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1工程地質(zhì)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(qū)域，場地標(biāo)高2.0～3.2m。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，場地內(nèi)自地表至持力層深度范圍內(nèi)的土層為人工素填土、細(xì)砂、淤泥、黏土、淤泥質(zhì)黏土、細(xì)中砂、中粗砂、礫砂及砂質(zhì)黏性土，其smw工法樁最深段人行出入口處的地質(zhì)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(jié)變化明顯。

2工程難點(diǎn)分析

SMW工法樁剛度較小，在常規(guī)建筑基坑支護(hù)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(cè)人行出入口基坑開挖深度達(dá)16.94m，SMW工法樁樁長達(dá)到33m，超越了常規(guī)SMW工法樁支護(hù)的應(yīng)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(zhì)量的控制難度大。本工程場地內(nèi)地下水豐富，水位高，對(duì)攪拌樁的施工質(zhì)量要求更為嚴(yán)格。橫琴側(cè)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(jī)具為三軸攪拌樁機(jī)，由于受到攪拌樁機(jī)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(shí)現(xiàn)。33m長的攪拌樁如果通過加鉆桿工藝實(shí)現(xiàn)，既不經(jīng)濟(jì)，效率也低。據(jù)此，本工程選擇了1臺(tái)步履式JB-160樁機(jī)作為33m長SMW工法樁的施工機(jī)具，該樁機(jī)樁架高度達(dá)到39m，配套了35m的鉆桿，自重130t，穩(wěn)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(zhì)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(fù)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(cè)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(shí)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(fù)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(xù)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(dú)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(fù)合的具有擋土與截水功能的結(jié)構(gòu)?；娱_挖后，SMW工法樁樁體直接暴露在外，既作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)也作為止水帷幕，樁體間一旦出現(xiàn)滲漏，則會(huì)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體及基坑安全造成重大影響，所以其質(zhì)量要求更高。為保證攪拌樁的成樁質(zhì)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(zhì)量的重要參數(shù)。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(shù)值需要通過現(xiàn)場試樁確定。本工程在施工前進(jìn)行了超深樁的試樁，試樁分為3組，根據(jù)鉆孔抽芯樁檢結(jié)果，A組樁水泥土芯樣抗壓強(qiáng)度最小值0.6MPa，平均值1.1MPa;B組樁水泥土芯樣抗壓強(qiáng)度最小值為1.1MPa，平均值為1.3MPa;C組樁水泥土芯樣抗壓強(qiáng)度代表值為1.4MPa，平均值1.7MPa。本工程攪拌樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度為1.0MPa，A組不滿足設(shè)計(jì)要求，B，C組滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，但C組強(qiáng)度超出設(shè)計(jì)值較大范圍。綜合考慮，采用了22%的水泥摻量;另外根據(jù)現(xiàn)場施工需要，水灰比采用了2種，攪拌下降時(shí)為2∶1，攪拌提升時(shí)為1.8∶1。

3.1.2下沉、提升速度及注漿

控制攪拌機(jī)下沉和提升速度及注漿量對(duì)成樁質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用。攪拌機(jī)的下沉速度應(yīng)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(dāng)反復(fù)提升下沉攪拌。注漿泵的流量控制應(yīng)與攪拌樁的提升、下沉速度相匹配。一般下沉?xí)r噴漿總量為每幅樁總量的70%～80%，提升時(shí)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(nèi)為了控制成樁的均勻性，通常需要?jiǎng)討B(tài)控制下沉、提升的速度。根據(jù)試樁結(jié)果及現(xiàn)場實(shí)際情況，本工程的攪拌機(jī)下沉速度控制為0.5m/min，提升速度控制為1.0m/min，注漿泵標(biāo)準(zhǔn)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(jì)，通過實(shí)時(shí)觀察流量變化控制施工速度，保證成樁質(zhì)量。一組33m樁長SMW工法樁的標(biāo)準(zhǔn)施工參數(shù)根據(jù)行業(yè)規(guī)范，攪拌樁攪拌土體的體積首開幅為3個(gè)圓形截面面積與深度的乘積，采用套接一孔法施工的后續(xù)單幅樁體積為2個(gè)圓形截面面積與深度的乘積，圓形相互搭接部分應(yīng)重復(fù)計(jì)算。對(duì)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(guān)鍵所在。H型鋼的插放在攪拌樁施工完成后大約20min內(nèi)進(jìn)行。插放時(shí)先在樁位上方放置H型鋼定位裝置，定位裝置準(zhǔn)確就位后，用汽車式起重機(jī)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(shí)則采用振動(dòng)錘輔助插放。本工程33m長SMW工法樁H型鋼采用密插形式，內(nèi)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(dá)到非常高的精度，否則會(huì)影響后續(xù)H型鋼的插入及后續(xù)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(jù)施工工藝，當(dāng)1組攪拌樁(通常為1個(gè)新開幅與套打幅)施工結(jié)束后，才進(jìn)行H型鋼插放?，F(xiàn)場每施工1組攪拌樁需要約4.5h，在此時(shí)間內(nèi)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(dòng)錘輔助可以插入到30m左右，后續(xù)的2～3m則難以插進(jìn)。地質(zhì)資料顯示，在人行出入口段地面以下30m左右存在1個(gè)中粗砂層，此砂層摩擦力及滲透系數(shù)都比較大，地下水滲透帶走攪拌樁水泥漿液，攪拌作用對(duì)土層阻力的改善不大，這與最后2～3m插入困難相符。針對(duì)H型鋼插放困難的問題，項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)最初嘗試通過施加額外荷載的方式來解決:通過挖掘機(jī)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(yàn)效果不明顯，耗時(shí)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(dǎo)致H型鋼間距不一，位置出現(xiàn)偏差。隨后項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)通過與協(xié)作隊(duì)伍分析討論，計(jì)劃通過增大水泥漿的水灰比來縮短攪拌時(shí)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(jiān)理方的同意而取消。項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)決定嘗試在利用現(xiàn)有振動(dòng)錘的基礎(chǔ)上，在出現(xiàn)插入困難后不施加額外荷載而是持續(xù)振動(dòng)，在長時(shí)間振動(dòng)作用下，H型鋼開始逐漸出現(xiàn)了緩慢插進(jìn)的跡象，最終在持續(xù)的振動(dòng)下將H型鋼插放到位。經(jīng)分析這是由于在長時(shí)間的振動(dòng)下，土體尤其是底部的砂層發(fā)生了一定程度的液化，插入阻力降低，使H型鋼得以繼續(xù)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(shí)間振動(dòng)插入。

