車(chē)輛段基坑S M W工法樁加斜拋撐支護(hù)體系施工技術(shù)

洪族智

（中交四航局第五工程有限公司，福州 350008）

1 工程背景

福州市城市軌道交通4號(hào)線一期工程前錦車(chē)輛段，主基坑位于城峰路以南、前錦路以西、螺福路以北、螺洲支路東北側(cè)與燕秀路東西側(cè)的地塊內(nèi)，基坑周長(zhǎng)2990 m，寬度30～260 m，其中，C、D段基坑周長(zhǎng)2268 m，為車(chē)輛段主要基坑，基坑深5～7 m，高仕路站位置為一級(jí)基坑，其余段基坑安全等級(jí)為二級(jí)。本工程紅線邊就是基坑邊線，該基坑側(cè)邊采用SMW工法樁加斜拋撐進(jìn)行基坑支護(hù)。基坑開(kāi)挖底板主要位于（含泥）中細(xì)沙層以及淤泥層，地下水豐富的富水沙層。上部淺基礎(chǔ)持力層分布不連續(xù)，層面起伏較大，地層層厚分布不均勻，下伏基巖及其風(fēng)化巖，巖面起伏較大，屬不均勻地基。

2 深大基坑支護(hù)施工方案比較分析

根據(jù)工程地質(zhì)情況（淤泥及淤泥夾沙層居多）及周邊施工（紅線邊就是基坑邊，且鄰近現(xiàn)有地鐵車(chē)站，周邊房屋建筑居多）條件，深大基坑支護(hù)方案有雙排樁（工法樁加灌注樁）法、放坡加單排SMW工法樁支護(hù)法、SMW工法樁加鋼管斜拋撐支護(hù)等支護(hù)體系可供選擇。

2.1 工法樁加灌注樁雙排樁支護(hù)法

工法樁加灌注樁前排SMW工法樁，間距1200 mm。后排樁直徑800 mm，旋挖樁直徑1 m，排距3500 mm。頂部與800 mm厚鋼筋混凝土板連接。施工優(yōu)點(diǎn)為用地較小，可在車(chē)輛段紅線內(nèi)施工，安全性高，可直立體全斷面開(kāi)挖，對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工無(wú)影響，但造價(jià)高，施工工期較長(zhǎng)。

2.2 放坡加單排S M W工法樁支護(hù)法

采用頂部放坡，放坡高度2～3 m，并設(shè)置6 m寬平面。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用單排直徑850 mm、間距600 mm的內(nèi)插SMW工法樁，內(nèi)插型號(hào)為HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm型鋼，間距1.2 m。型鋼頂部設(shè)置1.2 m×0.8 m冠梁。施工優(yōu)點(diǎn)為造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，但需要的施工場(chǎng)地面積較大，用地范圍較其他支護(hù)形式擴(kuò)大，以本工程為例，需在原有用地范圍的基礎(chǔ)上增加13608 m2，嚴(yán)重超過(guò)紅線范圍，且基坑邊又有民房、既有地鐵車(chē)站，紅線邊就是基坑邊，城區(qū)征地難度大、代價(jià)高昂，后續(xù)多余土地又須看管等。由此可能產(chǎn)生拖延工期、增加費(fèi)用等風(fēng)險(xiǎn)，且安全系數(shù)較其他支護(hù)法有所降低。

2.3 單排S M W工法樁加鋼管斜拋撐支護(hù)法

采用SMW工法樁進(jìn)行支擋，墻體采用直徑850 mm、間距600 mm的三軸攪拌樁，內(nèi)插型號(hào)HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm型鋼，間距1.2 m。施工完圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，以1∶1.75臨時(shí)放坡，坡面掛網(wǎng)噴射C20混凝土，噴射厚度為150 mm。施工完預(yù)留核心土，開(kāi)挖基坑施工底板，在底板上澆筑臨時(shí)牛腿，并架設(shè)直徑630 mm、厚度為8 mm鋼支撐,鋼支撐間距3.0 m。此方案使用靈活，不影響周邊場(chǎng)地環(huán)境等，該工藝廣泛應(yīng)用于基坑開(kāi)挖與支護(hù)，施工工藝簡(jiǎn)單且成熟，所需材料可重復(fù)利用，最終所有斜拋撐和型鋼都可回收，而且施工進(jìn)度快，造價(jià)較低，無(wú)須新征地。

