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1工程地質條件

本工程場地位于珠海十字門水道岸邊，為人工吹填砂區域，場地標高2.0～3.2m。根據地質勘探報告，場地內自地表至持力層深度范圍內的土層為人工素填土、細砂、淤泥、黏土、淤泥質黏土、細中砂、中粗砂、礫砂及砂質黏性土，其smw工法樁最深段人行出入口處的地質柱狀圖。地表水主要為大氣降水形成的徑流水、魚塘水、潮汐海水等，海水深度0.7～3.8m，地下水位0.8～2.5m，隨季節變化明顯。

2工程難點分析

SMW工法樁剛度較小，在常規建筑基坑支護中，通常用于開挖深度11m以下的基坑，樁長在15～25m。本工程橫琴側人行出入口基坑開挖深度達16.94m，SMW工法樁樁長達到33m，超越了常規SMW工法樁支護的應用范圍，屬于超深SMW工法樁。超深SMW工法樁受成樁深度的影響，成樁質量的控制難度大。本工程場地內地下水豐富，水位高，對攪拌樁的施工質量要求更為嚴格。橫琴側人行出入口段33m樁長SMW工法樁采用密插H型鋼，插入精度要求高，且H型鋼的插放受到樁深及樁體水泥土硬化的影響，插入阻力大。SMW工法樁的施工機具為三軸攪拌樁機，由于受到攪拌樁機樁架高度的限制，如果樁深超過30m，則需要通過加鉆桿工藝實現。33m長的攪拌樁如果通過加鉆桿工藝實現，既不經濟，效率也低。據此，本工程選擇了1臺步履式JB-160樁機作為33m長SMW工法樁的施工機具，該樁機樁架高度達到39m，配套了35m的鉆桿，自重130t，穩定性好，而且使用了大功率的鉆頭，可以有效保證垂直度與攪拌成樁質量。

3施工工藝及解決方案

3.1三軸攪拌樁施工

三軸攪拌樁通常采用套接一孔法施工，即先施工的攪拌樁與后施工的攪拌樁有一孔是重復攪拌搭接的。攪拌樁的施工順序一般有3種，分別為跳槽雙孔套打連接式、單側擠壓連接式以及先行套打式。跳槽雙孔套打連接式即施工時先施工第1單元，然后施工第2單元，第3單元的A孔及C孔分別與第1單元C孔及第3單元A孔套打復攪，完全套接施工。依次類推，施工第4和套接的第5單元，形成連續的攪拌樁墻體。本工程主要采用跳槽雙孔套打連接式施工。與單獨作為止水帷幕的三軸攪拌樁不同，SMW工法樁在攪拌樁樁體未硬化前插入了H型鋼，形成了一種復合的具有擋土與截水功能的結構。基坑開挖后，SMW工法樁樁體直接暴露在外，既作為圍護結構也作為止水帷幕，樁體間一旦出現滲漏，則會對圍護結構整體及基坑安全造成重大影響，所以其質量要求更高。為保證攪拌樁的成樁質量，采取了以下措施。

3.1.1水泥摻量及水灰比的選擇

水泥摻量及水泥漿配合比是影響SMW工法樁成樁質量的重要參數。目前SMW工法樁的水泥摻量為18%～22%，水灰比為(1.5～2.0)∶1，具體數值需要通過現場試樁確定。本工程在施工前進行了超深樁的試樁，試樁分為3組，根據鉆孔抽芯樁檢結果，A組樁水泥土芯樣抗壓強度最小值0.6MPa，平均值1.1MPa;B組樁水泥土芯樣抗壓強度最小值為1.1MPa，平均值為1.3MPa;C組樁水泥土芯樣抗壓強度代表值為1.4MPa，平均值1.7MPa。本工程攪拌樁設計強度為1.0MPa，A組不滿足設計要求，B，C組滿足設計強度要求，但C組強度超出設計值較大范圍。綜合考慮，采用了22%的水泥摻量;另外根據現場施工需要，水灰比采用了2種，攪拌下降時為2∶1，攪拌提升時為1.8∶1。

