【摘 要】 在介绍SMW工法特点、适用条件以及施工要点的基础上,以广州地铁四号线新造车站基坑围护结构为工程背景,详细阐述了SMW工法在地铁工程中的应用,实践表明,SMW工法具有占地少、环境污染小、施工进度快、节约投资等优点,值得在地铁施工中推广使用。 【关键词】 SMW工法; 连续墙; 地铁工程1 SMW工法概述
SMW是SoilMixingWall的缩写,于1976年在日本问世。截至1993年,该法在日本各地施工业绩已达800×104m3,约占全日本用各种工法施工地下连续墙的50%左右。由于SMW工法的多项优点,近年来该工法已在美国、法国、东南亚国家以及我国上海、南京、天津、杭州、台湾等地区广泛应用。
SMW工法是日本一家中型企业———成幸工业株式会社所开发的一项专利。该工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘,同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌,在各施工单元之间则采取重叠搭接施工,然后在水泥土混合体未硬结之前插入H型钢或钢板作为其应力补强材,至水泥土结硬,便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。SMW工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机,其中钻杆有用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分。
2 SMW工法的主要特点
(1)对周边环境影响小。施工对邻近土体扰动较小,不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害;SMW工法施工占用场地仅为其它施工方法的60%～80%,有利于保护周边的建筑、道路及空中、地下管线;同时残士及泥浆量小比较容易处理,有利于保护环境卫生。
(2)成桩质量可靠。目前SMW工法采用的三轴搅拌钻机为中空叶片螺旋式钻机,在钻进土体的同时置换出大量的原状土。同时利用高压空气压入水泥浆使水泥土得到充分搅拌,使得桩体无分层夹泥现象。桩体中插入型钢后,型钢与水泥紧密结合增加了型钢翼缘厚度,使桩体强度大大增加。
(3)连续施工防水效果好。SMW工法钻机的钻杆具有螺旋翼与搅拌翼相间设置的特色,随着钻掘与搅拌反复进行,可使水泥浆与土体得到充分均匀的搅拌,且水泥掺入量高,水灰比大,墙体全长无接缝,这样一方面使得形成的水泥土墙具有较高的抗压、抗剪强度,另一方面可使它比传统的连续墙具有更可靠的止水性,其渗透系数K可达8×107cm/s。
(4)工程造价低,施工进度快。一方面搅拌桩的水泥使用量远低于其它围护施工方法,另一方面SMW工法每台班可成桩390m以上,在压缩工期的同时节约了人工费,所以可大大减少投资。
3 SMW连续墙的施工
施工前先进行场地平整和桩位探测,如发现浅埋障碍物应予以清除。然后开挖导沟,待桩机就位后进行垂直度校正,保证垂直度误差不超过1.0%。施工中应注意相邻两桩间的搭接,通常情况下相邻两桩间的施工间隔不超过24h,以确保墙体的防渗效果,具体施工步骤见图1所示。4 工程实例
4.1 工程施工概况
以广州地铁4号线新造车站附属结构基坑围护结构工程为例进行详细阐述。为合理确定该工程的施工方法,对地下连续墙、挖孔灌注桩以及SMW工法进行了比选。比选结果为,SMW工法与连续墙围护结构相比,其施工占用场地节省20%～40%,工期节省50%～100%,钢材节省90%～95%;SMW工法比灌注桩工艺节省桩基用地每侧为3m,总费用节省20～50%;环境污染小,而且传统工艺都有大量水泥浆外运,因此最终选择SMW工法进行施工。
在施工中,由水泥土搅拌桩内插H型钢+压梁+围囹+水平钢支撑构成支护系统。水泥土搅拌桩身采用42.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺入量20%,水灰比为1.6～2.0,桩径650mm,两桩间搭接200mm,最大桩长16.5m,H型钢采用A3钢,规格尺寸为450mm×200mm,长度为16m,采用间隔插入方式。施工设备采用日本进口设备三轴搅拌桩机,桩架采用步履式重型桩架。
4.2 工程质量控制措施
整个施工过程中,各道工序都层层把关,确保围护结构体的质量。归纳起来主要从以下6个方面进行控制。
(1)桩基垂直度控制。开机前必须探明和清除一切地下障碍物,须回填土的部位,必须分层回填夯实。以确保桩的质量;桩机行驶路轨和轨枕不得下沉,桩机垂直偏差不大于1%。
(2)合理选择水泥土配合比。水泥宜采用42.5普通硅酸盐水泥,水泥掺入比20%,水灰比一般选用1.6～2.0;土层主要为粉质粘土,宜掺入水泥用量6%的陶土粉外加剂,以增加搅拌的和易性;水泥浆搅拌时间不少于2～3min,滤浆后倒入集料池中,随后不断的搅拌,防止水泥离析。每班做边长7.07cm立方体试块一组(6块),采用标养,28d后测定无侧限抗压强度。
(3)控制注浆量和提升速度。搅拌头提升速度控制在200cm/min以内,注浆泵出口压力控制在0.4～0.6MPa,防止出现夹心层或断浆情况。
(4)做好桩与桩须搭接的工作。桩与桩搭接时间不应大于24h;如超过24h,则在第二根桩施工时增加注浆量20%,同时减慢提升速度;如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接,则在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。
(5)插入H型钢的施工管理。尽可能在搅拌桩施工完成后30min内插入H型钢,若水灰比或水泥掺入量较大,H型钢的插入时间可相应增加。
每根H型钢到现场后,都要检验垂直度、平整度和焊缝厚度等,不符合规定要求的不得使用。
必须设置H型钢悬挂梁或其他可以将H型钢固定到位的悬挂装置,以免H型钢插入到位后再下沉。复合排桩完成后,凿除桩顶部水泥土,露出的H型钢表面需用隔离材料包扎或粘贴,然后制作压顶圈梁。
参考文献
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[3] 史佩栋.SMW工法地下连续墙[J].施工技术.