3 支護(hù)方案選定及施工技術(shù)研究

3.1 方案選定

本工程主基坑周?chē)嬖诘慕ǎ?gòu)）筑物較多，鄰近地鐵站，村居民房距離基坑邊緣較近，且紅線邊就是基坑邊，基坑安全等級(jí)較高。由于本基坑深度在5～7 m，且面積較大，若采用單排圍護(hù)結(jié)構(gòu)加放坡開(kāi)挖，需增加放坡范圍才能滿足安全系數(shù)要求。由此需增加施工用地，施工作業(yè)距離遠(yuǎn)，也造成征地拆遷量增加，施工不確定性因素增多，可能造成工期拖延，費(fèi)用大幅度增加。若采用雙排樁，雖然施工場(chǎng)地及安全性能均能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際需求，但施工較復(fù)雜，造價(jià)相對(duì)高昂，樁基會(huì)對(duì)未來(lái)開(kāi)發(fā)造成地下污染，因此，將增加工程的投資等。

采用SMW工法樁加鋼管斜拋撐支護(hù)進(jìn)行支擋，不僅能滿足深大基坑周邊建筑物多、鄰近地鐵和基坑安全等級(jí)高的要求，而且在工序上可先施工工法樁，后對(duì)基坑采用放坡開(kāi)挖。先行施工中間部分底板，施工斜拋撐基座后架設(shè)斜拋撐，基坑開(kāi)挖過(guò)程安全穩(wěn)定性將大大提升。同時(shí)規(guī)避了放坡加單排樁施工對(duì)場(chǎng)地和地質(zhì)條件要求高，以及雙排樁施工方案復(fù)雜、成本高、不環(huán)保節(jié)能等弊端。

3.2 施工工藝流程

本基坑周長(zhǎng)2268 m，基坑深度為5～7 m，基坑采用中心島開(kāi)挖，中心底板基礎(chǔ)首先施工，最后澆筑基坑坑邊底板。結(jié)合場(chǎng)地情況，基坑側(cè)邊坡采用豎向斜撐進(jìn)行基坑支護(hù)。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW工法樁。墻體采用直徑850 mm、間距600 mm的三軸攪拌樁，內(nèi)插型號(hào)HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm型鋼，間距1.2 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置1.2 m×0.8 m冠梁，冠梁頂標(biāo)高為5.0～6.0 m，施工完圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，以1∶1.75臨時(shí)放坡，坡面掛網(wǎng)噴射C20混凝土，噴射厚度為150 mm。施工完部分底板后，在底板上澆筑臨時(shí)斜拋撐牛腿，并架設(shè)直徑為630mm、厚度為8 mm斜拋鋼支撐,鋼支撐間距3.0 m。

3.2.1 SMW工法樁施工

SMW工法樁施工方法采用跳打方式進(jìn)行施工，即先施工第1單元，然后施工第2單元，再施工第3單元，第3單元的A軸和C軸插入第1單元的C軸及第2單元的A軸孔中，兩端完全重疊。依此類(lèi)推，完成水泥攪拌樁施工，施工順序如圖1所示。接著進(jìn)行型鋼插入施工，型鋼采用隔一插一施工方式進(jìn)行。三軸攪拌樁施工完成后立即插入型鋼，復(fù)核孔位，插入完成后需要固定好型鋼直至攪拌樁凝固，施工前配備好振動(dòng)錘，輔助插型鋼成樁。

圖1 攪拌樁施工順序（單位：mm）

3.2.2 鋼管斜拋撐施工

架設(shè)鋼管斜拋撐前施工基座，確保基座與冠梁預(yù)埋鋼板保持同一軸線不偏心，鋼管斜撐兩端點(diǎn)位置拉線、放線、安裝位置開(kāi)槽，支撐尺寸計(jì)算、下料，待基座強(qiáng)度滿足要求后，采用25 t汽車(chē)吊或者塔式起重機(jī)吊裝、基坑預(yù)留反壓土開(kāi)挖、監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)底板側(cè)墻施工、拆撐。

3.3 施工控制要點(diǎn)

