SMW工法樁在地鐵車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用分析

張礦泉

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 項(xiàng)目概述

某地鐵車站位于某A區(qū)地塊內(nèi)，地塊南側(cè)接陽澄湖，其他側(cè)均被黃埭蕩及其支流環(huán)繞，車站為地下2層設(shè)計(jì)，車站近正交下穿規(guī)劃道路延長線。車站長度為209 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為19.7 m，站臺(tái)寬度為11 m，采用2層雙跨框架結(jié)構(gòu)。有效站臺(tái)中心里程處底板埋深約為11.76 m。車站現(xiàn)狀場(chǎng)地坡度起伏較大，場(chǎng)地標(biāo)高為1~3.3 m，現(xiàn)狀水塘塘底標(biāo)高為-0.3~-3.4 m，塘底淤泥約0.3 m，車站上方道路規(guī)劃標(biāo)高為3.43 m，無管線及建構(gòu)筑物。車站總圖如圖1所示。

圖1 車站總圖

2 地質(zhì)及水文條件

擬建場(chǎng)地屬太湖沖湖積平原，地基土均為第四系松散沉積物?；娱_挖范圍內(nèi)土層分布主要為：①3素填土、③1黏土、③2粉質(zhì)黏土、③3粉土、④1粉質(zhì)黏土、⑤1粉質(zhì)黏土；車站底板位于⑤1粉質(zhì)黏土層。

微承壓水主要埋藏于③3黏質(zhì)粉土層中，該含水層在本工點(diǎn)均有分布，富水性為一般~中等，其補(bǔ)給來源主要為上部潛水的垂直入滲及周圍河（湖）水網(wǎng)的側(cè)向補(bǔ)給、鄰區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給。其排泄方式主要以向周圍河（湖）水網(wǎng)的側(cè)向徑流或?qū)ι顚拥叵滤脑搅鳛橹鱗1]。承壓水上段主要埋藏于⑦2黏質(zhì)粉土夾粉砂層中，該含水層在本工點(diǎn)均有分布，富水性中等，其補(bǔ)給來源主要為側(cè)向徑流補(bǔ)給，其排泄方式主要以側(cè)向徑流及對(duì)深層地下水的越流補(bǔ)給為主。

土層物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 土層物理力學(xué)指標(biāo)

3 基坑圍護(hù)方案

根據(jù)場(chǎng)地標(biāo)高，車站底板埋深約15 m，比一般車站淺約1~2 m，車站周邊較空曠，車站主體采用常規(guī)地下連續(xù)墻較浪費(fèi)，且車站兩端均位于現(xiàn)狀池塘內(nèi)，圍護(hù)施工前需先將池塘回填。結(jié)合此現(xiàn)場(chǎng)情況，本站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用放坡加SWM工法樁，利用放坡開挖的土方回填池塘，同時(shí)，降低場(chǎng)平標(biāo)高。經(jīng)過方案深化研究，放坡開挖3 m，將表層土外運(yùn)，剩下土方回填池塘。此時(shí)，車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約12 m。車站標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)橫剖面如圖2所示。

圖2 車站標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)橫剖面（單位：mm）

車站圍護(hù)墻體采用樁徑為φ850 mm的三軸水泥土攪拌SMV工法樁，其中心間距為600 mm，內(nèi)插700 mm×300 mm×13 mm×24 mm H型鋼；采用一道800 mm×1 000 mm的混凝土支撐加一道φ800 mm、壁厚為16 mm的鋼支撐及一道φ609 mm、壁厚為16mm的鋼支撐換撐，考慮回筑階段第一道支撐與換撐間距過大，冠梁下壓1.8 m；混凝土支撐間距約9 m，鋼支撐間距約3 m，混凝土支撐與鋼支撐豎向間距約5 m，鋼支撐距離坑底凈距約4 m。使用階段，車站覆土僅2.4 m，抗浮不滿足要求，車站增設(shè)抗拔樁抗浮。

根據(jù)詳勘地勘資料，經(jīng)計(jì)算，端頭井段抗突涌系數(shù)為0.84＜1.1（抗突涌安全系數(shù)），需設(shè)置降壓井，需降承壓水水頭約7.5 m；標(biāo)準(zhǔn)段計(jì)算得抗突涌系數(shù)為0.96＜1.1，需設(shè)置降壓井，需降承壓水水頭約4 m。車站共設(shè)置14口疏干降水井，沿車站縱向交錯(cuò)布置，基坑開挖前20 d，應(yīng)采用內(nèi)井點(diǎn)對(duì)坑底進(jìn)行預(yù)降水、疏干，以加固坑內(nèi)土體，基坑開挖時(shí)，坑內(nèi)的疏干井應(yīng)全部開放，必須保證降水效果，墻外設(shè)置適量水位監(jiān)測(cè)孔，以監(jiān)測(cè)墻體內(nèi)降水對(duì)墻外水位的影響，防止因墻內(nèi)降水導(dǎo)致墻外地基土沉降?；咏邓疃葢?yīng)控制在坑底以下3 m，同時(shí)，基坑周圍上部應(yīng)做好排水工作，防止雨水流入基坑，基坑頂部設(shè)置截水溝，地表裂縫處應(yīng)予封堵，注意排走地勢(shì)低凹處的集水，防止地表水流入基坑內(nèi)和沖刷基坑；基坑內(nèi)設(shè)置排水溝，及時(shí)排除滲水[2]。

