隧道明挖深基坑SMW工法施工技術(shù)
1SMW工法簡(jiǎn)介
SMWshiSoil Mixing Wallde縮寫(xiě)，于1976年在日本問(wèn)世。SMW工法shi日本壹家中型企業(yè)——成辛工業(yè)株式會(huì)社所擁有和開(kāi)發(fā)de壹項(xiàng)專利。該工法shi以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)向壹定深度停止鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土重復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取堆疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前拔出H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材，至水泥結(jié)硬，便構(gòu)成壹道具有壹定強(qiáng)度和剛度de、延續(xù)完好de、無(wú)接縫de地下墻體。
SMW工法最常用deshi叁軸型鉆掘攪拌機(jī)，其中鉆桿有用于粘性土及用于砂礫土和基巖之分，此外還研制了其他壹些機(jī)型，用于城市高架橋上等施工，空間受限制de場(chǎng)所，或海底筑墻，或脆弱地基加固。
2SMW工法特點(diǎn)
�。玻笔┕げ粩_動(dòng)臨近土體，不會(huì)發(fā)生臨近空中下沉、房屋傾斜、路途裂損及地下設(shè)備移位等危害。
�。玻层@桿具有螺旋推進(jìn)翼與攪拌翼相間設(shè)置de特點(diǎn)，隨著鉆掘和攪拌重復(fù)停止，可使水泥系強(qiáng)化劑與土失掉充沛攪拌，而且墻體全長(zhǎng)無(wú)接縫，從而使它可比傳統(tǒng)de延續(xù)墻具有更牢靠de止水性，其浸透系數(shù)K可達(dá)10～7cm/s。
�。玻乘稍谡承酝�、粉土、砂土、砂礫土、Φ100以上卵石及單軸抗壓強(qiáng)度60MPa以下de巖層使用。
２．４可成墻厚度550～1300mm,常用厚度600mm；成墻最大深度目前為65m,視地質(zhì)條件尚可施工至更深。
�。玻邓韫て谳^其他工法為短，在壹般地質(zhì)條件下，每壹臺(tái)班可成墻70～80m2。
２．６廢土外運(yùn)量遠(yuǎn)比其他工法為少。
3工程概略
慶春路過(guò)江隧道shi杭州市完成西湖杭州到錢(qián)塘江杭州跨越開(kāi)展de重要組成局部，shi杭州市重點(diǎn)建立工程。隧道工程終點(diǎn)自杭州市江干區(qū)慶春東路壹新塘路穿插口，向東略偏南直至江邊，過(guò)江后持續(xù)沿線路方向（從規(guī)劃休閑廣場(chǎng)下穿過(guò)）接江南蕭山側(cè)市心路，主線于濱江壹路穿插口北側(cè)（K3+440）預(yù)留與錢(qián)塘江世紀(jì)城綜合地下空間開(kāi)發(fā)零碎de接口。本工程?hào)|線隧道長(zhǎng)3025m，西線隧道長(zhǎng)3022m；盾構(gòu)隧道總長(zhǎng)3532.64單線米，其中東線長(zhǎng)為1765.72m，西線長(zhǎng)1766.92m，而錢(qián)塘江底段約1241m。
江南明挖段里程為東線LK3+132.723-LK3+440,西線RK3+130.254-Rk3+430,基坑采用大開(kāi)挖方式，深度達(dá)15.5m。SMW工法樁設(shè)計(jì)里程為東線LK3+145.443-LK3+240、西線RK3+142.954-RK3+220。SMW工法樁采用Φ850水泥土攪拌樁，樁中心間距600mm，樁長(zhǎng)為有7m、16m、15m叁種；H型鋼采用Q235B鋼，規(guī)格700×300×13×24，插貳跳壹。主體構(gòu)造完成且強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)要求后，H型鋼全部起拔回收。SMW工法大樣圖如圖1。
