扬州瘦西湖隧道SMW工法桩施工技术应用

孔玉清

(中铁十四局集团有限公司，江苏扬州 225007)

1 工程概况

扬州市瘦西湖隧道工程东起漕河路与史可法路交叉口，西讫杨柳青路与维扬路交叉口，全长约3.6 km。其中，湖东明挖段全长580 m，湖西明挖段主线全长775 m，主体盾构隧道段长度约为1 275 km，设计速度为60 km/h，采用单管双层双向四车道，盾构管片外径14.5 m，内径13.3 m。其中，SMW工法桩应用于K2+449～K2+680，分为φ850@600三轴SMW型钢搅拌桩(HN700×300×13×24)和 φ650@450三轴 SMW 型钢搅拌桩(HN500×200×10×16)两种，型钢为隔一插一，有效桩长11 m～17 m。

2 工程地质概述

拟建场地主要为第四系全新统冲洪积砂土、粘性土和上更新统冲洪积下蜀粘土，下伏白垩系泥质砂岩，全～强风化。沿线第四系上更新统土层总厚度约40 m～50 m，为本隧道工程主要穿越地层，全新统冲洪积砂土层厚度约为10 m，为本工程穿越地层。

2.1 地层描述

具体场地岩土层自上而下如表1所示。

表1 岩土层分布表

2.2 不良地质作用

1)杂填土。场地表层存在1.5 m～3.8 m厚杂填土层。杂填土结构松散，性质不均。

2)膨胀土。下蜀粘土，在天然含水量下常处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性中等偏低。当含水量增加和结构遭扰动后其力学性能明显减弱，当膨胀土失水时，土体即收缩，甚至出现干裂，而遇水时又膨胀隆起，即使在一定荷载作用下，仍具有胀缩性、超固结特性和膨胀性。

3 施工工艺

3.1 施工方法及顺序

工法桩采用DH608三轴搅拌桩机进行施工，采用“两喷两搅”施工工艺，施工采用套打一孔的方式进行施工。施工顺序如图1所示。

图1 SMW工法桩施工顺序图

3.2 施工工艺流程

平整施工场地、清除地下障碍物→测量放样→导沟开挖→SMW搅拌机就位→浆液配置→钻进与搅拌→插入型钢→施工完毕→主体结构施工后回收型钢→注浆填充型钢拔除后空隙→恢复既有地面。

3.3 具体施工方法

1)平整场地。SMW工法桩施工前，先将施工范围内场地进行平整，清除施工范围内的表层障碍物和桩位处的地下障碍物，遇明浜、暗塘或低洼地等不良地质条件时，应抽水、清淤、回填素土并分层夯实，现场道路的承载能力应满足桩机和起重机平稳行走的要求。

2)测量放样。按照设计图纸进行放样定位，施工前用全站仪复测检验控制点，合格后用于施工放样。考虑施工的水平误差和垂直误差，放样时SMW工法桩轴线外放10 cm，放样定位后做好测量技术复核单，提请监理进行复核验收。

3)导沟开挖。测量确定轴线后进行导沟开挖，导沟开挖尺寸为1 000 mm(深)×1 200 mm(宽)，导沟开挖时若遇有障碍物应及时清除，如产生较大坑洞，应回填夯实，重新开挖导沟。

4)SMW搅拌机就位。用吊在导向架前面的锤球检查来校正位置，使钻杆基本垂直对准桩位中心，检测人员在通过观察钻机上的水平仪表和采用全站仪调整钻杆垂直度，从而使钻杆比较精密的垂直对准桩位中心来确保SMW工法桩垂直度容许偏差不大于1/250，平面偏差不大于±20 mm。并用红油漆在钻杆旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

5)浆液配置。在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近竖立1个50 t水泥桶，水泥桶连接自动称量传感器，以精确控制水泥用量。浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为1.5。施工时水泥掺入量为20%，同时为了提高早期强度掺入2%石膏粉。

6)钻进与搅拌。三轴水泥搅拌桩采用两喷两搅的施工工艺，下沉和提升过程中均为注浆搅拌，确保水泥和原状土搅拌均匀，同时严格控制下沉和提升速度:下沉速度 0.4 m/min～0.5 m/min，提升速度为0.8 m/min ～1.1 m/min，使下沉和提升速度尽量均匀，在桩底2 m～3 m范围部分重复搅拌注浆一次。要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。

7)插入型钢。搅拌桩施工完毕后，立即插入型钢。型钢插入前设置牢固的定位导向架，以保证垂直度小于1/200，插入过程中，必须吊直型钢，尽量靠自重压沉。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。H型钢下插至设计深度后，用槽钢穿过吊筋将其搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定强度后，将型钢定位装置拆除。

H型钢插入前，应在H型钢表面涂刷减摩剂，并在距其顶端30 cm处开一个中心圆孔，孔径约10 cm，并在该部位型钢两面分别加焊两块厚2 cm的加强板，其规格为400 mm×400 mm，中心开孔与型钢上孔对齐。

8)型钢回收。主体结构混凝土强度达到设计强度后，开始拔出H型钢。型钢拔出采用一组液压千斤顶(型号为QD-200T)及一台25 t汽车吊配合。拔除时将千斤顶平稳的放置在混凝土冠梁上，将H型钢起拔架放置于千斤顶上部，冲头部分圆孔对准H型钢顶端开好的圆孔，并在圆孔内插入销子，销子两侧用卡子固定以防销子滑落，然后插入起拔架与H型钢翼羽之间的锤型钢板夹住H型钢，检查合格后开启高压油泵，逐步拔出型钢。

9)注浆填充型钢拔出后空隙。型钢拔出后留下的空隙及时注浆进行填充，浆液水灰比控制在0.7～1.0。

10)恢复既有地面。注浆完毕后，及时恢复既有地面。

4 常见质量问题及解决办法

1)施工冷缝。施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处SMW工法桩外侧施作高压旋喷桩进行止水封堵。在SMW工法桩达到一定强度后进行高压旋喷桩施工，旋喷桩尽量靠近SMW工法桩，确保达到止水效果。

2)早期强度较低。一般深基坑工程，搅拌桩强度达到1.0 MPa才能进行基坑开挖作业。因搅拌桩强度上升较慢，对于工期紧的项目，可在搅拌桩施工时掺入少量石膏粉以提高搅拌桩早期强度。

3)桩长不够。因钻头部位搅拌半径较小，因此搅拌桩施工时钻杆钻进长度需比桩长长50 cm～80 cm，并在底部2 m～3 m范围重复搅拌，以确保达到设计桩长。

5 结语

扬州市瘦西湖隧道SMW工法桩全部完成，经第三方检测在14 d龄期时搅拌桩强度已达到1.0 MPa以上，渗透系数小于10－7，满足开挖要求。

综上所述，SMW工法桩在扬州市瘦西湖隧道工程砂性土和粘土复合地层中的成功应用，可为同类地质条件基坑支护提供参考。

［1］JGJ/T 199-2010，型钢水泥土搅拌墙技术规程［S］.

［2］孙建中，郭素娟.SMW工法与传统基坑支护技术比较分析［J］.中国新技术新产品，2009(15):26-28.