4 施工中的問題及解決方法

4.1 冠梁及擋土墻墻縫漏水問題

本站采用放坡開挖，場(chǎng)地標(biāo)高已降低3 m，冠梁施工時(shí)，為減小與鋼換撐之間的間距，下壓1.8 m，導(dǎo)致微承壓水層頂板距離冠梁底不足0.5 m，且冠梁與攪拌樁、擋土墻與冠梁之間均存在施工縫，施工過程中滲透水不停，并通過這2處縫隙滲入基坑內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)采用導(dǎo)流管將水引入基坑內(nèi)，匯聚后用泵抽排。

4.2 H型鋼插入

由于冠梁下壓1.8 m，H型鋼吊裝施工，H型鋼定位卡易偏離中心線，垂直度較難控制，且H型鋼樁位易出現(xiàn)偏差，下插過程中始終使用經(jīng)緯儀或線錘控制H型鋼垂直度；在冠梁澆筑前，必須采用塑料泡沫或油毛氈對(duì)型鋼圈梁部分型鋼進(jìn)行包裹，以防止混凝土與型鋼直接接觸；在內(nèi)部結(jié)構(gòu)澆筑前，派專人對(duì)型鋼進(jìn)行檢查，確認(rèn)型鋼上無影響型鋼拔除的物件并對(duì)減摩劑脫落部分重新涂刷減摩劑。

4.3 冠梁侵入主體側(cè)墻

冠梁沿圍護(hù)樁中心線對(duì)稱設(shè)置，侵入主體側(cè)墻約12 cm，實(shí)際施工時(shí)，將冠梁調(diào)整為平齊側(cè)墻，保持冠梁寬度不變。

4.4 混凝土支撐與H型鋼位置沖突

施工過程中發(fā)現(xiàn)，混凝土支撐鋼筋與H型鋼沖突，現(xiàn)場(chǎng)將混凝土支撐位置適當(dāng)調(diào)整，避開H型鋼。

4.5 拔樁施工對(duì)車站主體側(cè)墻損害

H型鋼相對(duì)車站側(cè)墻存在一定的傾斜角度，其在進(jìn)行拔除作業(yè)時(shí)，對(duì)側(cè)墻存在水平方向力的沖擊，會(huì)對(duì)側(cè)墻造成損傷，增加了側(cè)墻裂縫出現(xiàn)的概率。通過調(diào)查，相對(duì)采用地下連續(xù)墻造成的車站裂縫，采用工法樁造成的車站側(cè)墻裂縫普遍要多。

5 基坑施工變形監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)是控制工程施工階段風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但往往容易出現(xiàn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目未能滿足實(shí)際工況、不重視監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、不按照監(jiān)測(cè)意見進(jìn)行調(diào)整的現(xiàn)象發(fā)生，給基坑的穩(wěn)定安全帶來了極大安全隱患。因而本項(xiàng)目在監(jiān)測(cè)方面提請(qǐng)專家組進(jìn)行論證，針對(duì)項(xiàng)目特有情況，施工過程中，要求各家參建方保護(hù)好監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，不得對(duì)其進(jìn)行破壞。現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)施工工況及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需每日上報(bào)市安監(jiān)部門以及現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目組，定期對(duì)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行溝通。對(duì)可能出現(xiàn)速率報(bào)警和累計(jì)報(bào)警的點(diǎn)位進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)，分析隱患發(fā)生的原因并采取措施排除風(fēng)險(xiǎn)，確保施工各階段處于可控狀態(tài)，并保證監(jiān)測(cè)工作不流于形式。車站施工監(jiān)測(cè)如圖3所示。

圖3 車站施工監(jiān)測(cè)圖

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)正常，測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)正常，水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)正常，支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)正常。綜合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果、周邊環(huán)境、基坑現(xiàn)場(chǎng)巡視情況，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，基坑處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。

6 建議

1）對(duì)于后續(xù)采用SMW工法樁圍護(hù)的車站，建議圍護(hù)樁外放約1 m，圍護(hù)樁及側(cè)墻中間采用黏土或灰土回填壓實(shí)，以降低H型鋼拔除對(duì)側(cè)墻的影響。

2）圍護(hù)樁建議平地面設(shè)置，避免地下水從冠梁底縫隙滲入基坑，影響基坑安全。

3）對(duì)于車站主體采用SMW工法樁，建議冠梁高度適當(dāng)靠近頂板與側(cè)墻相接處施工縫，避免冠梁位于負(fù)1層中部，為避免后期拔樁困難多設(shè)置一道施工縫，增加后續(xù)側(cè)墻漏水通道。

7 結(jié)語

綜上所述，SMW工法樁作為基坑圍護(hù)工法之一，盡管在應(yīng)用中還存在各種問題和值得關(guān)注的焦點(diǎn)，但是在滿足工程技術(shù)要求的前提下，選用SMW工法作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁加隔水帷幕作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，在實(shí)際工程中，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，可優(yōu)先選用SMW工法作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。