3.1.2下沉、提升速度及注漿

控制攪拌機下沉和提升速度及注漿量對成樁質量起著關鍵性作用。攪拌機的下沉速度應控制在0.5～1.0m/min，提升速度控制在1.0～2.0m/min，在樁底部適當反復提升下沉攪拌。注漿泵的流量控制應與攪拌樁的提升、下沉速度相匹配。一般下沉時噴漿總量為每幅樁總量的70%～80%，提升時為總量的20%～30%。另外，注漿流量由于受到鉆頭處的土壓力影響，鉆頭深度越大，注漿流量越小，所以在樁長范圍內為了控制成樁的均勻性，通常需要動態控制下沉、提升的速度。根據試樁結果及現場實際情況，本工程的攪拌機下沉速度控制為0.5m/min，提升速度控制為1.0m/min，注漿泵標準流量為180L/min。SMW工法樁施工過程中在注漿管處安裝了流量計，通過實時觀察流量變化控制施工速度，保證成樁質量。一組33m樁長SMW工法樁的標準施工參數根據行業規范，攪拌樁攪拌土體的體積首開幅為3個圓形截面面積與深度的乘積，采用套接一孔法施工的后續單幅樁體積為2個圓形截面面積與深度的乘積，圓形相互搭接部分應重復計算。對于850mm攪拌樁，水泥摻量為22%，其每m樁長水泥用量為:首開幅:M=1800×π×0.852/4×3×22%=674kg/m;套打幅:M''''=1800×π×0.852/4×2×22%=449kg/m。

3.2H型鋼插放H型鋼插放

為本工程的關鍵所在。H型鋼的插放在攪拌樁施工完成后大約20min內進行。插放時先在樁位上方放置H型鋼定位裝置，定位裝置準確就位后，用汽車式起重機插入H型鋼。通常情況下，H型鋼在自重的作用下可直接插入攪拌樁體，插入困難時則采用振動錘輔助插放。本工程33m長SMW工法樁H型鋼采用密插形式，內插H型鋼為HN700×300×13×24。由于H型鋼密插，H型鋼間距僅為60cm，其插放需要達到非常高的精度，否則會影響后續H型鋼的插入及后續樁的施工。H型鋼的插入阻力隨著深度的增加而增大，33m長H型鋼的插放困難將更大。而且根據施工工藝，當1組攪拌樁(通常為1個新開幅與套打幅)施工結束后，才進行H型鋼插放。現場每施工1組攪拌樁需要約4.5h，在此時間內先施工的攪拌樁已一定程度的硬化，增大了H型鋼插放的難度。

3.2.1H型鋼插放難題及解決方案

本工程33m長H型鋼的插放過程中，H型鋼在自重作用下可以插入22m左右，通過使用振動錘輔助可以插入到30m左右，后續的2～3m則難以插進。地質資料顯示，在人行出入口段地面以下30m左右存在1個中粗砂層，此砂層摩擦力及滲透系數都比較大，地下水滲透帶走攪拌樁水泥漿液，攪拌作用對土層阻力的改善不大，這與最后2～3m插入困難相符。針對H型鋼插放困難的問題，項目管理團隊最初嘗試通過施加額外荷載的方式來解決:通過挖掘機在H型鋼頂部施加壓力或通過下放鉆桿利用鉆桿重力下壓H型鋼。試驗效果不明顯，耗時長，而且此方式容易造成H型鋼頭部位置變形，影響H型鋼的位置與垂直度，導致H型鋼間距不一，位置出現偏差。隨后項目管理團隊通過與協作隊伍分析討論，計劃通過增大水泥漿的水灰比來縮短攪拌時間，減少地下水滲透及水泥土硬化帶來的影響，但該方案沒有獲得監理方的同意而取消。項目管理團隊決定嘗試在利用現有振動錘的基礎上，在出現插入困難后不施加額外荷載而是持續振動，在長時間振動作用下，H型鋼開始逐漸出現了緩慢插進的跡象，最終在持續的振動下將H型鋼插放到位。經分析這是由于在長時間的振動下，土體尤其是底部的砂層發生了一定程度的液化，插入阻力降低，使H型鋼得以繼續插入。至此，H型鋼的插放困難通過最簡單的方法得到解決方案，即長時間振動插入。

