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SMW工法在某地鐵基坑圍護(hù)中的應(yīng)用論文
摘 要：
"SMW"法是在水泥土攪拌樁內(nèi)插入工H型鋼或其他種類(lèi)的勁性材料，從而增加水泥土樁抗彎、抗剪能力，并具有擋水、擋土、工藝閉單、操作方便等特點(diǎn)的基坑圍護(hù)施工方法。由于此類(lèi)工法施工周期短、工程造價(jià)低、抗?jié)B能力較強(qiáng)，在基坑圍護(hù)中具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)某地鐵區(qū)間明挖隧道基坑支護(hù)施工實(shí)踐闡述其應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)其變形情況和經(jīng)濟(jì)性作出分析。
關(guān)鑲詞：
基坑支護(hù) 明挖施工 SMW工法
1. 前言
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展,地下工程愈來(lái)眾多，開(kāi)發(fā)和利用地下空間的要求日顯重要。大量深基坑工程的出現(xiàn)，促進(jìn)了設(shè)計(jì)計(jì)算理論的提高和施工工藝的發(fā)展。SMW工法是一種新型的基坑支護(hù)技術(shù)，也稱勁性水泥土攪拌樁法。該工法于1976年在日本問(wèn)世，并得到很大推廣，廣泛應(yīng)用于海底隧道工程、地鐵、電鐵等重大項(xiàng)目，以及各類(lèi)高層建筑的深基坑開(kāi)挖支護(hù)工程等。最近數(shù)年，SMW工法在日本地下連續(xù)墻中的應(yīng)用面高達(dá)70％左右。近年，在上海、南京、天津與廣州等城市推廣SMW工法，廣泛應(yīng)用于地鐵基坑工程、市政建設(shè)工程、建筑基坑工程及海岸防滲工程等。
施工表明,SMW工法施工適用軟硬各類(lèi)土層，包括砂爍層、卵石層、巖層。該工法以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)一定位置向一定深度進(jìn)行鉆掘，在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土自上而下、自下而上反復(fù)進(jìn)行混合攪拌，在各施工單元之間則采取部分重疊搭接施工，在水泥土混合體未結(jié)硬之前插入H型鋼或鋼板作為補(bǔ)強(qiáng)材料，與水泥土結(jié)硬形成具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無(wú)接縫的地下墻體。該工法的水泥用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鉆孔灌注護(hù)坡樁的用量，且工程完成之后，可對(duì)H型鋼進(jìn)行回收利用，施工的噪音小，對(duì)周?chē)沫h(huán)境影響較小，顯示出了獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。
2.工程概況
2.1工程簡(jiǎn)介
本工程為某地鐵明挖區(qū)間隧道,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW工法進(jìn)行施工。由水泥攪拌樁內(nèi)插入H型鋼＋冠梁＋圍囹＋水平鋼支撐構(gòu)成支護(hù)系統(tǒng)。SMW工法樁為圍護(hù)樁，全程共280幅樁。樁徑為3×850，樁長(zhǎng)為21.5m，插入H型鋼長(zhǎng)度22米(含冠梁上部露出長(zhǎng)度0.5m）。SMW樁頂?shù)匿摻罨炷凉诹簽?50×1000，SMW工法圍護(hù)的明挖段基坑深13～14m，寬16.15m。按場(chǎng)地的地質(zhì)狀況、周邊環(huán)境安全的重要程度和坑內(nèi)永久性結(jié)構(gòu)變形允許條件等因素，本區(qū)間明挖段基坑變形控制保護(hù)等級(jí)定為二級(jí)。
2.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件
根據(jù)地勘報(bào)告,工程所處地層自上而下依次為:人工填土層：粉土填土①層、層底標(biāo)高40.21~41.81m；第四紀(jì)全新世沖洪積層：粉土③、粉質(zhì)粘土③2層、粉土④2、粉質(zhì)粘土④，層底標(biāo)高26.21~33.91m；第四紀(jì)晚更新世沖洪積層：細(xì)中砂⑥3層 ，粘土⑥1層，粉質(zhì)粘土⑥2層，層底標(biāo)高20.21~26.21m。
本段地下水由上至下分為三層：表層滯水，水位標(biāo)高為33.17~41.55m，透水性一般；潛水，水位標(biāo)高為26.23~31.47m，微承壓性； 層間潛水，水位標(biāo)高為20.20~26.70m，施工過(guò)程中未涉及此層地下水。
3.主要施工方法及措施
3.1場(chǎng)地平整
三軸機(jī)施工前，必須先進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除施工區(qū)域內(nèi)的表層硬物,素土回填夯實(shí)，路基承重荷載以能行走50t大吊車(chē)及履帶式重型樁架為準(zhǔn)。
3.2測(cè)量放樣
根據(jù)提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行放樣定位及高程引測(cè)工作,并做好永久及臨時(shí)標(biāo)志。為防止攪拌樁向內(nèi)傾斜,造成內(nèi)襯墻厚度不足，影響結(jié)構(gòu)安全使用，按設(shè)計(jì)要求每邊外放10cm。確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行攪拌施工。