3.2.2H型鋼插放順序優(yōu)化

由于H型鋼采用密插，距離后續(xù)施工幅鉆桿非常近，后續(xù)施工時(shí)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(xiàn)鉆頭葉片被H型鋼卡住而停機(jī)的現(xiàn)象。正常情況下，每完成一個(gè)新開幅與一個(gè)套打幅即進(jìn)行一次H型鋼插放，第1單元插放2根，后續(xù)每次插放4根，由于每批次插放的第4根H型鋼與后續(xù)幅的距離太近，導(dǎo)致與鉆桿發(fā)生碰撞。經(jīng)認(rèn)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(xù)幅之間隔開足夠的距離。通過調(diào)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(huì)被后續(xù)施工樁的攪拌影響而晃動(dòng)造成移位。但是前期插放H型鋼的樁體是硬化的，故現(xiàn)場通過將新插H型鋼固定在先插放的H型鋼上，實(shí)現(xiàn)了H型鋼的固定與定位。

4施工質(zhì)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(jī)就位后需嚴(yán)格調(diào)整樁架垂直度，垂直度偏差≤L/250(L為樁長)。一般的樁機(jī)通過樁架上的鉛垂線調(diào)整垂直度，而進(jìn)口的樁機(jī)通常都有先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)，可以在機(jī)器內(nèi)通過儀表控制樁架垂直度，其精度可以達(dá)到2″，效果非常好。

3)原材料進(jìn)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(dá)22t，日消耗量150t左右，每天需要保證足夠的進(jìn)場量，同時(shí)場地內(nèi)需要用多個(gè)水泥筒倉儲(chǔ)存水泥，保證連續(xù)施工。

4)施工用電SMW工法樁一套施工設(shè)備總功率達(dá)到340kW左右，多套設(shè)備同時(shí)開工需保證電力供給滿足要求。尤其注意嚴(yán)防長時(shí)間停電，以免出現(xiàn)埋鉆。

5)嚴(yán)格控制水泥漿配制水泥漿配制需專人負(fù)責(zé)，并作配制記錄，每天定期檢查水泥漿密度。

6)加強(qiáng)現(xiàn)場管理，保證施工效率攪拌樁的施工與H型鋼的插放關(guān)系密切，如果施工不連續(xù)，攪拌樁施工時(shí)間長，將導(dǎo)致水泥土硬化，加大H型鋼插放難度。

7)動(dòng)態(tài)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(jì)并根據(jù)流量計(jì)動(dòng)態(tài)調(diào)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(xù)施工，施工質(zhì)量也得到了保證?；娱_挖后，樁體攪拌均勻，止水性良好，為后續(xù)施工創(chuàng)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(shè)計(jì)要求，證實(shí)了SMW工法樁可應(yīng)用于更深的基坑。

5H型鋼拔除

主體結(jié)構(gòu)完工并進(jìn)行基坑回填后，即可拔除H型鋼。H型鋼的拔除機(jī)具為汽車式起重機(jī)、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(tái)大功率千斤頂，并用汽車式起重機(jī)在千斤頂上放置H型鋼夾具，夾具夾緊H型鋼后啟動(dòng)千斤頂逐節(jié)頂升拔除H型鋼。

6結(jié)語

SMW工法樁作為一種較新型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在澳大隧道的施工尤其是后期的基坑開挖支護(hù)中，體現(xiàn)了其良好的工程適用性及優(yōu)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(jié)構(gòu)施工贏取了大量的時(shí)間。隧道主體結(jié)構(gòu)完工后，大部分H型鋼被拔除，實(shí)現(xiàn)了資源的再利用。超深SMW工法樁在澳大隧道基坑的成功應(yīng)用，不僅為超長SMW工法樁的施工積累經(jīng)驗(yàn)，也證實(shí)了SMW工法樁有更廣的適用范圍。在施工中，施工管理團(tuán)隊(duì)通過不斷發(fā)現(xiàn)與解決問題，優(yōu)化施工方案，使工程得以順利完工。隨著土木工程技術(shù)的發(fā)展，施工技術(shù)難題將不再是影響工程進(jìn)度與企業(yè)效益的主要因素，而先進(jìn)的現(xiàn)場管理水平及良好的資源調(diào)配能力才是實(shí)現(xiàn)企業(yè)高效益的關(guān)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