地鐵隧道附近SMW工法的施工

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　常見的基坑圍護(hù)形式有地下連續(xù)墻、組合排樁和SMW工法等幾種。SMW工法以其經(jīng)濟(jì)、適用、環(huán)保等優(yōu)勢而越來越被廣泛應(yīng)用。本文就如何采取有效措施，將SMW工法對臨近地鐵施工的影響縮小至最小范圍加以探討。

　　SMW工法是我國建筑施工技術(shù)創(chuàng)新中技術(shù)引進(jìn)與創(chuàng)新的典型。該工法可適用于粘性土、砂性土以及砂礫石等地層中施工。1993年，SMW工法通過技術(shù)引進(jìn)并創(chuàng)新在我國發(fā)展起來，該工法主要被應(yīng)用在我國東南沿海地區(qū)的軟土深基坑圍護(hù)中。

　　位于上海靜安寺商業(yè)圈的大上海會德豐廣場工程地上54層，地下3層，總建筑高度271米?；娱_挖深度塔樓為20.72米，裙樓部分為17.92米。其基坑圍護(hù)采用地下連續(xù)墻（墻厚1米，墻深35.5～40.5米），而北側(cè)緊鄰地鐵2號線（江蘇路～靜安寺段）隧道，該段基坑長度為95米，距離地鐵隧道5.4米。地鐵運(yùn)營線路為此提出的保護(hù)要求為：兩軌道橫向高差<4毫米，軌向偏差和高低差最大尺度值<4毫米/10米。地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形要求：結(jié)構(gòu)變形曲線的曲率半徑>15000米，相對變曲<1/2500，隧道結(jié)構(gòu)收斂變化量<10毫米，隧道結(jié)構(gòu)變形速率<0.5毫米/day，且不得影響其安全正常使用。隧道與車站的差異沉降控制在5毫米以內(nèi)，地鐵結(jié)構(gòu)的水平位移和最終沉降不超過20毫米。當(dāng)發(fā)生下列情形時(shí)，建設(shè)單位應(yīng)及時(shí)報(bào)警，并采取可靠措施，保障地鐵安全：

　　1）監(jiān)測值超過日監(jiān)控指標(biāo)或總變形控制量的1/2時(shí)；

　　2）靠近地鐵隧道一側(cè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移日變化量超過1毫米時(shí)；

　　3）其他危及地鐵運(yùn)營安全的事情發(fā)生時(shí)。

　　地鐵部門還規(guī)定，地鐵隧道自動監(jiān)測持續(xù)3日的日變形量超過0.5毫米時(shí)，須中止現(xiàn)場施工。所以為了確保地下連續(xù)墻的施工安全，在其兩側(cè)增加了2道SMW工法加以保護(hù)。設(shè)計(jì)的SMW工法為三軸攪拌樁，樁徑850毫米，搭接250毫米，樁長32.5米，水泥摻量20%，垂直度在50毫米以內(nèi)，28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求不小于1.5MPa.最外側(cè)的工法樁距離地鐵僅4.4米，其施工難度很大。但是在實(shí)際施工中，通過采用鉆孔取芯進(jìn)行水泥土強(qiáng)度試驗(yàn)證明：普遍遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到1.2MPa的設(shè)計(jì)要求，而且水泥土強(qiáng)度的離散性很大，同時(shí)呈現(xiàn)隨深度增加強(qiáng)度遞減的規(guī)律。真正的芯樣能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求往往在60天以后。但SMW工法水泥土強(qiáng)度還有一個(gè)重要現(xiàn)象：埋在地下時(shí)，強(qiáng)度形成非常慢，而一旦隨著基坑的開挖暴露于空氣中，強(qiáng)度上升非常快，基本3天可以達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

