地铁车站围护结构SMW工法桩试桩检测

地铁车站围护结构SMW工法桩试桩检测

宋军

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司福建厦门361006

摘要：以福州市轨道交通2号线第一标段苏洋站为例，介绍了SMW工法桩在施工前的工艺性试桩的质量控制措施及检测结果，为后期施工积累了可靠的试验数据和施工参数。

关键词：地铁施工；SMW工法桩；试桩

1、工程概况

苏洋站为福州地铁2号线第一个车站，该站位于福州市闽侯县苏洋村，为带前后交叉渡线的局部三层岛式车站。车站总长404米，标准段宽19.5米。车站中心线处轨面标高7.000。本站按地下一层，地上一～两层车站设计。该车站临近闽江，地下水资源丰富，水位埋深1.60~3.8m，水位标高5.05～10.85m,且地下水位还受闽江潮汐影响有一定的变化。拟建场地地下水位随降水量不同年变化幅度约为2.5～3m，同时拟建场内分部有软弱土及液化砂土层，车站基坑开挖易引发流砂、管涌、软土变形、基坑边坡失稳、地面沉降等灾害；针对可能发生的灾害，基坑侧壁围护结构采取了SMW工法桩止水帷幕的工法施工。

2.SMW工法桩设计概况

围护结构采用复合结构，基坑选用SMW工法桩（Φ850@600）+内支撑的围护结构形式。1～14轴北侧采用悬臂式工法桩，后面设一排灌注桩起到限制桩顶位移及变形的作用，南侧放坡；14～24轴采用工法桩+一道钢支撑（Φ609mm,t=16mm）的支护形式；24～27轴(泄洪渠处)采用工法桩+三道支撑的支护形式；27～33轴采用工法桩+两道支撑的支护形式。

苏洋站围护结构SMW工法桩中三轴搅拌桩桩径Φ850mm，轴距600mm，相邻桩之间咬合250mm。桩身采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量设计值为20％，水灰比设计值0.8～1.0，28d无侧限抗压强度大等于2.0MPa，渗透系数小于10-7cm/s。基坑在里程YCK8+385.000～YCK8+567.000的范围内，基坑北侧为单排搅拌桩，桩长为15.386m及16.10m，内插H型钢（HN700×300×13×24）间距为1200mm，型钢长度为17.186m及17.900m，其他方向采用放坡开挖进行支护。基坑在里程YCK8+567.000～YCK8+653.960的范围内，基坑南北两侧为单排搅拌桩，桩长为13.90m，内插H型钢（HN700×300×13×24）间距为1200mm，型钢长度为15.700m。基坑在里程YCK8+653.960～YCK8+789.000的范围内，基坑四周均为单排搅拌桩，桩长为20.3m及26.6m（泄洪闸处），内插H型钢（HN700×300×13×24）间距为1200mm，型钢长度为28.600m及22.150m。

3、试桩目的

三轴搅拌桩是通过搅拌头将水泥浆和土体强制拌合在一起，搅拌频率与拌合效果及水泥土强度成正比，搅拌越多，拌和越均匀，水泥土的强度也越高。但是搅拌频率过高，需耗费时间，将直接影响施工效率。为了达到既理想又经济的效果，根据地质实际情况和机械设备性能，在施工前进行工艺试验桩施工，从而获取试验参数进行比对、分析。最终确定水泥浆液水灰比、钻进、提升搅拌速度、水泥浆流量、成桩工艺等施工参数，以指导下一步三轴搅拌桩的大规模施工。

在施工7d后将试验桩周围土体开挖，观察成桩质量是否完整，临桩之间咬合程度是否紧密相连，搅拌、喷浆效果是否均匀饱满，判断各种水灰比及施工工艺的施工效果。

4、试桩方案

4.1试桩方案和参数详见表1所列，试桩时应在在桩底重复搅拌注浆。

5、搅拌注浆

5.1水泥掺量20%，每幅桩的水泥用量=搅拌桩的计算面积×有效桩长×土体密度×水泥掺入量。

5.2搅拌桩机钻杆下沉与提升：本次采用二次喷浆和二搅拌的方法，即钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。三轴搅拌桩机在钻孔和提升全过程中，始终保持螺杆匀速转动和提升，通过控制下钻和提升速度，让水泥土搅拌桩在初凝前使水泥浆与土体充分拌和，保证成桩质量。

