常見(jiàn)的基坑圍護(hù)形式有地下連續(xù)墻、組合排樁和SMW工法等幾種。SMW工法以其經(jīng)濟(jì)、適用、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)而越來(lái)越被廣泛應(yīng)用。本文就如何采取有效措施,將SMW工法對(duì)臨近地鐵施工的影響縮小至最小范圍加以探討。
SMW工法是我國(guó)建筑施工技術(shù)創(chuàng)新中技術(shù)引進(jìn)與創(chuàng)新的典型。該工法可適用于粘性土、砂性土以及砂礫石等地層中施工。1993年,SMW工法通過(guò)技術(shù)引進(jìn)并創(chuàng)新在我國(guó)發(fā)展起來(lái),該工法主要被應(yīng)用在我國(guó)東南沿海地區(qū)的軟土深基坑圍護(hù)中。
位于上海靜安寺商業(yè)圈的大上海會(huì)德豐廣場(chǎng)工程地上54層,地下3層,總建筑高度271米。基坑開(kāi)挖深度塔樓為20.72米,裙樓部分為17.92米。其基坑圍護(hù)采用地下連續(xù)墻(墻厚1米,墻深35.5~40.5米),而北側(cè)緊鄰地鐵2號(hào)線(江蘇路~靜安寺段)隧道,該段基坑長(zhǎng)度為95米,距離地鐵隧道5.4米。地鐵運(yùn)營(yíng)線路為此提出的保護(hù)要求為:兩軌道橫向高差<4毫米,軌向偏差和高低差最大尺度值<4毫米/10米。地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形要求:結(jié)構(gòu)變形曲線的曲率半徑>15000米,相對(duì)變曲<1/2500,隧道結(jié)構(gòu)收斂變化量<10毫米,隧道結(jié)構(gòu)變形速率<0.5毫米/day,且不得影響其安全正常使用。隧道與車站的差異沉降控制在5毫米以內(nèi),地鐵結(jié)構(gòu)的水平位移和最終沉降不超過(guò)20毫米。當(dāng)發(fā)生下列情形時(shí),建設(shè)單位應(yīng)及時(shí)報(bào)警,并采取可靠措施,保障地鐵安全:
1)監(jiān)測(cè)值超過(guò)日監(jiān)控指標(biāo)或總變形控制量的1/2時(shí);
2)靠近地鐵隧道一側(cè)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移日變化量超過(guò)1毫米時(shí);3)其他危及地鐵運(yùn)營(yíng)安全的事情發(fā)生時(shí)。
地鐵部門(mén)還規(guī)定,地鐵隧道自動(dòng)監(jiān)測(cè)持續(xù)3日的日變形量超過(guò)0.5毫米時(shí),須中止現(xiàn)場(chǎng)施工。所以為了確保地下連續(xù)墻的施工安全,在其兩側(cè)增加了2道SMW工法加以保護(hù)。設(shè)計(jì)的SMW工法為三軸攪拌樁,樁徑850毫米,搭接250毫米,樁長(zhǎng)32.5米,水泥摻量20%,垂直度在50毫米以內(nèi),28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求不小于1.5MPa.最外側(cè)的工法樁距離地鐵僅4.4米,其施工難度很大。但是在實(shí)際施工中,通過(guò)采用鉆孔取芯進(jìn)行水泥土強(qiáng)度試驗(yàn)證明:普遍遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到1.2MPa的設(shè)計(jì)要求,而且水泥土強(qiáng)度的離散性很大,同時(shí)呈現(xiàn)隨深度增加強(qiáng)度遞減的規(guī)律。真正的芯樣能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求往往在60天以后。但SMW工法水泥土強(qiáng)度還有一個(gè)重要現(xiàn)象:埋在地下時(shí),強(qiáng)度形成非常慢,而一旦隨著基坑的開(kāi)挖暴露于空氣中,強(qiáng)度上升非???,基本3天可以達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
