地鐵隧道附近SMW工法的施工
發布時間：2010-01-14 共1頁
常見的基坑圍護形式有地下連續墻、組合排樁和SMW工法等幾種。SMW工法以其經濟、適用、環保等優勢而越來越被廣泛應用。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創新中技術引進與創新的典型。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工法通過技術引進并創新在我國發展起來，該工法主要被應用在我國東南沿海地區的軟土深基坑圍護中。
位于上海靜安寺商業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。基坑開挖深度塔樓為20.72米，裙樓部分為17.92米。其基坑圍護采用地下連續墻（墻厚1米，墻深35.5～40.5米），而北側緊鄰地鐵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。地鐵運營線路為此提出的保護要求為：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。地鐵隧道結構變形要求：結構變形曲線的曲率半徑>15000米，相對變曲<1/2500，隧道結構收斂變化量<10毫米，隧道結構變形速率<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，地鐵結構的水平位移和最終沉降不超過20毫米。當發生下列情形時，建設單位應及時報警，并采取可靠措施，保障地鐵安全：
1）監測值超過日監控指標或總變形控制量的1/2時；
2）靠近地鐵隧道一側基坑圍護結構的水平位移日變化量超過1毫米時；
3）其他危及地鐵運營安全的事情發生時。
地鐵部門還規定，地鐵隧道自動監測持續3日的日變形量超過0.5毫米時，須中止現場施工。所以為了確保地下連續墻的施工安全，在其兩側增加了2道SMW工法加以保護。設計的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，28天無側限抗壓強度要求不小于1.5MPa.最外側的工法樁距離地鐵僅4.4米，其施工難度很大。但是在實際施工中，通過采用鉆孔取芯進行水泥土強度試驗證明：普遍遠遠達不到1.2MPa的設計要求，而且水泥土強度的離散性很大，同時呈現隨深度增加強度遞減的規律。真正的芯樣能夠達到設計要求往往在60天以后。但SMW工法水泥土強度還有一個重要現象：埋在地下時，強度形成非常慢，而一旦隨著基坑的開挖暴露于空氣中，強度上升非常快，基本3天可以達到設計指標。
目前上海市內SMW工法施工時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。筆者認為這么高的水灰比存在兩點問題：第一，如此高的水灰比，勢必造成水泥土強度較低；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，同時產生更多的水泥土漿液溢出，增加外溢水泥土處理成本。根據資料顯示，日本公司在施工時，水灰比W/C為0.3～0.8，根據工程類別及土性選擇使用，而目前日本有的水泥土強度已達到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，土體攪拌產生的應力無從釋放，造成對地鐵的影響甚大。水灰比取值如過大將造成樁身強度提高緩慢，影響下道工序施工，進而影響施工工期；過小又無法釋放應力，對地鐵運營造成威脅。另外施工時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米后達到2～2.5分鐘1米，30米左右為2.5～3分鐘1米。實際施工時我們為了讓應力及時釋放，希望達到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分鐘后繼續下沉。最后我們對這些施工參數進行排列組合，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。經過6次試驗后，在試驗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，最終采用了這個施工參數。為了確保連續作業可能對地鐵的影響，地鐵部門要求我工程只能在晚上11時到清晨6時的時間段內進行施工。且在施工中嚴格按照“隔4打1”的原則。
具體施工過程中，我們又發現下列一些因素的控制可以減小地鐵的影響：
1、壓漿機檔位在不同施工時段的調整，一般下沉時和上提到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，如過稠應及時查明原因，采取對應措施。如是機械原因，應及時將鉆頭提升上來，檢修設備后再繼續施工。
3、注意鉆機的電流變化，經過實踐，我們發現，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，所以當發現在一定的施工深度，其電流讀數明顯高于正常值時，即應結合返漿的稠度，采取措施。其目的是將較稠的漿液打散，幫助應力及時釋放。
4、統計溝槽里的返漿量并及時用抓斗機清除返漿，幫助應力釋放。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），如果低于這個數值應及時引起重視，因為漿液過多而未及時排出對等的土方，將會在地下產生膨脹，進而影響地鐵管線。
采取上述措施后，我們發現這樣施工對地鐵的影響基本能夠控制在0.5毫米以內。
綜上所述，SMW工法在地鐵隧道等要求嚴格的受保護單位附近的施工完全可以通過細致策劃，對施工主要參數進行適當調整，可以將對其周邊環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指標的嚴格控制，包括電流值、土體置換率等，并應及時采用合理措施。我們發現SMW工法憑借其工藝獨到、施工簡易等優勢，在地鐵周邊工程的輔助圍護上有其相當的優勢，應在今后施工實踐中更多地加以完善，使其發揮更大作用。
