隧道圍護SMW工法樁遺留型鋼拔除施工技術(shù)

宋智琳

（杭州市地鐵集團有限責(zé)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(jié)構(gòu)施工成型，層厚1 000 mm，層底標(biāo)高-4.859 m，層底距地面10.7m，側(cè)壁厚度800 mm。采用型鋼水泥土攪拌樁墻（Soil Mixing Wall，SMW）圍護結(jié)構(gòu)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(biāo)高為-13.06 m，隧道進口標(biāo)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(jié)構(gòu)。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(shè)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(fù)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(zhǔn)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(shè)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2）挖溝。使用挖掘機開挖，在坑內(nèi)緣控制線的基礎(chǔ)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(biāo)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(shù)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(fù)鉆孔，以確保施工對象的施工質(zhì)量和連續(xù)性。施工中，相鄰樁基的施工間隔時間應(yīng)嚴格控制在12 h 內(nèi)。

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(yīng)控制在5 cm 之內(nèi)，樁體的垂直偏差應(yīng)控制在1%之內(nèi)。建設(shè)中隨機核測設(shè)備周圍的標(biāo)高參數(shù)，保證施工設(shè)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(yīng)滿足1.50～1.80 的設(shè)計要求。三軸攪拌樁利用“一噴一攪拌”的施工技術(shù)，在下沉和升降過程中進行漸變攪拌。按照地質(zhì)報告顯示，對于劣性土質(zhì)，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(yīng)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(jié)束后，移除設(shè)備，將型鋼放置于預(yù)先準(zhǔn)備好的導(dǎo)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(shè)備精準(zhǔn)測出型鋼的高度指數(shù)。參數(shù)滿足設(shè)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(shè)計獲批后，施工單位有完整的保障措施，可適當(dāng)提前進行施工。

7）支架更換工程和型鋼回收。為了構(gòu)筑物的穩(wěn)定和基礎(chǔ)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(shè)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(nèi)施工設(shè)備及物資，圈梁外8 m 范圍內(nèi)須設(shè)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(shè)單位積極協(xié)調(diào)，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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)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(guān)系。由圖3 曲線可以看出：（1）不同拔樁順序?qū)嶋H所產(chǎn)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(jié)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(chǎn)生的沉降在3 種拔樁順序中最??；（4）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(chǎn)生的沉降更大，采用拔樁順序為1—3—2—5—4—7—6 時，拔樁產(chǎn)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(guān)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(jié)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(chǎn)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(yīng)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(jié)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(guān)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(yīng)用。