本工程施工控制要點(diǎn)包括：

1）施工牛腿時(shí)應(yīng)與冠梁預(yù)埋鋼板保持軸線一致，斜拋撐待底板牛腿施工完成達(dá)到強(qiáng)度后安裝，主要起到支撐體系轉(zhuǎn)換的作用，利用鋼管撐替代反壓土提供外側(cè)土壓力，以進(jìn)行反壓土的開(kāi)挖及反壓土下底板的安全施工[1]。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)和施工方案要求必須做到先撐后挖，和挖土工序密切配合，在安全第一的前提下加快進(jìn)度。

3）斜拋撐鋼支撐結(jié)構(gòu)施焊要符合規(guī)范要求，焊縫長(zhǎng)度、飽滿度、厚度均要滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，且要進(jìn)行試焊、無(wú)損檢測(cè)或超聲波探傷，并盡量減少施工機(jī)械行走對(duì)支撐造成的影響。

4）在鋼支撐的安裝及邊坡土方開(kāi)挖階段，要求監(jiān)測(cè)單位在設(shè)立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)整個(gè)施工階段邊開(kāi)挖邊監(jiān)測(cè)，且每天保持對(duì)支撐監(jiān)測(cè)不少于1次。

5）每安裝1根鋼支撐，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊接，檢查構(gòu)件安裝節(jié)點(diǎn)焊接質(zhì)量，焊縫需飽滿，外觀無(wú)焊接缺陷，受力位置均為連續(xù)焊，并檢測(cè)焊縫。

6）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)于達(dá)到拆除條件的進(jìn)行拆除，拆除過(guò)程中加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)。

7）SMW工法樁成樁垂直度誤差應(yīng)＜0.5%，樁位偏差應(yīng)＜50 mm，相鄰樁施工不得超過(guò)12 h。壓漿過(guò)程不允許有斷漿現(xiàn)象。若因故輸漿管道堵塞，需立即停泵處理，待處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具上提或下沉2 m后，確認(rèn)漿液未凝固并等待10～20 s后方可注漿，以防斷樁；如若漿液凝固需重新鉆進(jìn)施工；工法樁攪拌樁施工前要預(yù)先試樁，得出合理的水泥摻量和攪拌提升速度。

8）型鋼接頭焊縫應(yīng)重點(diǎn)檢查，確保焊縫質(zhì)量。型鋼插入宜靠自重或者采用振動(dòng)錘輔助成樁。

9）型鋼回收后及時(shí)對(duì)空隙進(jìn)行注漿填筑。

3.4 施工監(jiān)測(cè)及監(jiān)測(cè)成果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)情況，開(kāi)挖前對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，開(kāi)挖過(guò)程監(jiān)測(cè)及比對(duì)。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，變形量最大為9 mm，由此得出SMW工法樁加斜拋撐工法可靠穩(wěn)定，滿足圍護(hù)要求。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目施工完成后，通過(guò)收集資料，比對(duì)后得出各支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)效益分析情況，見(jiàn)表1。

表1 各支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)效益分析

由此可以得出SMW工法樁加斜拋撐工法,在場(chǎng)地受限條件下經(jīng)濟(jì)效益較佳，安全性能可靠，施工方便簡(jiǎn)單，工期短，環(huán)保節(jié)能。

5 結(jié)語(yǔ)

SMW工法樁加鋼管斜拋撐在基坑支護(hù)中的運(yùn)用較廣，但也需要因地制宜，必須做到實(shí)地勘察，重視方案制訂、人員培訓(xùn)以及過(guò)程控制和監(jiān)測(cè)，方能做到合理運(yùn)用技術(shù)。該方法適用于斜拋撐冠梁背后有便利的場(chǎng)地或底板結(jié)構(gòu)物可以行車(chē)的位置，或單一圍護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足土側(cè)壓力需輔助支撐的工況，便于后續(xù)土方開(kāi)挖、型鋼、斜拋撐的循環(huán)回收利用。本文通過(guò)福州軌道交通4號(hào)線一期前錦車(chē)輛段深大基坑的施工，闡述了SMW工法樁加鋼管斜拋撐施工在深大基坑的施工工藝步驟，安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)方面的施工要點(diǎn)，供類(lèi)似基坑施工程參考。