3.3開(kāi)挖溝槽
根據(jù)基坑圍護(hù)內(nèi)邊控制線，采用挖機(jī)開(kāi)挖溝槽，并清除地下障礙物，開(kāi)挖溝槽余土應(yīng)及時(shí)處理，以保證SMW工法正常施工,并達(dá)到文明工地要求。
3.4定位型鋼放置
垂直溝槽方向放置兩根定位型鋼，規(guī)格為200×200，長(zhǎng)約2.5m，再在平行溝槽方向放置兩根定位型鋼規(guī)格300×300，長(zhǎng)約8-20m，轉(zhuǎn)角處H型鋼采取與圍護(hù)中心線成45度角插入，H型鋼定位采用型鋼定位卡。
3.5三軸攪拌樁孔位定位
三軸攪拌樁中心間距為600mm，根據(jù)這個(gè)尺寸在平行H型鋼表面用紅漆劃線定位。
3.6樁機(jī)就位
由當(dāng)班班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮，樁機(jī)就位，移動(dòng)前看清上、下、左、 右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)障礙物應(yīng)及時(shí)清除，樁機(jī)移動(dòng)結(jié)束后認(rèn)真檢查定位情況并及時(shí)糾正。樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正，并用線錘對(duì)龍門(mén)立柱垂直定位觀測(cè)以確保樁機(jī)的垂直度，垂直度偏差不大于1/100。三軸水泥攪拌樁樁位定位后再進(jìn)行定位復(fù)核，偏差值應(yīng)小于30㎜。
3.7 SMW工法施工
SMW工法施工按下圖順序進(jìn)行，其中陰影部分為重復(fù)套鉆，保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，水泥攪拌樁的搭接以及施工設(shè)備的垂直度補(bǔ)正是依靠重復(fù)套鉆來(lái)保證，以達(dá)到止水的作用。
3.8攪拌速度及注漿控制
三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過(guò)程中均應(yīng)注入水泥漿液，同時(shí)嚴(yán)格控制下沉和提升速度。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和有關(guān)技術(shù)資料規(guī)定，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿，做好每次成樁的原始記錄。水泥采用32.5級(jí)新鮮普通硅酸鹽水泥。水泥漿液的水灰比為1.8～2.2，每立方攪拌水泥土水泥用量為360kg，拌漿及注漿量以每鉆的加固土體方量換算,注漿壓力以漿液輸送能力來(lái)控制。
3.9H型鋼插入
三軸水泥攪拌樁施工完畢后,吊機(jī)應(yīng)立即就位，準(zhǔn)備吊放H型鋼。起吊前在距H型鋼頂端0.10m處開(kāi)一個(gè)中心圓孔，孔徑約8cm，裝好吊具和固定鉤，然后用50t吊機(jī)起吊H型鋼，必須確保垂直。在溝槽定位型鋼上設(shè)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(duì)正樁位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內(nèi)。
3.10涂刷減摩劑
考慮H型鋼回收，型鋼必須涂刷減摩劑后再插入水泥土攪拌樁，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后起拔回收。
3.11H型鋼回收
待地下主體結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，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(duì)鄰近建筑物及地下管線的影響。
4.結(jié)語(yǔ)
SMW工法在本工程中，既提前了工期，節(jié)省了投資，又保證了工程質(zhì)量。
SMW工法可以大幅度降低工程造價(jià)：原設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁加水泥土攪拌樁止水帳幕結(jié)構(gòu)形式造價(jià)為988．5元／立方米，采用SMW工法后造價(jià)為758.4元／立方米，節(jié)省造價(jià)230.1元／立方米；SMW工法施工速度較快：本基坑工期比原設(shè)計(jì)方案提前30天；施工的噪音小，對(duì)周?chē)沫h(huán)境影響較小；基坑在開(kāi)挖時(shí)和開(kāi)挖后始終保持穩(wěn)定，墻頂水平位移保持在30mm以內(nèi)，周?chē)两盗靠刂圃?0mm以內(nèi)，單日最大位移均為3mm；該止水體系很好的完成了防水任務(wù)，僅局部出現(xiàn)少量滲水現(xiàn)象，不會(huì)給施工帶來(lái)大的影響；也末出現(xiàn)較大面積的坍塌，確保了施工的安全進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)
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[2]彭聚云等. 基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社
[3]劉建航,侯學(xué)淵主編. 基坑工程手冊(cè). 北京:中國(guó)建筑出版社
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