太原市五一路改造工程地道基坑SMW工法桩的应用

张国春

(太原市市政工程设计研究院，山西太原 030002)

太原市五一路改造工程地道基坑SMW工法桩的应用

张国春

(太原市市政工程设计研究院，山西太原 030002)

以太原市五一路改造工程中山大二院下穿地道的基坑支护为例，介绍了SMW工法桩连续墙在城市道路深基坑支护中的应用，并针对SMW工法施工中遇到的问题，提出了解决措施，指出SMW工法具有工艺简单、施工速度快、应用范围广等优点。

基坑，SMW工法，施工工艺，管线

SMW工法又称为新型水泥土搅拌桩墙，一种新型的工程施工技术，主要原理是利用三轴搅拌桩钻机在原地层中削切地基土，同时在钻头处注入水泥强化浆液，与切碎的土体充分搅拌，然后在水泥土浆尚未硬化前插入H型钢的一种地下工程施工技术。在水泥结硬后，形成具有一定强度和刚度的、连续无接缝的地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土或止水结构。

SMW工法最初用于基坑支护工程，目前逐渐得到推广，用于地基加固、深基坑支护、地下坝加固、垃圾填埋场护墙等领域。

1 工程概况

太原市五一路改造工程南起迎泽大街，北至胜利街，全长3.5 km。作为太原市历史比较悠久的老街道，现状道路比较狭窄，沿线古建筑、商圈、企事业单位众多，道路两侧主要企事业单位有五一小学、山西医科大学第二医院、山西省儿童医院及妇幼保健院、太原市中医研究院、省军区招待所、省军区机关幼儿园等以及其他住宅楼，这些单位均紧贴道路规划红线，甚至部分建筑进入红线0.6 m～6.5 m，拆迁困难，线形指标较低，红线宽40 m～59 m不等。

本次设计在K1+500～K2+340段采用主线下穿、辅道与地面辅道平交的立体交叉方式，主线通道全长470 m，北侧引道长210 m，南侧引道长160 m。

横断面如图1，图2所示。

图1 主线下穿标准段横断面图

2 工程施工难点

本工程施工的主要难点在于:

1)现状五一路地下管线较多，新旧管网错综复杂，且均在使用，施工期间不能长期停用，更不能废止。

2)五一路沿线企事业单位较多，车流量、人流量较大，两侧建筑物距离红线很近，施工场地非常有限，严重制约了施工组织方案的选择和制定。

3)整个工程中桥涵结构物所占比例较重，施工工期非常短，任务艰巨。

图2 引道段横断面图

3 SMW工法施工工艺

3.1 施工准备

施工前首先对施工图纸进行详细认真的研究，梳理施工的各个关键环节、关键节点，制定合理的施工组织计划。

对现状道路下的各种管线进行详细的调查登记，新建的、迁改的、接入的、预留的各种管线均应了如指掌。施工前应清除搅拌桩范围内的一切障碍，如建筑，管道等，清空后回填压实，以防止施工过程中无法成桩或桩位倾斜。

与公安交警有关部门详细对接，制定合理的交通组织方案、紧急情况应急预案、施工安全预防方案。

3.2 施工流程

SMW工法桩施工流程如图3所示［1］。

图3 SMW工法桩施工流程图

3.3 施工方法

1)测量放样。根据设计单位及业主提供的坐标基准点，放出桩位，并设临时控制桩，做好维护，填好技术复核单并验收。

2)沟槽开挖。沟槽开挖并清除搅拌桩范围内的一切障碍，该工程沟槽开挖范围内地质条件为填土、粉土及粉质粘土，地下障碍物主要为旧的建筑、雨污水管道及树根。将障碍物清除后并回填，覆土压实。

根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据搅拌桩直径确定，槽宽约1.0 m，深度约1.2 m，导沟可使搅拌机施工时的涌土不致冒出地面。在开挖沟槽两侧放置两根300 mm×300 mm工字钢定位型钢，并在型钢上做出搅拌桩桩位以及型钢的插入位置。

3)SMW钻进搅拌。SMW工法三轴搅拌桩，规格为φ850@ 600 mm，水泥采用P.O42.5级硅酸盐水泥，水泥用量400 kg/m3，抗渗性能应满足自防渗要求。桩体无侧限抗压强度不低于1.5 MPa。成桩28 d后采用钻芯法检测墙身完整性，检测数量不少于总桩数的1%，并进行单轴抗压强度试验。水泥土搅拌桩垂直度偏差不应大于1/200。本工程采用的施工顺序是跳槽式双孔全套打复搅式连接方式。