圖1SMW大樣圖
江南明挖段揭露地層為填土、砂質(zhì)粉土、粉砂夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、圓礫及卵石。地震設(shè)防烈度為6度。
4SMW工法施工工藝
SMW工法施工次要包括開(kāi)挖導(dǎo)溝、樁機(jī)定位、攪拌施工、泥漿制造、型鋼de拔出與拔除等工藝，詳細(xì)工藝流程如圖2所示。
圖2SMW工法施工工藝流程圖
4.1場(chǎng)地回填平整。叁軸攪拌機(jī)施工前，必需先停止場(chǎng)地平整，肅清施工場(chǎng)地邊疆上及地下妨礙物，以及鑿除攪拌區(qū)域內(nèi)de路面層硬物，施工場(chǎng)地路基承重荷載以能行走35噸大吊車(chē)為根本。
4.2測(cè)量放線。依據(jù)提供de坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，依照設(shè)計(jì)圖停止放樣定位及高程引測(cè)任務(wù)，并做好永世及暫時(shí)標(biāo)志。放樣定位后做好測(cè)量技術(shù)復(fù)核單，提請(qǐng)監(jiān)理方停止復(fù)核驗(yàn)收簽證。確認(rèn)無(wú)誤后停止攪拌施工。
4.3開(kāi)挖溝槽。依據(jù)基坑圍護(hù)內(nèi)邊控制線，采用0.4m3挖土機(jī)開(kāi)挖溝槽，并肅清地下妨礙物開(kāi)挖溝槽余土應(yīng)及時(shí)處置，以保證SMW工法正常施工，并到達(dá)文明工地要求。
4.4定位型鋼放置。在平行溝槽方向放置壹根定位型鋼，規(guī)格為500×300mm，長(zhǎng)約12m，定位型鋼必需放置固定好。轉(zhuǎn)角處H型鋼采取與圍護(hù)中心線成45。角拔出，H型鋼定位采用型鋼定位卡。
4.5攪拌樁孔位定位。叁軸樁機(jī)叁軸中心距Φ850為1200mm，依據(jù)這個(gè)尺寸在平行H型鋼外表用紅漆劃線定位。
4.6叁軸水泥攪拌樁施工。
4.6.1資源配置：依據(jù)施工工藝de要求、工程de規(guī)模和工期de要求以及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件和暫時(shí)用電等狀況，采用兩臺(tái)叁軸SMW工法深攪設(shè)備施工。
設(shè)備de投入量和機(jī)械de配套工具詳見(jiàn)表1：
表1SMW工法次要機(jī)械設(shè)備表
4.6.2施工順序。SMW工法施工按下圖順序停止，其中暗影局部為反復(fù)套鉆，保證墻體de延續(xù)性和接頭de施工質(zhì)量，水泥土攪拌樁de搭接以及施工設(shè)備de垂直度補(bǔ)正shi依托反復(fù)套打來(lái)保證，以到達(dá)止水作用。
4.6.3樁機(jī)就位。由當(dāng)班班長(zhǎng)統(tǒng)壹指揮樁機(jī)就位，挪動(dòng)前看清上、下、左、右各方面de狀況，發(fā)現(xiàn)妨礙物應(yīng)及時(shí)肅清，樁機(jī)挪動(dòng)完畢后仔細(xì)反省定位狀況并及時(shí)糾正。樁機(jī)應(yīng)顛簸、平正，并用線錘對(duì)龍門(mén)立柱垂直定位觀測(cè)以確保樁機(jī)de垂直度。叁軸水泥攪拌樁樁位定位后再停止定位復(fù)核，偏向值應(yīng)小于3cm。
