勁性水泥土攪拌連續(xù)墻在天津地鐵改建工程中的應(yīng)用摘 要 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(ＳＭＷ)作為排樁和板墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種,以其適用性強、圍護(hù)成本相對較低、施工周期短而倍受關(guān)注。天津市地鐵1號線工程西北角—西南角既有區(qū)間隧道改建工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中采用了該技術(shù),并取得了良好的效果。關(guān)鍵詞 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻,支護(hù)結(jié)構(gòu),隧道改建 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(ＳＭＷ工法)作為排樁和板墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種,以其適用性強、圍護(hù)成本相對較低、施工周期短而倍受關(guān)注。ＳＭＷ工法是利用專門的多軸攪拌鉆機(jī),就地鉆進(jìn)切削土體,同時從其鉆頭前端將水泥漿注入土體,經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌虾?再將型鋼或其它芯材插入攪拌體內(nèi),形成地下連續(xù)墻。ＳＭＷ工法最早是在日本開發(fā)成功的,它是在充分總結(jié)了鋼筋混凝土地下連續(xù)墻和水泥土深層攪拌樁各自的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,將二者有機(jī)結(jié)合、取長補短發(fā)展而成的。它既克服了深層攪拌樁沒有鋼筋、強度不高、連續(xù)性差等缺點,也避免了鋼筋混凝土地下連續(xù)墻施工復(fù)雜、有泥漿污染、造價高等問題。天津市地鐵既有隧道改建工程采用了ＳＭＷ工法。1工程概況 天津市地鐵1號線工程西北角—西南角既有區(qū)間隧道改建工程,圍護(hù)結(jié)構(gòu)原設(shè)計采用鉆孔樁+深層攪拌樁復(fù)合形式,后變更為ＳＭＷ工法,采用水泥土攪拌樁內(nèi)插型鋼作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。攪拌樁直徑為850ｍｍ,搭接250ｍｍ,樁長15.5ｍ;型鋼間隔插入,采用Ｈ70型鋼,長為15ｍ。施工設(shè)備采用ＺＫＤ85-3型三軸攪拌樁機(jī),樁架采用履帶式重型樁架。2 施工方法2.1 施工準(zhǔn)備 三軸攪拌機(jī)施工前,必須先進(jìn)行場地平整、清理,對地下障礙物進(jìn)行調(diào)查,以便在開挖過程中妥善處理障礙物。經(jīng)測量放線后,進(jìn)行導(dǎo)溝開挖。導(dǎo)溝深1.0～1.5ｍ,底寬0.85ｍ。導(dǎo)溝的作用是防止攪拌機(jī)施工時涌土、漿液冒出地面。 為確保攪拌樁及型鋼插入位置的準(zhǔn)確,在垂直導(dǎo)溝方向放置2根長約2.5ｍ、截面為200ｍｍ×200ｍｍ的導(dǎo)軌橫撐;在平行導(dǎo)溝方向放置2根長約8～20ｍ、截面為300ｍｍ×300ｍｍ的導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌上按1.2ｍ間距(ＳＭＷ工法型鋼設(shè)計間距)作出樁位標(biāo)記,另設(shè)型鋼定位卡。定位裝置詳見圖1。
2.2單循環(huán)ＳＭＷ工法施工 本工程采用單循環(huán)ＳＭＷ工法施工。單循環(huán)ＳＭＷ工法系指從樁機(jī)就位開始,在鉆頭攪拌、下沉及提升過程中,鉆頭向外噴出水泥固劑與地基土體攪拌混合成樁后,在樁機(jī)移位且水泥土未結(jié)硬之前按要求插入芯材(如Ｈ型鋼或鋼板樁),使地基土體形成有一定強度、剛度的水泥樁體的單一施工過程連續(xù)施工則形成連續(xù)、封閉的水泥墻。1)樁機(jī)就 位樁機(jī)就位前應(yīng)及時清除障礙物,樁機(jī)就位后認(rèn)真檢查定位情況,發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正,用線錘對鉆桿垂直定位進(jìn)行觀測以確保樁機(jī)的垂直度。樁位允許偏差值在2ｃｍ內(nèi)。