SMW工法桩在长江下穿隧道中的应用

王 飞

（华设设计集团股份有限公司， 南京 210014）

0 引言

SMW 工法桩是工程建设领域近年来比较多的施工方法，目前广泛应用于深基坑围护、城市下穿隧道的围护结构，具有对周边环境影响小，防水性好，施工不扰动邻近土体，施工工期短，施工简便、成本较低且能有效的止水等诸多优点。本文依托南京市建宁西路过江通道工程实例，介绍了SMW 工法桩在长江下穿隧道围护结构中的应用，分析了施工工艺及施工过程的注意事项并确定了相关技术参数为以后类似工程施工提供一些参考。

1 工程概况

1.1 地理位置

建宁西路过江通道项目起于江北新区兴浦路与江北大道交叉处，路线全长约6801 米，其中隧道段长约3550 米。SMW 工法桩施工段落主要在长江隧道江北盾构始发井及整体始发明挖段土建工程、风井和出入口工程(含配套市政设施工程)的施工、洞口变电所、雨水泵房的施工；左线盾构段、江中废水泵房和变电所及疏散口等土建工程的施工。

1.2 工程地质

地质情况从上而下依次为①1 杂填土、①2 素填土、②1 粉质黏土、②2淤泥质粉质黏土、②3 粉砂、④d1 细砂、④d3 砾砂、④e2 卵石、⑦1 强风化粉砂质泥岩⑦2 中风化粉砂质泥岩⑦3强风化含砾砂岩、⑦4 中风化含砾砂岩、⑧1 强风化白云岩（断层破碎带）、⑧2 中风化白云岩。本工程始发井及明挖段地层主要以粉质粘土、粉砂、淤泥质粉质粘土为主。

1.3 水文地质

据区域资料以及勘察成果，承压水主要分布于②3d13～②3 d11 层粉砂、②4 d11 层细砂、④d11 层粉、细砂、④d21 层中砂、④d31 层粗砂、砾砂、④e11～2 层圆砾、④e21～2 层卵石中，其沉积物多呈上细下粗，透水性、赋水性均较好。上覆地层②2b4 层淤泥质粉质黏土、②2b3～4 淤泥质粉质黏土夹粉土、粉砂、②3b3～4 粉质黏土，垂向渗透性差，与本层位渗透性差相差极大，可等同于相对隔水层。致使本层地下水具承压性。

2 施工部位及型式

依据设计图纸及现场施工条件，泵房、排烟道及工作井附属围护结构采用SMW 工法桩，主要以φ850@600 型式布置。除工作井附属结构采用H 型钢插二跳一法施工外，其余全部采用密插法，即每幅三轴搅拌桩插三根型钢，具体布置情况见图3-1 工作井附属结构SMW 工法桩型钢布置示意图、3-2明挖及排烟道SMW 工法桩型钢布置示意图：

图3-1 工作井附属结构SMW 工法桩插二跳一法型钢分布示意图

图3-2 明挖段及排烟道SMW 工法桩密插法型钢分布示意图

3 施工技术要求

通过场外试桩确定了相关技术参数：采用普通硅酸P.O42.5 级水泥，水灰比控制在1.5，水泥浆比重为1.37，每延米水泥用量540kg，注浆压力：0.8～1.2MPa，实桩下沉速度0.5m/min，提升速度1m/min，内插H 型钢在成桩后2-4h 内插毕，相邻两桩施工间隔不得超过12 小时。

4 施工工艺流程及方法

采用跳槽式双孔全套复搅连接，“两搅两喷”施工工艺；在正式开始施工前，对施工场地进行平整，对施工便道进行混凝土硬化，以便履带吊及三轴搅拌桩机的行走。施工工艺流程为：场地平整，清除地下障碍物→场外试桩→测量放样→导槽施工→桩机就位→机械搅拌、喷浆、下沉→机械搅拌、

图5-1 跳槽式连接示意图

4.1 测量放线

按照设计图纸的桩位坐标通过提供的坐标基准点将基准点高程引测到永久固定点和临时点位方便后续点位的放样。对需要施工的工法桩点位进行施工放样，放样定线后仪器设备进场进行搅拌施工。

4.2 导槽开挖

按照放样确定好的基准线，开挖沟槽，将地下障碍物及开挖沟槽的余土清除施工区域，保证SMW 工法桩正常施工。

4.3 桩机就位

桩机进场后应进行垂直度校正，每次施工前还应当调节钻杆，确保钻杆垂直度满足规范误差允许范围。将桩机移至需要施工的桩位上，将桩尖对准施工桩位，确保桩位偏差符合设计要求。

4.4 配制水泥浆

a.接照设计要求给定最小掺入量并结合三轴搅拌桩试桩总结出的（SMW工法桩桩径、水泥掺量、抗压强度及渗透系数等与三轴搅拌桩一致）的掺入量、确定最终的水灰比，配置浆液时首先将计算好一缸水泥浆用量的P.O42.5普通硅酸盐水泥放入搅拌缸中，加入等比例水进行搅拌配制浆液，每缸水泥浆液的搅拌时间不得小于3 分钟且不能长于2 小时，采用两次搅拌的方法，并根据现场实际情况随制随用，因其他原因导致水泥浆液搅拌超过2 小时的应当废弃。

b.三轴水泥搅拌桩应按设计的速率进行下沉和提升并同步注入水泥浆液，边搅拌边提升可以使水泥浆液更充分的与地基充分融合起到固化土体的作用。每次提升至距离设计桩顶标高50cm 处关闭水泥浆泵停止注入水泥；已相同的速率重复搅拌下沉并同步注入水泥浆直至达到设计标高。