3.2.2H型鋼插放順序優化

由于H型鋼采用密插，距離后續施工幅鉆桿非常近，后續施工時鉆桿常與插入后的H型鋼相碰撞，造成鉆桿偏離，甚至還出現鉆頭葉片被H型鋼卡住而停機的現象。正常情況下，每完成一個新開幅與一個套打幅即進行一次H型鋼插放，第1單元插放2根，后續每次插放4根，由于每批次插放的第4根H型鋼與后續幅的距離太近，導致與鉆桿發生碰撞。經認真分析，決定后移最后1根H型鋼位置，使每次插放的最后1根H型鋼與后續幅之間隔開足夠的距離。通過調整插放方式，使得問題順利解決。

3.2.3H型鋼后定位

H型鋼插入后由于樁體尚未硬化，會被后續施工樁的攪拌影響而晃動造成移位。但是前期插放H型鋼的樁體是硬化的，故現場通過將新插H型鋼固定在先插放的H型鋼上，實現了H型鋼的固定與定位。

4施工質量保證措施

1)樁位的放樣與定位放樣誤差要求＜1cm，放樣后采用H型鋼定位，樁體位置誤差要求平行基坑方向＜5cm，垂直基坑方向＜1cm。

2)樁體垂直度控制樁機就位后需嚴格調整樁架垂直度，垂直度偏差≤L/250(L為樁長)。一般的樁機通過樁架上的鉛垂線調整垂直度，而進口的樁機通常都有先進的電子控制系統，可以在機器內通過儀表控制樁架垂直度，其精度可以達到2″，效果非常好。

3)原材料進場SMW工法樁的主要材料為水與水泥，用量非常大，一幅33m長SMW工法樁水泥用量高達22t，日消耗量150t左右，每天需要保證足夠的進場量，同時場地內需要用多個水泥筒倉儲存水泥，保證連續施工。

4)施工用電SMW工法樁一套施工設備總功率達到340kW左右，多套設備同時開工需保證電力供給滿足要求。尤其注意嚴防長時間停電，以免出現埋鉆。

5)嚴格控制水泥漿配制水泥漿配制需專人負責，并作配制記錄，每天定期檢查水泥漿密度。

6)加強現場管理，保證施工效率攪拌樁的施工與H型鋼的插放關系密切，如果施工不連續，攪拌樁施工時間長，將導致水泥土硬化，加大H型鋼插放難度。

7)動態的水泥漿泵送控制水泥漿的泵送受到土壓力的影響，施工深度越大則流量越小。為了保證攪拌的均勻性，需要安裝流量計并根據流量計動態調整提升與下沉速度。通過以上措施，本工程SMW工法樁得以順利連續施工，施工質量也得到了保證。基坑開挖后，樁體攪拌均勻，止水性良好，為后續施工創造了良好的條件;H型鋼插放整齊劃一，垂直度高，基坑的變形也能滿足設計要求，證實了SMW工法樁可應用于更深的基坑。

5H型鋼拔除

主體結構完工并進行基坑回填后，即可拔除H型鋼。H型鋼的拔除機具為汽車式起重機、千斤頂及H型鋼夾具。拔除過程為先清除樁頭部位的雜物，放置2臺大功率千斤頂，并用汽車式起重機在千斤頂上放置H型鋼夾具，夾具夾緊H型鋼后啟動千斤頂逐節頂升拔除H型鋼。

6結語

SMW工法樁作為一種較新型的圍護結構，在澳大隧道的施工尤其是后期的基坑開挖支護中，體現了其良好的工程適用性及優越性。SMW工法樁工藝簡單、成樁速度快、止水效果好，為后期的基坑開挖及主體結構施工贏取了大量的時間。隧道主體結構完工后，大部分H型鋼被拔除，實現了資源的再利用。超深SMW工法樁在澳大隧道基坑的成功應用，不僅為超長SMW工法樁的施工積累經驗，也證實了SMW工法樁有更廣的適用范圍。在施工中，施工管理團隊通過不斷發現與解決問題，優化施工方案，使工程得以順利完工。隨著土木工程技術的發展，施工技術難題將不再是影響工程進度與企業效益的主要因素，而先進的現場管理水平及良好的資源調配能力才是實現企業高效益的關鍵。

作者：徐洪華楊銳華覃椿雄單位：中交四航局第一工程有限公司