4)插入H型钢。工法桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放型钢。型钢插入宜在工法桩施工结束后30 min内进行，插入前应检查其规格型号、长度、直线度、接头焊缝质量等，以满足设计要求。本工程采用700 mm×300 mm×13 mm×24 mm H型钢，间距1.2 m。用型钢定位卡固定插入型钢的平面位置，然后起吊型钢，将型钢底部中心对准桩位中心徐徐插入工法桩内。在插入过程中采用经纬仪或铅垂线校核型钢插入的垂直度。型钢到达设计深度后，用槽钢穿过吊筋将其固定在定位型钢上。

5)基坑开挖。基坑深度7 m～8.5 m，施工单位在施工时与设计、监理一起制定了专项施工方案，分层逐步开挖，边挖边设置内支撑，内支撑采用φ609 mm钢管，壁厚12 mm，每隔6 m设置一道。基坑开挖及SMW工法桩见图4。

图4 SMW工法桩现场图

6)H型钢拔出。主体地下结构施工完毕，结构外墙与围护墙间回填密实后方可拔出型钢，应采用专用夹具及千斤顶，以圈梁为反力梁，配以吊车起拔型钢。型钢拔出后的空隙应及时充填密实。

4 SMW工法优点

1)在道路开挖的深基坑中，靠近建筑物边缘施工，其桩中心离建筑物距离80 cm即可。

2)地下连续墙施工时形成大量泥浆需处理，而SMW工法仅在导沟开挖时有少量土方，废土外运少。

3)SMW工法工艺简单，施工速度快，工期大幅缩短。

4)SMW工法桩与主体结构分离，与地下连续墙相比工法桩的整体性和防水性能均较好，而且后期维护成本低。

5)施工扰动小，合理施工不会产生地面下沉、建筑物倾斜、道路裂损等危害。

6)施工器械决定了水泥与土得到充分搅拌，而且墙体无接缝，比连续墙的止水性更可靠。

7)应用范围广，可在粘性土、粉土、砂土等土层中应用。通过本工程的实际应用，证明SMW工法施工方案是可行的。由于型钢可回收，造价明显降低，加快了工程进度，取得了良好的经济和社会效益。

5 SMW工法遇到的主要问题及解决方法

1)因施工中有管线与基坑相交，导致管线位置处无法采用工法桩，在管线周围采用了旋喷桩，止水效果和工法桩相比，效果较差，但不影响安全施工，对渗漏的位置进行水泥浆抹面，并实时观测，监控。

2)因地质条件，局部地层含有粉砂、细砂，在成桩后出现地下水渗漏的现象，在加大了水泥用量后问题得到明显的改善，粉细砂间空隙被水泥浆充满，水泥浆硬化后和粉细砂形成一个整体，达到止水的目的。

3)在插入型钢过程中，有个别型钢插入较深，型钢顶高程没有控制好，导致圈梁与型钢不能充分连接，因为是个别型钢，不影响圈梁和型钢的整体性和安全性，在以后施工中注意高程控制，校核，现场技术人员与施工人员及时沟通，可避免人为原因造成的错误。

4)H型钢插入过程中不垂直，因为导向型钢没有固定好，导致在插入型钢过程中有偏差，将定位型钢加固后，使用经纬仪进行观测，保证H型钢顺利插入。

5)H型钢难以拔出，主要原因有两个:一是水泥结硬后与H型钢粘结力大大增加，插入型钢前在型钢表面涂刷减摩擦剂来解决。二是H型钢在基坑开挖后受土压力的作用产生侧向变形，在计算选择时应增大型钢的刚度，减少因土压力产生的变形。

6 结语

随着城市的发展，道路的改扩建，地上、地下构造物的增多，对设计单位、施工单位提出越来越高的要求，难度越来越大，如何在规定的红线范围内，在两侧建筑物等诸多条件的限制下，提出一个安全、经济、实用、环保的施工方案是一个挑战，SMW工法桩的优势得以淋漓尽致的体现，被越来越多的工程使用，具有广阔的应用前景。

本工程在工法桩设计时，充分考虑了结构受力合理、施工方便、构造简单等多方面因素，内支撑采用简单的横向支撑，没有交叉，给施工单位留下充裕的施工空间，既保证了施工质量，又保证了施工进度，可作为城市地下通道、挡土墙、桥梁基础等开挖的参考。

［1］《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册［M］.第5版.北京:中国建筑工业出版社，2012.

On application of SMW construction method pile of foundation pits at Wuyi Road reconstruction in Taiyuan

Zhang Guochun
(Taiyuan Municipal Engineering Design and Research Institute，Taiyuan 030002，China)

Taking the foundation pit support of the underneath tunnel at No.2 Hospital of Shanxi University in the reconstruction project of Wuyi Road in Shanxi as the example，the paper introduces the application of SMW construction method pile continuous walls in the foundation pit support of urban roads，points out the solutions according to the problems in the construction，and indicates the method is featured with simple operation，speedy construction，and extensive application.

foundation pit，SMW construction method，construction method，pipeline

TU463

:A

1009-6825(2016)36-0073-02

2016-10-18

张国春(1983-)，男，工程师