4.5 H 型钢插入

a.H 型钢在起吊前在其顶部中心20cm 处开凿一个约直径5cm 的圆孔；采用合适的吊装设备并在起吊前检查吊装设备；安装固定好吊钩与钢板之间的固定装置，确保其稳固垂直后开始吊装。

b.在沟槽定位型钢上安装H 型钢定位卡使其能稳固的插入型钢的平面位置,待型钢定位卡保持水平、牢固，插入型钢的垂直度不得大于1/200。将H型钢缓慢的移至需要插入的水泥搅拌桩附件准确定位后徐徐垂直的插入水泥土搅拌桩体内。

c.按照设计高程要求，在型钢插入点位附件架设水准仪，测量插入水泥搅拌桩体内的H 型钢顶标高的，确保其顶标高偏差在±50mm 范围内，其平面位置不得大于50mm，转角允许误差为3°。

d.水泥土搅拌桩达到一定强度后，便可将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

e.若H 型钢靠自重不能插入到设计高程时，采用机械振动锤从其顶部不断的击振使其插到设计标高，在击振的过程中随时测量其平面位置及倾斜度确保其各项指标满足设计要求。

4.6 刷涂减阻剂

由于插入水泥搅拌桩体内的H 型钢是需要回收的，固在H 型钢进场检验材料合格后在其表面均匀的涂抹一层厚度大于1mm 的减阻剂，以利于后期的拔出。当基坑主体结构强度达到设计要求后便可对H 型钢进行拔起回收。

4.7 型钢回收及孔隙填充

待地下主体结构完成并达到设计强度后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H 型钢。H 型钢拔除后，及时使用水泥浆填充拔除后孔隙。

5 成桩过程中重点问题及处理方法

重点问题 发生原因 处理方法 预搅下沉困难，电流值高、电机跳闸 ①电压偏低 ②土质较硬，阻力太大 ③遇到大块石头或者树根等障碍物。 ①调高电压 ②边输入浆液边搅拌钻进 ③开挖排出障碍 搅拌机下沉不到预定深度，单电流不高 ①土质太黏，搅拌机自重不够。 ①增加搅拌机自重或者加设反压 装置，或边输入浆液边搅拌钻

进 喷浆未提升到设计标高集料 灌中剩浆过多 ①后台投料不准 ②灰浆泵磨损露浆 ③灰浆泵输浆量增大。 ①重新标定投料量 ②检修灰浆泵 ③重新标定灰浆泵输浆量 喷浆提升到设计顶面标高集料灌中浆液已空 ①后台投料不准 ②输浆管路部分堵塞。 ①重新标定拌浆用水量，清洗输浆管路。 输浆管堵塞，爆裂 ①输浆管内有浆液硬结块 ②喷浆口球阀间隙太小 ①拆洗输浆管 使输浆口球阀间隙适当

6 施工中的注意事项

6.1 设备控制保障

施工前对搅拌桩机进行维护保养，检查搅拌器、注浆泵运行是否正常，尽量减少施工过程中由于设备故障而造成质量问题。水泥搅拌桩机应保持水平稳定，其桩体垂直度需达到规范要求，定期用检测仪器校正桩机的垂直度，利用桩机内水平、垂直仪表校核桩机水平倾斜度。

6.2 材料控制

购买水泥时选择信誉、质量较好的水泥厂家，并让其提供水泥出厂质量证明书（合格证）及出厂检验报告等资料,严禁使用过期水泥、受潮水泥。

6.3 工艺过程控制

a.水泥搅拌桩开钻之前应检查管道有无堵塞现象，水泥有无受潮结块，施工机具能否正常运转。

b.施工时桩机应准确定位，避免因位置偏差而重复施工或返工。施工测量人员应在打桩前按照设计图纸给出的点位放出相应的桩位其平面允许误差≤5cm。

c.沟槽开挖的宽度及深度应能满足施工需要，在垂直于沟槽两侧各放置一根定位H 型钢，起到定位及支撑作用。

d.现场施工中不得随意更改确定好的水泥搅拌桩配合比，如确实因为地质或其他原因确实需要调整配合比，必须报监理批准后按照监理同意的配合比进行施工。

e.现场技术员应根据设计要求记录每根桩的桩号、钻孔开始、结束时间、每日天气情况；每根桩的配合比、钻机下沉及提升速度、钻进深度、每延米的喷浆量、停浆标高及重复搅深度。

f.关注基坑开挖时是否出现渗漏水现象，如出现渗漏水，查明原因并及时对其进行处理。

7 结语

本过江隧道项目，下穿长江漫滩，工程地质复杂为SMW 工法桩施工带来较多不确定因素。施工中通过不断磨合调整确定出合适的施工技术参数、施工工艺方法及对施工中出现问题的处理方法总结为同类工程项目提供参考。