目前上海市內(nèi)SMW工法施工時(shí)水泥漿液的水灰比一般為:1.5:1~2:1,主要考慮攪拌后的水泥土中的含水量不能太小,以便H型鋼可以靠自重下沉到位。筆者認(rèn)為這么高的水灰比存在兩點(diǎn)問(wèn)題:第一,如此高的水灰比,勢(shì)必造成水泥土強(qiáng)度較低;第二,在水泥土中水泥摻量一定的前提下,越高的水灰比,勢(shì)必造成水泥漿液灌注量增加,同時(shí)產(chǎn)生更多的水泥土漿液溢出,增加外溢水泥土處理成本。根據(jù)資料顯示,日本公司在施工時(shí),水灰比W/C為0.3~0.8,根據(jù)工程類別及土性選擇使用,而目前日本有的水泥土強(qiáng)度已達(dá)到3~5MPa.目前在地鐵邊緣施工,這樣低的水灰比,再加上本工程工法施工的深度在30米以上,如果漿液過(guò)稠,勢(shì)必在施工到20米以下后,土體攪拌產(chǎn)生的應(yīng)力無(wú)從釋放,造成對(duì)地鐵的影響甚大。水灰比取值如過(guò)大將造成樁身強(qiáng)度提高緩慢,影響下道工序施工,進(jìn)而影響施工工期;過(guò)小又無(wú)法釋放應(yīng)力,對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)造成威脅。另外施工時(shí)鉆桿的下沉與提升速度對(duì)地鐵造成的影響也較大,一般正常鉆入速度為1.5分鐘1米,20米后達(dá)到2~2.5分鐘1米,30米左右為2.5~3分鐘1米。實(shí)際施工時(shí)我們?yōu)榱俗寫(xiě)?yīng)力及時(shí)釋放,希望達(dá)到2分鐘或者4分鐘1米,即下鉆每1米,都讓鉆桿在原地注漿空鉆,滿2分鐘或者4分鐘后繼續(xù)下沉。最后我們對(duì)這些施工參數(shù)進(jìn)行排列組合,即水灰比各取1.5、1.2、1.0,下沉及提升速度各取2分鐘1米和4分鐘1米。經(jīng)過(guò)6次試驗(yàn)后,在試驗(yàn)樁號(hào)邊的土體測(cè)斜管顯示的是,4分鐘1米,1.2水灰比對(duì)土體的影響相對(duì)最小,故此,最終采用了這個(gè)施工參數(shù)。為了確保連續(xù)作業(yè)可能對(duì)地鐵的影響,地鐵部門(mén)要求我工程只能在晚上11時(shí)到清晨6時(shí)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行施工。且在施工中嚴(yán)格按照“隔4打1”的原則。
具體施工過(guò)程中,我們又發(fā)現(xiàn)下列一些因素的控制可以減小地鐵的影響:
1、壓漿機(jī)檔位在不同施工時(shí)段的調(diào)整,一般下沉?xí)r和上提到15米之下都選擇使用2檔(230ml/min),15米以上用1檔(165ml/min)。
2、密切注意返漿的狀態(tài),如過(guò)稠應(yīng)及時(shí)查明原因,采取對(duì)應(yīng)措施。如是機(jī)械原因,應(yīng)及時(shí)將鉆頭提升上來(lái),檢修設(shè)備后再繼續(xù)施工。
3、注意鉆機(jī)的電流變化,經(jīng)過(guò)實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn),深度18米以上一般電流在200mA,18~25米在200~240mA之間,25米以下為260~280mA,所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)在一定的施工深度,其電流讀數(shù)明顯高于正常值時(shí),即應(yīng)結(jié)合返漿的稠度,采取措施。其目的是將較稠的漿液打散,幫助應(yīng)力及時(shí)釋放。
4、統(tǒng)計(jì)溝槽里的返漿量并及時(shí)用抓斗機(jī)清除返漿,幫助應(yīng)力釋放。本工程施工過(guò)程中的返漿置換率在70%(即置換出土量除以打入量),如果低于這個(gè)數(shù)值應(yīng)及時(shí)引起重視,因?yàn)闈{液過(guò)多而未及時(shí)排出對(duì)等的土方,將會(huì)在地下產(chǎn)生膨脹,進(jìn)而影響地鐵管線。
采取上述措施后,我們發(fā)現(xiàn)這樣施工對(duì)地鐵的影響基本能夠控制在0.5毫米以內(nèi)。
綜上所述,SMW工法在地鐵隧道等要求嚴(yán)格的受保護(hù)單位附近的施工完全可以通過(guò)細(xì)致策劃,對(duì)施工主要參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,可以將對(duì)其周邊環(huán)境的影響降低到很小的范圍。主要方法還包括施工過(guò)程中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的嚴(yán)格控制,包括電流值、土體置換率等,并應(yīng)及時(shí)采用合理措施。我們發(fā)現(xiàn)SMW工法憑借其工藝獨(dú)到、施工簡(jiǎn)易等優(yōu)勢(shì),在地鐵周邊工程的輔助圍護(hù)上有其相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì),應(yīng)在今后施工實(shí)踐中更多地加以完善,使其發(fā)揮更大作用。