2) 攪拌速度及注漿控制 三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應(yīng)注入水泥漿液,攪拌下沉和提升速度要均勻,遇到障礙物要減速慢行防止設(shè)備損壞;應(yīng)嚴(yán)格控制下沉和提升速度,下沉速度≯0.8ｍ/ｍｉｎ,提升速度≯1.6ｍ/ｍｉｎ。在樁底部分應(yīng)適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿。做好每次成樁的原始記錄。 水泥漿液的水灰比為1.3左右。每ｍ3攪拌水泥土的水泥用量為370ｋｇ,注漿壓力為0.3～0.8ＭＰａ,以漿液輸送能力控制。3）型鋼插入 三軸水泥攪拌樁施工完成并檢驗合格后,吊機(jī)就位即可吊插型鋼。在吊插前必須清除型鋼表面的污垢及鐵銹,并涂刷減摩劑。利用型鋼頂端拔樁預(yù)留孔起吊型鋼并放在型鋼定位卡中,用線錘校核型鋼垂直度,并使型鋼底部中心對正樁位中心,沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內(nèi),插入4ｍ后要快放直至設(shè)計深度。 將水準(zhǔn)點引放到定位型鋼上,根據(jù)定位型鋼與插入型鋼頂?shù)母卟?在定位型鋼上擱置槽鋼,焊Ф10ｍｍ吊筋控制插入型鋼頂標(biāo)高,誤差控制在±5ｃｍ以內(nèi)。待水泥土攪拌樁達(dá)到一定強度(200～300ｋＰａ)后,將吊筋與定位型鋼撤除。 在型鋼插放困難時,采取提升型鋼重復(fù)下插使其達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。下插過程中始終用線錘跟蹤,控制型鋼的垂直度。 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)澆注壓頂圈梁時,埋設(shè)在圈梁中的型鋼部分必須用泡沫板將其與混凝土隔開,以防影響型鋼的起拔回收。2.3 型鋼的回收 待地下主體結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到設(shè)計強度后,采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁,起拔回收型鋼。用水灰比0.6的水泥砂漿自流充填型鋼拔除后的空隙,以減少對鄰近建筑物及地下管線的影響。3 關(guān)鍵技術(shù)及控制要點3.1 樁位控制 為保證墻體連續(xù)性和止水效果,相鄰攪拌樁體必須保證咬合。孔位的精確放樣是控制精度的最重要環(huán)節(jié),施工中必須嚴(yán)格控制各樁的定位誤差。3.2 施工順序及分段施工節(jié)點連接1)擠壓式連接 一般情況下采用單排擠壓式連接方式進(jìn)行施工,見圖2。圖2中的陰影部分為重復(fù)套鉆,以保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量。水泥攪拌樁的搭接以及施工樁體的垂直度補正依靠重復(fù)套鉆來保證,以達(dá)到止水的作用。2)跳槽式全套復(fù)攪式連接 對圍護(hù)墻轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況下采用跳槽式全套復(fù)攪式連接(見圖3)。3) 施工冷縫處理 相鄰樁施工中斷超過24ｈ會出現(xiàn)冷縫。采取在冷縫處圍護(hù)樁外側(cè)補攪素樁的措施,在圍護(hù)樁達(dá)到一定強度后再進(jìn)行補樁,以防偏鉆,保證補樁效果。素樁與圍護(hù)樁搭接厚度約10ｃｍ左右,詳見圖4。4 結(jié) 語 1)相鄰施工段的攪拌樁水泥加固土體彼此重合,具有良好的止水性及擋土性; 2)施工工藝簡單、速度快,可有效縮短工期; 3)施工成本低,ＳＭＷ工法的成本為地下連續(xù)墻的70%左右,若考慮型鋼的回收利用,成本僅為地下連續(xù)墻的40%～50%; 4)施工震動小、無明顯噪聲,產(chǎn)生殘土少,無泥漿等二次污染,對環(huán)境影響小,有利于環(huán)保。參考文獻(xiàn)[1] 趙志縉,應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計施工手冊[Ｍ].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.[2] 蘇宏陽,酈鎖林.基礎(chǔ)工程施工手冊[Ｍ].北京:中國計劃出版社,2002.[3] 周順華.我國城市軌道交通地下工程的施工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展.城市軌道交通研究,2004(2):34.
