宋智琳

（杭州市地鐵集團有限責任公司，杭州 310000）

1 工程概況

13 號公路隧道是負1 層鋼筋混凝土結構施工成型，層厚1 000 mm，層底標高-4.859 m，層底距地面10.7m，側壁厚度800 mm。采用型鋼水泥土攪拌樁墻（Soil Mixing Wall，SMW）圍護結構加固法進行施工操作，三軸混合直徑為φ850 mm，樁身長2 m。型鋼規(guī)格為700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 的H型鋼深度為24 m，分為2 段，每段12 m。杭州地鐵7 號線隧道直徑為6.2 m，隧道標高為-13.06 m，隧道進口標高為4.94 m。

2 基坑圍護方案

通過“SMW 工法”支撐基坑圍護，以φ850 mm×600 mm SMW 三軸水泥土攪拌樁為支撐結構。按照基坑的方位和開挖深度的不同來判斷，水泥攪拌樁長度一般設定為23～28 m，將700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 的H 型鋼伸入水泥樁的內部。插入方法是插2 跳1 或插1 跳1。井下采用2 套鋼筋混凝土水平支撐系統(tǒng)。支撐柱標準規(guī)格為460 mm×460 mm 角鋼的格子柱，樁柱選用規(guī)格為650 mm×650 mm 角鋼（樁頂3.5 m，內徑800 mm×800 mm 角鋼）的插入孔樁。為了降低成本，將插入SMW 樁中的型鋼以0.1 的比例移除，并回收重復使用。基坑圍護平面（局部）如圖1 所示。

圖1 基坑圍護平面（局部）

3 基坑圍護施工要點

3.1 施工主要步驟

基坑圍護施工的主要步驟包括：

1）現(xiàn)場平整。項目施工準備過程先要將施工場地維護平整，清除多余雜物。將場地加固至-1.050 m 的高度，鋪設平板，路基荷載要達到可承載吊車（25 t）和履帶式樁架荷載，即可行駛。保證工地的路基可承受荷載符合設計標準。

2）挖溝。使用挖掘機開挖，在坑內緣控制線的基礎上，沿挖掘樁向平行方向挖溝，要求溝的寬度為1.2 m，深0.8 m。

3）型鋼定位。2 個定位鋼規(guī)格為200 mm×200 mm，長度為2.5 m，與槽的方向保持縱向垂直相交。2 個定位鋼規(guī)格為300 mm×300 mm，長8～15 m，與槽保持平行的位置安裝。型鋼由型材位置卡固定。

4）打樁機位置。三軸攪拌樁的中心距離保持1 200 mm，單孔規(guī)格尺寸為850 mm，搭接尺寸250 mm。在平行的型鋼上用紅漆做施工標記[1]。

3.2 施工工藝

基坑圍護施工的施工工藝如下：

1）按照施工項目對于三軸攪拌樁的施工量和施工技術的要求，利用2 臺三軸攪拌機從項目東、西兩邊分頭開始施工。

2）三軸攪拌樁施工時，要反復鉆孔，以確保施工對象的施工質量和連續(xù)性。施工中，相鄰樁基的施工間隔時間應嚴格控制在12 h 內。

3）打樁機的位置、校正、水平度、垂直度的檢查。樁體的位置誤差應控制在5 cm 之內，樁體的垂直偏差應控制在1%之內。建設中隨機核測設備周圍的標高參數(shù)，保證施工設備處于平衡運行狀態(tài)。

4）制作水泥漿。水泥使用量為20%，水灰比例應滿足1.50～1.80 的設計要求。三軸攪拌樁利用“一噴一攪拌”的施工技術，在下沉和升降過程中進行漸變攪拌。按照地質報告顯示，對于劣性土質，要求上升和下沉的速度變慢，速度控制在容許范圍的下限。根據(jù)三軸機的流量計和壓力表，將泥漿注入壓力控制在0.8～1.0 MPa，并根據(jù)泥漿輸送能力進行控制。

5）型鋼插入。型鋼插入前，應將型鋼表面清潔，保持平整，涂上減摩劑（油），便于后期的清除工作。攪拌樁工程結束后，移除設備，將型鋼放置于預先準備好的導向架中，垂直插入起重機，將型鋼慢慢吊到指定位置。然后手動將型鋼緩緩插入樁中，進入一定深度后迅速減少吊持力，便于整個型鋼的插入。用水平儀設備精準測出型鋼的高度指數(shù)。參數(shù)滿足設計要求后，插入型鋼。此外，要采取確保排水的有效措施，防止水被排入洞中，影響施工效率和施工進度。