5.3注浆：开动灰浆泵，通过流量计和压力表控制注浆量和压力。在下钻时，为了减少钻头与土体的摩擦力，用设计水泥浆10%的用量，待桩顶土层与水泥浆液充分搅拌1分钟后以设计转速开始下钻，保持下转速度。达到设计桩底时，将水泥浆压力提高至设计值，在桩底持续搅拌注浆大于30秒后，再按计算的速度提升搅拌头。严格按照边注浆、边搅拌、边提升的要求施工，当提升到离地面50cm处后再关闭灰浆泵，停止搅拌。

严格控制下钻、提升的速度，下沉、提升速度可以根据初次施工时压力表的数值与地质情况进行分析、调整，

6、试桩施工质量控制要点

6.1拌桩施工质量应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的要求。施工过程中检查重点有：作好施工记录和计量记录，检验水泥质量和水泥浆用量、施工桩长、搅拌的转速、提升时间、复搅长度，制桩过程有无断桩，桩体均匀、补桩和补搅等。

6.2用于施工的三轴搅拌桩应有数显控制系统，可以显示掘进深度、电流、材料用量、转速，并有监测水泥是否到达喷浆孔底提示装置。试桩前应对该自动装置进行检定，在试桩后进行校核，根据实际情况适当调整，并加强施工过程中的检查，确保三轴搅拌机处于受控状态。

6.3搅拌桩施工应根据工艺性试验后收集的参数进行操作，并及时记录喷浆量、注浆压力、孔底电流、钻机钻进与提升速度等有关参数。

6.4施工中应严格按照试验参数施工，控制喷浆压力与水泥浆流量、钻进深度、钻机垂直度、停浆面标高等。终钻提升，应在达到设计标高的前提下以穿透淤泥层为原则。水泥损耗量不得大于2kg／m。

6.5施工过程原则上不能中断，应连续作业一气呵成。在即将到达桩底标高和桩顶标高时，应及时测量复核，确保桩长；在提升过程中，若因机械故障或临时停电的原因而中断喷浆时，应及时将钻头下钻至不小于0.5米的位置，待恢复供浆时再喷浆提升，避免断桩。

6.6施工前应检查水泥储量，至少应满足一幅桩的施工用量。施工过程中应严格控制水灰比，检查水泥浆罐水位，防止空喷，及时复核单位长度的喷浆量及成桩后喷浆总量。若发现喷浆量不足，应及时以设计喷浆量对原桩进行重钻复喷。

7、试桩质量检测

7.1SMW工法桩成桩过程质量控制标准见表3

7.3对3个施工方案的SMW工法桩进行取芯检测。芯样完整，经过抗压试验，7天强度均已满足设计要求。

7.4结果分析

通过分别对3个方案的试验桩进行开挖、取芯、强度检测，从实际效果与试验结果来看，3个方案试验桩的桩径都满足Φ850±10mm的要求。垂直度符合≤0.5％的设计要求，3个方案的试验桩7天取芯强度依序为2.0MPa、2.3MPa、2.8MPa，满足设计要求(详见表4)

综合成桩效率、成桩质量、成本来综合考量，方案1强度略低，不建议采纳；方案3强度最高，但三轴搅拌机的钻进与提升耗时最长，且水灰比最低，成本最高，不建议采纳；方案2从成桩效率、成桩质量、成桩费用上为最优方案，建议用于SMW工法桩施工中，

8、结束语

上述SMW工法桩试桩方案通过验证后，获得了各项参数，可以很直观的进行分析比对，从而选定了既满足规范要求又适用于本项目的施工方案，有效地指导施工，对其他类似工程施工有一定借鉴意义。