悬臂SMW工法在天津地铁二号线车站软土深基坑工程的应用与研究

悬臂SMW工法在天津地铁二号线车站软土深基坑工程的应用与研

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摘要：本文以天津地铁二号线李明庄车站软土深基坑工程实例，介绍了悬臂SMW工法流程、施工技术要点及质量控制措施，希望能够给类似工程项目提供一些参考和帮助。

关键词：悬臂SMW工法，H型钢，冠梁

1、工程概况

天津地铁二号线李明庄车站总长 149.60m，标准段宽21.4m，主体基坑平均挖深约24.2m，顶板覆土约3米,为特级深基坑，施工期间采用基坑内管井降水，降水深度约 18m,主体建筑面积为10166.31m2，附属结构面积 3553.74m2，车站总建筑面积为13720.05m2，总拆迁面积 16760m2。车站主体结构及附属结构均采用明挖法施工，围护结构采用SMW工法桩+单道内支撑的支护方式，桩长29.5～31.5m，搅拌桩桩长30～31m。

1.1工程地质

工程范围内地层揭露由上而下主要由(1-1)杂填土，(1-2)素填土，(1-3)淤泥，(2-1)粉质粘土，(2-2)粉质粘土，(3-1)粉质粘土，(3-1a)粉质粘土，(3-2)粉质粘土夹粉土、粉砂，(4)圆砾、(5)强风化等9层组成。天津地铁二号线李明庄车站主要穿越的地层为人工填土层及粉质粘性土层。工程范围内无不良地质。

1.2水文地质

场地地下水类型主要为上层滞水和孔隙水。上层滞水主要赋存于(1)层人工填土中，稳定水位为地表下1.5m～3m。

2、技术难点分析

工程位于天津市的主干道之一，沿线房屋密集，部分需要拆迁。沿线有给水、排水、电力、通讯、天燃气等十余条管线，周边环境非常复杂。工程施工需占道半幅多次倒边施工，影响交通，同时对周边居民日常生活带来不便，施工时要提前筹划，做好交通组织、环境保护、文明施工相关工作。

3、SMW施工技术

3.1 SMW工法施工流程

SMW工法桩是用深层搅拌机为工具，以水泥为固化剂，在地基中进行原位的强度搅拌再插入“H”型钢，待水泥固化后形成桩体[1]- [3]。水泥土搅拌桩采用三轴搅拌工艺，桩径φ850，间距600mm。钢板桩采用热轧HN700×300型钢。根据工法桩设置部位深度的不同分为插一跳一型和插二跳一型，其中U型槽段和主通道段开端8m（0+262～0+270）为插一跳一型，其余主通道段和泵房段为插二跳一型。SMW型钢水泥土搅拌桩施工工艺流程见图2所示：

3.2施工技术要点

3.2.1施工准备

确认施工场地范围内的所有管线已经改移或被保护，为确保施工的连续性，机械进场前对加固区域进行场地平整，清理障碍物，做好机械调试工作。

3.2.2导墙施工

定位型钢上设桩位标志。根据基坑围护结构中心轴线，开挖宽1.0m、深1.5m沟槽，沟槽既要保证土体能自立、不塌陷，又可容纳水泥土涌出。为确保桩位以及为安装H型钢提供导向装置，平行沟槽方向放置两根300mm×300mm工字钢，定位型钢上设桩位标志，方便钻机就位。

3.2.3SMW搅拌机就位

钻机操作人员根据定位型钢上的桩位标记严格控制钻机桩架的移动，确保钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔深度的达标，利用钻杆和桩架相对定位原理，在钻杆上划出钻孔深度的标尺线，严格控制下钻、提升速度和深度。

3.2.4水泥浆液的制备及搅拌

保证水泥土强度qu(28)≥1Mpa，42.5级的普通硅酸盐水泥掺入量20%，即每方土体掺灰量360kg，水灰比控制在1.2～1.5之间，并在水泥浆液中适当增加高效减水剂的掺量，以减少水泥浆液在注浆过程中的堵塞现象。

根据设计深度，钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速1m/min下钻，匀速2m/min提升，同时根据下钻和提升两种不同的速度，注入不同掺量的水泥浆液，并采取高压喷气在孔内使水泥土翻搅拌和，在桩底部分应适当延长搅拌注浆时间，必要时可重复搅拌注浆，保证整桩搅拌充分、均匀，确保搅拌桩底质量。

3.2.5型钢插入

在钻孔的水泥土充分搅拌均匀后，开始初凝硬化之前，将H型钢吊起插入指定位置，靠型钢自重下落。型钢插入困难时使用适配的振动锤振动插入，插入过程保持型钢的垂直度。型钢插到设计规定深度，然后进行换钩法，使H型钢脱离吊钩，固定在沟槽两侧铺设的定位型钢上直至孔内的水泥土凝固。型钢对接处应位于开挖面以下并相邻两根接头要错开1米以上。

3.2.6SMW桩成型

待水泥搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋以及沟槽定位卡撤除。为确保桩身强度和均匀性，施工过程中要求做到：

①严格控制按设计要求配置浆液。

②土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎有利于同水泥浆均匀拌和。

③浆液不能发生离析，水泥浆液严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，注浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。

④发生管道堵塞，立即停泵处理，待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0m后方能注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩。

3.2.7 H型钢回收

根据设计要求，本支护结构的部分H型钢在结构强度达到设计要求后必须全部拔出回收。H型钢在使用前必须涂刷减摩剂，以利拔出，要求型钢表面均匀涂刷减摩剂，厚度不小于1mm。

三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。施工完毕后回收H型钢，型钢拔除采用振动沉拔锤直接逐步拔除。在施工前应进行型钢抗拔验算与拉拔试验，确保型钢的顺利回收。

3.2冠梁施工

为保证钻孔SMW工法桩的整体性且便于拔桩，在桩顶以下500mm设置冠梁，将其连为整体。冠梁截面尺寸为1100×700mm，采用C30商品混凝土。冠梁施工时，先将桩顶钢板桩清洗干净，之后绑扎冠梁钢筋，木模板+单侧钢管斜撑立模，商品混凝土运至现场灌注，插入式捣固器振捣密实，冠梁随围护桩进度分段施作。施工时根据预埋钢管支撑托板的预埋件。

4、SMW工法搅拌桩施工质量保证措施

1）水泥流量、注浆压力采用人工控制，严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，并用比重仪随时检查水泥浆的比重。浆液不

能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。

2）桩体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，下沉和提升力求匀速，使原状土充分破碎，有利于水泥浆与土均匀拌和。

3）发生管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。

5、结束语

SMW工法具有支护位移小、适用范围宽、安全经济等特点,控制变形方面具有的显著优势, 天津地铁二号线李明庄车站工程实践表明在软土基坑支护工程中有广阔应用前景。

参考文献

[1]史佩栋深基础工程特殊技术问题［M］:北京:人民交通出版社,2003.

[2]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

[3]施工手册第四版（缩印版）.