复杂地层地下连续墙与SMW工法桩接缝技术研究

2022-05-12王德平苏州交投规划设计建设管理有限公司

珠江水运 2022年7期

◎ 王德平苏州交投规划设计建设管理有限公司

随着城市建设的不断发展，地铁施工过程中基坑工程的使用越来越频繁，目前常用的基坑支护形式包括排桩支护、地下连续墙、水泥土挡土墙和土钉墙等。然而实际施工的过程中，特别是在复杂地质的基坑工程中，仅使用单一的支护形式已无法满足实际工程的需要，往往使用多种的支护结构对基坑进行支护。

常用的基坑支护形式有地下连续墙和SMW工法桩。前者在开挖深度超过10m的基坑进行支护时能产生较好的效益并能承受较大的土压力，但对机械化水平要求高；后者具有防渗效果佳、对周围土体扰动小和外运土方量少等特点，但型钢拔除后对注浆或回填施工质量要求高。目前，用多种形式的支护结构进行基坑支护使用较多，常用组合结构有地下连续墙+SMW工法桩。然而，用此方法仍有如下不足：1）地下连续墙刷壁不到位，易出现地连墙壁夹砂夹土的情况，导致接缝处无法形成一个整体，引起接缝处发生渗漏。2）SMW工法桩施做时无法完全与地连墙连接，接缝处存在缝隙，引起水土流失。3）现场地层复杂，含水量大，如若处理不当，导致大量渗水，可能会引发基坑坍塌等严重事故。

本文针对地下连续墙与SMW工法桩接缝施工开展施工技术研究，主要从地下连续墙与SMW工法桩施工、高压旋喷桩施做、接缝处理以及灌注桩施工四个方面开展技术研究，改进其施工方法，具有重要的工程意义。

1.工程概述

苏州桐泾路北延工程起于西塘河南岸，向南采用隧道上跨苏州轨道交通6 号线清塘路地铁站，下穿清塘路、山塘河、沪宁城际铁路、京沪既有铁路、北环快速路，终点位于西园路与现状桐泾北路交叉口。道路全长约2067.267m。道路等级为城市主干路，道路红线宽度39m～66m，设计时速60km/h。本项目采用复合墙结构（地下连续墙+SMW工法桩），地连墙为主体结构的一部分，其中南侧工作井主体结构衬墙厚度为1300mm，地下连续墙厚度为1200mm；SMW工法桩采用Φ850@600，桩长为15-25米。

2.施工工艺原理及流程

图1为复杂地层地下连续墙与SMW工法桩接缝施工的示意图，其工艺原理为：施工阶段分为地下连续墙与SMW工法桩施工、高压旋喷桩施做、接缝处理以及灌注桩施工等四个阶段。地下连续墙与SMW工法桩施工阶段，地连墙导墙施做采用内部支撑体将装配式导墙和导墙内模精确控制；SMW工法桩施做采用防止三轴搅拌机泥浆外溅的装置进行成桩。高压旋喷桩施做阶段，通过调整参数对接缝处外侧土体周围进行加固，桩底进入基坑底部4m，形成一定范围的加固区。接缝处理阶段，在地连墙接缝处混凝土强度达到1.5MPa后，采用旋挖钻机对接缝处进行引孔，引孔直径应大于地连墙和SMW工法桩，与地连墙的咬合直径应大于100mm，与SMW工法桩和高压旋喷桩的咬合直径应大于300mm；先采用换浆法，随后置换法清槽。灌注桩施工阶段，采用重力铲刀刷壁器对闭合幅段刷壁，往复次数不少于20次。

图1 复杂地层地下连续墙与SMW工法桩接缝施工的示意图

3.操作要点

3.1 地下连续墙施工

（1）导墙施工。如图3所示，装配式导墙对称置于导墙布设槽内，导墙内模沿装配式导墙的内侧壁布设，内部支撑体置于相对的导墙内模之间。

图3 导墙结构示意图

（2）成槽施工。如图4所示，成槽段施工分①、②期，当施工一个①期槽段后，中间隔开一个②期槽段，进行下一个①期槽段施工，当两个①期槽段达到设计要求强度后，进行中间的②期槽段的成槽与其它工序。

图4 成槽分期施工

（3）清槽换浆刷壁。清槽采用沉淀法，起重机悬吊空气升液器入槽，当空气升液器在槽底部往复移动不再吸出土渣，实测槽底沉碴厚度小于10cm时，停止移动空气升液器，随后开始置换槽底部不符合质量要求的泥浆；在施工后行幅时，对闭合幅段及连接幅段应进行接头处理，用刷壁器进行刷壁，往复次数应不少于20次。