4.6.4攪拌速度及注漿控制。①叁軸水泥攪拌樁在下沉和提升進(jìn)程中均應(yīng)注入水泥漿液，同時(shí)嚴(yán)厲控制下沉和提升速度。依據(jù)設(shè)計(jì)要求和有關(guān)技術(shù)材料規(guī)則，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在樁底局部適當(dāng)繼續(xù)攪拌注漿，做好每次成樁de原始記載。②制備水泥漿液及漿液注入，采用兩套自動(dòng)拌漿設(shè)備，電腦控制配合比。③在開(kāi)機(jī)前應(yīng)停止?jié){液de攪制，開(kāi)鉆前對(duì)拌漿任務(wù)人員做好交底任務(wù)。采用P.0 32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為20%，拌漿及注漿量以每鉆de加固土體方量換算。注漿壓力為1.5～2.5Mpa，以漿液保送才能控制。土體加固后，攪拌土體28d抗壓強(qiáng)度≥1.0Mpa。
4.7H型鋼施工。
4.7.1H型鋼加工及下插H型鋼質(zhì)量保證措施。叁軸水泥攪拌樁施工終了后，吊機(jī)應(yīng)立刻就位，預(yù)備吊放H型鋼。①H型鋼運(yùn)用前，在距型鋼頂端處開(kāi)壹個(gè)中心圓孔，孔徑約8cm，并在此處型鋼兩面加焊厚≥12mmde增強(qiáng)板，增強(qiáng)板尺寸400×300mm，中心開(kāi)孔與型鋼上孔對(duì)齊。若所需H型鋼長(zhǎng)度不夠，須停止拼焊，焊縫應(yīng)均為破口滿焊，焊好后用砂輪打磨焊縫至與型鋼面壹樣平。②依據(jù)提供de高程控制點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀引放到定位型鋼上，依據(jù)定位型鋼與H型鋼頂標(biāo)高de高度差確定吊筋長(zhǎng)度，在型鋼兩腹板外側(cè)焊好吊筋（≥Φ12線材），誤差控制在＋5cm以內(nèi)。型鋼拔出水泥土局部平均涂刷減摩劑。③ 裝好吊具和固定鉤，然后吊起H型鋼，用線錘校核垂直度，必需確保垂直。④在溝槽定位型鋼上設(shè)H型鋼定位卡，型鋼定位卡必需結(jié)實(shí)、程度，必要時(shí)用點(diǎn)焊與定位型鋼銜接固定；型鋼定位卡地位必需精確，要求H型鋼立體度平行基坑方向L＋4cm（L為型鋼間距），垂直于基坑方向S＋4cm（S為型鋼朝基坑面維護(hù)層）；將H型鋼底部中心對(duì)正樁位中心并沿定位卡將型鋼冉冉垂直拔出水泥土攪拌樁內(nèi)，垂直度用線錘控制。
4.7.2涂刷減摩劑。依據(jù)設(shè)計(jì)要求，本支護(hù)構(gòu)造deH型鋼在構(gòu)造強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)要求后必需全部拔出回收。H型鋼在運(yùn)用前必需涂刷減摩劑，以利拔出；要求型鋼外表平均涂刷減摩劑。
①肅清H型鋼外表de污垢及鐵銹。②減摩劑必需用電熱棒加熱至完全消融，用攪幫攪時(shí)覺(jué)得厚薄平均，才干涂敷于H型鋼上，否則涂層不平均，易剝落。③如遇雨雪天，型鋼外表濕潤(rùn)，應(yīng)先用抹布擦干外表才干涂刷減摩劑，不可以在濕潤(rùn)外表上間接涂刷，否則將剝落。④如H型鋼在外表鐵銹肅清后未立刻涂刷減摩劑，必需在當(dāng)前涂刷施工前抹去外表灰塵。⑤H型鋼外表涂上涂層后，壹旦發(fā)現(xiàn)涂層開(kāi)裂、剝落，必需將其根除，重新涂刷減摩劑。⑥ 設(shè)在壓頂圈梁中deH型鋼局部de維護(hù)隔離措施
筑壓頂圈梁時(shí)，H型鋼挖出并清算潔凈顯露deH型鋼外表de水泥土后，在扎圈梁鋼筋前，埋設(shè)在壓頂梁中deH型鋼局部必需先用油毛氈貼型鋼包裹貳層，用封箱膠帶或鐵絲綁扎固定好；油毛氈包裹高度高出圈梁頂15cm。