2.2單循環(huán)ＳＭＷ工法施工 本工程采用單循環(huán)ＳＭＷ工法施工。單循環(huán)ＳＭＷ工法系指從樁機(jī)就位開始,在鉆頭攪拌、下沉及提升過程中,鉆頭向外噴出水泥固劑與地基土體攪拌混合成樁后,在樁機(jī)移位且水泥土未結(jié)硬之前按要求插入芯材(如Ｈ型鋼或鋼板樁),使地基土體形成有一定強度、剛度的水泥樁體的單一施工過程連續(xù)施工則形成連續(xù)、封閉的水泥墻。1)樁機(jī)就 位樁機(jī)就位前應(yīng)及時清除障礙物,樁機(jī)就位后認(rèn)真檢查定位情況,發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正,用線錘對鉆桿垂直定位進(jìn)行觀測以確保樁機(jī)的垂直度。樁位允許偏差值在2ｃｍ內(nèi)。2) 攪拌速度及注漿控制 三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應(yīng)注入水泥漿液,攪拌下沉和提升速度要均勻,遇到障礙物要減速慢行防止設(shè)備損壞;應(yīng)嚴(yán)格控制下沉和提升速度,下沉速度≯0.8ｍ/ｍｉｎ,提升速度≯1.6ｍ/ｍｉｎ。在樁底部分應(yīng)適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿。做好每次成樁的原始記錄。 水泥漿液的水灰比為1.3左右。每ｍ3攪拌水泥土的水泥用量為370ｋｇ,注漿壓力為0.3～0.8ＭＰａ,以漿液輸送能力控制。3）型鋼插入 三軸水泥攪拌樁施工完成并檢驗合格后,吊機(jī)就位即可吊插型鋼。在吊插前必須清除型鋼表面的污垢及鐵銹,并涂刷減摩劑。利用型鋼頂端拔樁預(yù)留孔起吊型鋼并放在型鋼定位卡中,用線錘校核型鋼垂直度,并使型鋼底部中心對正樁位中心,沿定位卡徐徐垂直插入水泥土攪拌樁體內(nèi),插入4ｍ后要快放直至設(shè)計深度。 將水準(zhǔn)點引放到定位型鋼上,根據(jù)定位型鋼與插入型鋼頂?shù)母卟?在定位型鋼上擱置槽鋼,焊Ф10ｍｍ吊筋控制插入型鋼頂標(biāo)高,誤差控制在±5ｃｍ以內(nèi)。待水泥土攪拌樁達(dá)到一定強度(200～300ｋＰａ)后,將吊筋與定位型鋼撤除。 在型鋼插放困難時,采取提升型鋼重復(fù)下插使其達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。下插過程中始終用線錘跟蹤,控制型鋼的垂直度。 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)澆注壓頂圈梁時,埋設(shè)在圈梁中的型鋼部分必須用泡沫板將其與混凝土隔開,以防影響型鋼的起拔回收。2.3 型鋼的回收 待地下主體結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到設(shè)計強度后,采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁,起拔回收型鋼。用水灰比0.6的水泥砂漿自流充填型鋼拔除后的空隙,以減少對鄰近建筑物及地下管線的影響。3 關(guān)鍵技術(shù)及控制要點3.1 樁位控制 為保證墻體連續(xù)性和止水效果,相鄰攪拌樁體必須保證咬合。孔位的精確放樣是控制精度的最重要環(huán)節(jié),施工中必須嚴(yán)格控制各樁的定位誤差。3.2 施工順序及分段施工節(jié)點連接1)擠壓式連接 一般情況下采用單排擠壓式連接方式進(jìn)行施工,見圖2。圖2中的陰影部分為重復(fù)套鉆,以保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量。水泥攪拌樁的搭接以及施工樁體的垂直度補正依靠重復(fù)套鉆來保證,以達(dá)到止水的作用。2)跳槽式全套復(fù)攪式連接 對圍護(hù)墻轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況下采用跳槽式全套復(fù)攪式連接(見圖3)。3) 施工冷縫處理 相鄰樁施工中斷超過24ｈ會出現(xiàn)冷縫。采取在冷縫處圍護(hù)樁外側(cè)補攪素樁的措施,在圍護(hù)樁達(dá)到一定強度后再進(jìn)行補樁,以防偏鉆,保證補樁效果。素樁與圍護(hù)樁搭接厚度約10ｃｍ左右,詳見圖4。4 結(jié) 語 1)相鄰施工段的攪拌樁水泥加固土體彼此重合,具有良好的止水性及擋土性; 2)施工工藝簡單、速度快,可有效縮短工期; 3)施工成本低,ＳＭＷ工法的成本為地下連續(xù)墻的70%左右,若考慮型鋼的回收利用,成本僅為地下連續(xù)墻的40%～50%; 4)施工震動小、無明顯噪聲,產(chǎn)生殘土少,無泥漿等二次污染,對環(huán)境影響小,有利于環(huán)保。參考文獻(xiàn)[1] 趙志縉,應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計施工手冊[Ｍ].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.[2] 蘇宏陽,酈鎖林.基礎(chǔ)工程施工手冊[Ｍ].北京:中國計劃出版社,2002.[3] 周順華.我國城市軌道交通地下工程的施工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展.城市軌道交通研究,2004(2):34.