6）三軸水泥攪拌樁形成后，坑土挖掘強度滿足100%的強度要求，進行開挖基坑施工，或者設計獲批后，施工單位有完整的保障措施，可適當提前進行施工。

7）支架更換工程和型鋼回收。為了構筑物的穩(wěn)定和基礎的安全，按照地下室施工→支撐地板的更換→刪除第2 個支撐和圍檁→除去回填土和更換的地下2 層→刪除第1 個支撐和圍檁→除去回填土的地下1 層→拔出型鋼的施工流程進行施工[2]。

8）在全部施工操作流程中，具體安排專人進行記錄各樁的沉樁時間、吊起時間和型梁的插入狀況。在型鋼移除操作中，尤其需要加強對地基變形周圍環(huán)境的監(jiān)測。三軸攪拌樁套打順序（1—3—2—4—6—5—7）見圖2。

圖2 三軸攪拌樁套打順序

4 型鋼拔除

4.1 施工安排

本工程根據(jù)建設方安排的時間節(jié)點拔除型鋼，擬采用1 臺25 t 汽車吊車配備1 組千斤頂（2 個型號為QD-200 t的千斤頂）。

4.2 型鋼拔除

1）因周圍施工立體空間小，故安排12 h 作業(yè)，總包單位需清除作業(yè)場地20 m 范圍內施工設備及物資，圈梁外8 m 范圍內須設6 m 寬吊車行走通道。

2）在拔除型鋼時，需遵循以下順序：平整場地→安裝千斤頂→吊車就位→型鋼拔除→孔隙填充。

4.3 平整場地

根據(jù)本工程的實際情況，請建設單位積極協(xié)調，總包單位積極配合，留出足夠的操作面和通道。除此之外，還需用挖機清除型鋼之間的混凝土塊、渣土等雜物，挖到工法水泥土為止，以方便鐵墊塊的安放。

4.4 有序堆拔出型鋼

拔出的型鋼有序堆放，待一定量時裝運，現(xiàn)場應留出足夠的通道和停車場地，裝運集卡長約18 m?？紫短畛錇楸苊獍纬鲂弯摵笃淇紫秾χ車ㄖ皥龅氐叵峦翆咏Y構的影響，拔出型鋼后及時填充，以水泥漿液為主[3]。

5 不同拔樁順序的影響

為研究不同順序拔樁對地表沉降的影響，模擬“1—5—3—6—4—7—2，1—3—2—5—4—7—6，1—2—3—4—5—6—7”3 種典型的拔樁順序，對比在不同拔樁順序下的地表沉降結果。

5.1 地表沉降隨拔樁進程的變化

圖3 表示模擬計算時Ⅰ斷面在不同拔樁順序下地表平均累計沉降與拔樁根數(shù)之間的關系。由圖3 曲線可以看出：（1）不同拔樁順序實際所產生的最終沉降值較相近；（2）從第1根樁起拔到第7 根樁起拔結束，不同拔樁順序會不同程度地影響地表沉降影；（3）順序1—5—3—6—4—7—2 為最合理的拔樁順序，隨著拔樁的進行，沉降增幅逐漸增大，但在拔出每根樁時地表產生的沉降在3 種拔樁順序中最?。唬?）與拔樁順序1—5—3—6—4—7—2 相比，采用拔樁順序1—2—3—4—5—6—7 產生的沉降更大，采用拔樁順序為1—3—2—5—4—7—6 時，拔樁產生的沉降介于前兩者間，且無法確保周邊環(huán)境的穩(wěn)定性。綜上，宜采用1—5—3—6—4—7—2 的拔樁順序。

圖3 Ⅰ斷面地表平均沉降與拔樁根數(shù)關系曲線

5.2 地表沉降隨水平距離的變化

圖4 表示模擬計算得到Ⅱ斷面各監(jiān)測點在不同拔樁順序下得到的沉降結果。

從圖4 可以看出，不同拔樁順序引起的地表沉降略有差異，拔樁順序為1—5—3—6—4—7—2 時，每點的沉降均小于其他兩種拔樁順序產生的沉降，與其他兩種拔樁順序造成的各點地表沉降的差值不超過0.65 mm，對周邊環(huán)境影響最小，因此，應采取這一順序。

圖4 Ⅱ斷面地表沉降與拔樁距離變化曲線

6 結語

型鋼的插入提高坑的穩(wěn)定性。這套支持系統(tǒng)既能有效止水固土，又能有效降低成本，保證施工進度。本文闡述SMW 工法樁型鋼插拔施工原理及對型鋼插拔施工關鍵工序控制進行了研究，有助于推進SMW 工法樁型鋼施工的應用。