4.7.3H型鋼起拔方案。①施工布置。已完成地下局部工程或地下室頂板混凝土強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，讓出拔除型鋼de任務(wù)面后，即開(kāi)端拔除H型鋼。本工程起拔H型鋼采用壹臺(tái)25t汽車(chē)吊，裝備壹組千斤頂，每組兩個(gè)千斤頂（型號(hào)為：QD-200T）。②H型鋼拔除施工順序。H型鋼拔除施工順序：平整場(chǎng)地→裝置千斤頂→吊車(chē)就位→型鋼拔除→孔隙填充。③平整場(chǎng)地。拔H型鋼前，必需先停止頂圈梁上de清土任務(wù)，并留出足夠de操作面和通道，以保證千斤頂垂直顛簸穩(wěn)放置。④裝置千斤頂。將貳個(gè)千斤頂（型號(hào)為：QD-200T）顛簸地放在頂圈梁上，要拔出deH型鋼de兩邊用吊車(chē)將H鋼起拔架吊起，沖頭局部‘哈夫’圓孔對(duì)準(zhǔn)拔出H型鋼上部de圓孔，并將銷(xiāo)子拔出，銷(xiāo)子兩邊用啟齒銷(xiāo)固定以防銷(xiāo)子滑落，然后拔出起拔架與H型鋼翼之間de錘型鋼板夾住H型鋼。⑤型鋼拔除。開(kāi)啟高壓油泵，貳個(gè)千斤頂同時(shí)向上頂住起拔架de橫梁局部停止起拔，待千斤頂行程到位時(shí)，敲松錘型鋼板，起拔架隨千斤頂遲緩放下置原位。待第貳次起拔時(shí)，吊車(chē)須用鋼絲繩穿入H型鋼上部de圓孔吊住H型鋼。反復(fù)以上工序?qū)型鋼拔出。⑥本場(chǎng)地拔除de型鋼移至卸車(chē)地待壹定量古裝運(yùn)，應(yīng)留出足夠de通道和停車(chē)場(chǎng)地。⑦孔隙填充。為防止拔出H型鋼后空隙對(duì)四周民宅等修建物de影響，拔出H型鋼后須采用黃砂沖水倒流停止填充。
4.8報(bào)表記載。施工進(jìn)程中由專人擔(dān)任記載，詳細(xì)記載每根樁de下沉日子、提升日子和H型鋼de下插狀況。及時(shí)填寫(xiě)當(dāng)天施工de報(bào)表記載，隔天送交監(jiān)理。
5質(zhì)量控制要點(diǎn)
�。担彼嗤翑嚢铇妒┕r(shí)，應(yīng)針對(duì)不同土層停止實(shí)驗(yàn)選取水泥摻量，水泥最小摻量不應(yīng)小于20%，水泥土28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1Mpa。
�。担彩┕ね{面必需高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m，在開(kāi)挖基坑時(shí)，則將該高出局部先行挖除。
�。担肠�850水泥土攪拌樁垂直偏向<1/100，樁位偏向值均不得大于50mm。
�。担礃杜c樁搭接日子不應(yīng)大于24h，如間歇日子太長(zhǎng)，搭接質(zhì)量無(wú)保證時(shí)，應(yīng)采取部分補(bǔ)樁或注漿措施。
�。担祪�(nèi)插H型鋼必需在成樁后2～4h內(nèi)插畢，內(nèi)插H型鋼應(yīng)拔除回收并事后對(duì)型鋼采取減阻措施。型鋼拔除前水泥土攪拌墻與地下主體構(gòu)造之間必需回填密實(shí)，并應(yīng)對(duì)型鋼拔除后構(gòu)成de空隙采用注漿填充等措施。
�。担缎弯撘瞬捎谜模�(dāng)需采用分段焊接時(shí)，應(yīng)采用坡口焊接，對(duì)焊接縫de坡口方式和要求應(yīng)遵照《修建鋼構(gòu)造焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）de有關(guān)規(guī)則，焊縫質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)低于貳級(jí)，單根型鋼中焊接接頭不宜超越2個(gè)，焊接接頭de地位應(yīng)防止在型鋼受力較大處（如支撐地位或開(kāi)挖面左近）。
6完畢語(yǔ)
SMW工法適用于粉土、粉砂地層，具有施工工期短、造價(jià)低、墻體無(wú)接縫、止水功能好、凈化小等優(yōu)點(diǎn)。本工程深基坑圍護(hù)采用SMW工法，放慢了工程進(jìn)度，增加了廢土外運(yùn)量。理論證明，在隧道明挖中這shi壹種很無(wú)效de工法。
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