图2 工艺流程图

（4）钢筋笼吊装。在钢筋笼吊放前，复核导墙标高，用双机抬吊钢筋笼，在空中进行转体，随后下放钢筋笼，钢筋笼需一次整体入槽，如图5所示。

图5 钢筋笼吊装

（5）灌注水下混凝土。布置快速接头钢导管，间距不大于3m，导管距槽段端头不宜大于1.5m，适时提升和拆卸导管，终浇混凝土面高程高于设计要求0.5m。

3.2 SMW工法桩施工

（1）导槽施工。对场地进行清理、整平和放样，参照三轴搅拌桩桩位中心线开挖沟槽，清除地下障碍物。

（2）桩机就位。1）桩机垂直度校正时，在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，高处悬挂一铅锤，利用全站仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。2）每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。3）按照测放的桩位，将桩机移至桩位上，桩尖对准桩位，桩位偏差不大于5cm，调平机台，用线垂调整机身垂直度，垂直误差小于0.5%。

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（3）搅拌成桩。配制水泥浆，将桩机钻头尖部对准桩位下钻，一边打开送浆泵送浆至钻头出浆口，一边搅拌成桩。成桩过程需均匀喷浆，根据桩长和下沉速度控制喷浆压力和喷浆量。

（4）搅拌提升。均匀搅拌水泥和原状土，特别是在下沉喷浆过程中要注意控制浆液的均匀性，防止水泥浆液发生离析，同时严格控制下沉和提升速度，提升至桩顶标高0.5m应停浆，下钻至桩底标高应停留钻动30s，在桩底部分宜重复搅拌喷浆。成桩后，关闭送浆泵，移机至下一桩位进行施工，直至完成施工。

（5）型钢安装。用吊机起吊H型钢，靠型钢自重插入，在导槽上设置H型钢定位卡固定插入型钢的平面位置，型钢上涂抹减摩擦材料以减少阻力。

3.3 高压旋喷桩施工

（1）接缝处场地整平。施工前须将施工范围内场地破除并清理干净，便于钻机就位，为钻孔提供条件。

（2）测放桩位。对孔位时，圆桩采用十字交叉法对中孔位。

（3）钻机就位。将路面垫平填实，钻机按指定位置就位，做水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，偏差小于50mm，钻孔垂直度误差小于1.5%。

（4）钻孔下管。下管前，用胶带封死喷头。当注浆喷头下到预定位置，按照顺序往管内输送高压水、高压浆液和压缩空气，胶带将自动崩开。

（5）高压浆作业。高压射浆自下而上连续进行，喷射时，在达到预定的喷射压力，待喷浆正常后再逐渐提升旋喷管，以防止旋喷管被扭断。

3.4 灌注桩施工

（1）灌注桩位放样。整平场地完成后，在接缝处放样出灌注桩的位置，与地连墙的咬合直径应大于100mm，与SMW工法桩和高压旋喷桩的咬合直径应大于300mm。

（2）旋挖钻引孔钻机就位后，安装周正稳固，保持施工中不倾斜，不移位，并在钻孔过程中经常复检，缓钻进，并采取钻完一段再复扫一遍的方法，垂直度偏差不大于1/150。

（3）刷壁清孔。采用重力铲刀刷壁器进行刷壁，往复次数应不少于20次；采用换浆法清孔，清孔后，以开口铁盒检查泥浆，清孔标准是泥浆相对密度控制在<1.25，黏度16～22s，含砂率＜4%，胶体率＞95%，复测沉碴厚度在5cm以内。

（4）灌注水下混凝土。采用导管法灌筑，在导管内放置隔水球，埋入混凝土深度应2～6m，并随提升随拆除；浇注后混凝土面要超出设计高度30～50cm。

（5）灌注桩质量检测。采用低应变动测法检测桩身完整性，成桩质量良好，接缝施工完成。

4.效益分析

4.1 经济效益分析

本技术通过优化水泥搅拌桩参数实现对接缝处的土体加固，显著减少了原材料的用量。通过在施工阶段加强接缝处的防水性能，减少后期基坑开挖时的补漏工作，又提高了施工效率。

4.2 社会效益分析

由于基坑工作井往往位于城市繁华地段，周边环境复杂。本技术通过采用复合加固技术对地连墙与SMW工法桩接缝处进行处理，达到了良好的工程效果。一方面，可将地连墙和SMW工法桩连接成一个连续的墙体，达到防渗止水的效果；另一方面，通过降低工程风险，避免了因接缝出现大面积渗水而出现的风险，保障了人民生命和财产安全。