼撤除。若H型鋼插放達不到設計標高時，則采取振動錘輔助下沉，使其插到設計標高，下插過程中始終用線錘跟蹤控制H型鋼垂直度。若仍然無法達到設計標高，則提升后重新攪拌噴漿再下沉。

⑸H型鋼回收

為便于H型鋼回收，先涂刷減摩劑后插入水泥土攪拌樁，結構強度達到設計要求后回填密實攪拌墻與主體結構縫隙后，采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁，起拔回收H型鋼。用0.5水灰比的水泥砂漿自流充填H型鋼拔除后的空隙，減少對鄰近建筑物及地下管線的影響。對于洞門所處位置，為加強安全系數，也可切割后永久埋入。

⑹SWM樁施工質量控制

①SWM樁施工時應保持樁機底盤的水平和立柱導向架垂直，孔位放樣誤差小于5cm，鉆孔深度誤差小于+10cm，-5cm，樁身垂直度誤差不大于1/200。

②采用“二噴四攪”施工工藝，第一次噴漿量控制在60%，第二次噴漿量控制在40%；嚴格控制每桶攪拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取總量控制，嚴禁樁頂漏噴現象發生，確保樁頂水泥土的強度。

③土體應充分攪拌，嚴格控制鉆孔下沉、提升速度，使原狀土充分破碎有利于水泥漿與土均勻拌和。

④漿液不能發生離析，水泥漿液應嚴格按預定配合比制作，為防止灰漿離析，放漿前必須攪拌30秒再倒入存漿桶。壓漿階段輸漿管道不能堵塞，不允許發生斷漿現象，全樁須注漿均勻，不得發生土漿夾心層。

⑤壓漿階段，若發現斷漿和管道堵塞時，應立即停泵處理。待處理結束后立即把攪拌鉆具上提和下沉1.0m后方能繼續注漿，等10～20秒恢復向上提升攪拌，以防斷樁發生。

⑥相鄰兩樁施工間隔不宜超過12h，施工過程中一旦超過12小時出現冷縫則采取在冷縫處圍護樁外側補攪素樁方案，在圍護樁達到一定強度后進行補樁，以防偏鉆，保證補樁效果，素樁與圍護樁搭接厚度約10cm左右。如下圖所示。

⑦H型鋼不允許出現扭曲現象，插入時要保證其垂直度。對需要拔出回收的H型鋼插入前須涂減摩劑，型鋼拔出后應及時用水泥砂漿灌注密實。

⑺質量檢測方法

成樁過程中對水泥土取樣，制成標準試塊，取樣數量為每臺·班機一組，每組6塊。攪拌樁樁體在達到齡期28天后，進行鉆孔取芯測試其強度，其無側限抗壓強度不得小于1.0mpa，檢查樁的數量不少于已完成樁數的1%。

結語：

SMW樁是近幾年來興起的一種新的深基坑圍護形式，本文通過結合U型槽實例，闡述了SMW樁詳細的施工工藝，針對各個施工過程提出其相應的施工要點及施工質量保證措施，有效地指導同類工程施工。SMW樁施工對周邊環境影響小，成樁質量可靠，連續施工防水效果好，攪拌樁的水泥使用量遠低于其它圍護施工方法，型鋼又可回收，造價明顯降低，加快了工程進度，取得了良好的經濟和社會效益。在施工中只要嚴格按質量要求控制，SMW樁在鐵路深基坑圍護施工中具有很大的發展空間。

參考文獻：

[1] 丁俊文.SMW工法基坑支護技術的應用研究[j].山西建筑，2009，28（10）：118～119

[2] 郭俊偉，張營.基坑圍護SMW工法應用技術[j].山西建筑，2007，31（05）：57～58