　　目前上海市內(nèi)SMW工法施工時(shí)水泥漿液的水灰比一般為：1.5：1～2：1，主要考慮攪拌后的水泥土中的含水量不能太小，以便H型鋼可以靠自重下沉到位。筆者認(rèn)為這么高的水灰比存在兩點(diǎn)問題：第一，如此高的水灰比，勢必造成水泥土強(qiáng)度較低；第二，在水泥土中水泥摻量一定的前提下，越高的水灰比，勢必造成水泥漿液灌注量增加，同時(shí)產(chǎn)生更多的水泥土漿液溢出，增加外溢水泥土處理成本。根據(jù)資料顯示，日本公司在施工時(shí)，水灰比W/C為0.3～0.8，根據(jù)工程類別及土性選擇使用，而目前日本有的水泥土強(qiáng)度已達(dá)到3～5MPa.目前在地鐵邊緣施工，這樣低的水灰比，再加上本工程工法施工的深度在30米以上，如果漿液過稠，勢必在施工到20米以下后，土體攪拌產(chǎn)生的應(yīng)力無從釋放，造成對地鐵的影響甚大。水灰比取值如過大將造成樁身強(qiáng)度提高緩慢，影響下道工序施工，進(jìn)而影響施工工期；過小又無法釋放應(yīng)力，對地鐵運(yùn)營造成威脅。另外施工時(shí)鉆桿的下沉與提升速度對地鐵造成的影響也較大，一般正常鉆入速度為1.5分鐘1米，20米后達(dá)到2～2.5分鐘1米，30米左右為2.5～3分鐘1米。實(shí)際施工時(shí)我們?yōu)榱俗寫?yīng)力及時(shí)釋放，希望達(dá)到2分鐘或者4分鐘1米，即下鉆每1米，都讓鉆桿在原地注漿空鉆，滿2分鐘或者4分鐘后繼續(xù)下沉。最后我們對這些施工參數(shù)進(jìn)行排列組合，即水灰比各取1.5、1.2、1.0，下沉及提升速度各取2分鐘1米和4分鐘1米。經(jīng)過6次試驗(yàn)后，在試驗(yàn)樁號邊的土體測斜管顯示的是，4分鐘1米，1.2水灰比對土體的影響相對最小，故此，最終采用了這個(gè)施工參數(shù)。為了確保連續(xù)作業(yè)可能對地鐵的影響，地鐵部門要求我工程只能在晚上11時(shí)到清晨6時(shí)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行施工。且在施工中嚴(yán)格按照“隔4打1”的原則。

　　具體施工過程中，我們又發(fā)現(xiàn)下列一些因素的控制可以減小地鐵的影響：

　　1、壓漿機(jī)檔位在不同施工時(shí)段的調(diào)整，一般下沉?xí)r和上提到15米之下都選擇使用2檔（230ml/min），15米以上用1檔（165ml/min）。

　　2、密切注意返漿的狀態(tài)，如過稠應(yīng)及時(shí)查明原因，采取對應(yīng)措施。如是機(jī)械原因，應(yīng)及時(shí)將鉆頭提升上來，檢修設(shè)備后再繼續(xù)施工。

　　3、注意鉆機(jī)的電流變化，經(jīng)過實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，深度18米以上一般電流在200mA，18～25米在200～240mA之間，25米以下為260～280mA，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)在一定的施工深度，其電流讀數(shù)明顯高于正常值時(shí)，即應(yīng)結(jié)合返漿的稠度，采取措施。其目的是將較稠的漿液打散，幫助應(yīng)力及時(shí)釋放。

　　4、統(tǒng)計(jì)溝槽里的返漿量并及時(shí)用抓斗機(jī)清除返漿，幫助應(yīng)力釋放。本工程施工過程中的返漿置換率在70%（即置換出土量除以打入量），如果低于這個(gè)數(shù)值應(yīng)及時(shí)引起重視，因?yàn)闈{液過多而未及時(shí)排出對等的土方，將會在地下產(chǎn)生膨脹，進(jìn)而影響地鐵管線。

　　采取上述措施后，我們發(fā)現(xiàn)這樣施工對地鐵的影響基本能夠控制在0.5毫米以內(nèi)。

　　綜上所述，SMW工法在地鐵隧道等要求嚴(yán)格的受保護(hù)單位附近的施工完全可以通過細(xì)致策劃，對施工主要參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可以將對其周邊環(huán)境的影響降低到很小的范圍。主要方法還包括施工過程中對各項(xiàng)指標(biāo)的嚴(yán)格控制，包括電流值、土體置換率等，并應(yīng)及時(shí)采用合理措施。我們發(fā)現(xiàn)SMW工法憑借其工藝獨(dú)到、施工簡易等優(yōu)勢，在地鐵周邊工程的輔助圍護(hù)上有其相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，應(yīng)在今后施工實(shí)踐中更多地加以完善，使其發(fā)揮更大作用。