近日公園地下立交SMW工法施工監(jiān)理

郭  吉   王  蒙

(昆明建設(shè)咨詢監(jiān)理公司   云南昆明  650041)

引言

    昆明市東風(fēng)路近日公園地下立交工程（下稱地下立交工程)，總投資l．3億，工期9個(gè)月。地下立交設(shè)計(jì)總長(zhǎng)685m，其中暗埋段405m，雙向四車道。結(jié)構(gòu)安全等級(jí)三級(jí)，主體為C30防水鋼筋砼結(jié)構(gòu)，使用年限50年，工程所處場(chǎng)地土為Ⅲ類，抗震設(shè)防烈度8度，抗震等級(jí)三級(jí)。其中：SMWl法、土方開挖(含支撐)、變形監(jiān)測(cè)(數(shù)字化)為工程中的關(guān)鍵工作。

1.SMW工法原理

    1.1 SMW工法基本概念

    SMW工法是Soil Mixing Wall即“固體拌合墻”的簡(jiǎn)稱，利用水泥作為固化劑與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制性拌合并插入型鋼，固化后形成水泥土“地下連續(xù)墻”墻體，用作基坑擋土和防水側(cè)向圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

    1.2 SMW工法主要設(shè)備

    樁機(jī)、空壓機(jī)、挖掘機(jī)、定位型鋼、泥漿配套設(shè)備、油缸千斤頂、吊車。

    1.3 SMW工法工藝流程

    施工方案審定、測(cè)量放線、開挖導(dǎo)溝、設(shè)置定位型鋼、SMW攪拌機(jī)定位（水泥漿配制)、施工水泥土樁體（型鋼涂減摩劑)、插入H型鋼、殘土處理、樁機(jī)移位、圈梁制作、開挖和支撐、地下主體完成和回收型鋼。

    1.4主要建筑材料

    水泥、型鋼、焊條、鋼筋、減摩劑

2.支撐體系

    支撐體系由SMW工法圍護(hù)墻體和圈梁[(700～900)×(900-1100)]、圍護(hù)墻體頂橫向混凝土支撐(600x600)及部分采用Φ609鋼管支撐(第一道)、中部橫向Φ609鋼管支撐(第二道)、縱向鋼圍囹（槽鋼400×400×16）、鋼系桿縱向槽鋼32B型(320×90×10)、豎向鋼管(Φ194×10)等組成。

    1)沿圍護(hù)墻頂開槽澆筑圈梁、設(shè)置第一道橫向現(xiàn)澆混凝土支撐(局部為6609鋼管支撐)。施工機(jī)械在支撐上行走時(shí)，必須覆土≥300mm及鋪設(shè)走道鋼板。

    2)架設(shè)中立柱豎向鋼管(Φ1 94×10)(水平縱向槽鋼32B型．320×90×lO)。 

    3)橫向Φ609鋼支撐的連接圍令與中立柱連接應(yīng)穩(wěn)固可靠。

    4)橫向Φ609鋼支撐預(yù)加應(yīng)力施加滿足設(shè)計(jì)要求、過程中應(yīng)不斷調(diào)整復(fù)加，直止?jié)M足體系受力要求，對(duì)支撐應(yīng)力觀測(cè)應(yīng)做好詳細(xì)記錄。

    5)支撐拆除。底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可分段拆除第二道支撐，側(cè)墻、頂板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆除第一道支撐。

3.土方開挖

    3.1開挖的原則和重點(diǎn)

    3.1.1原則

    “開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”。

    3.1.2重點(diǎn)

    在土方開挖前應(yīng)對(duì)完成的原地面高程、靜壓樁、SMW圍護(hù)體、監(jiān)測(cè)進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收，滿足要求后方可進(jìn)行土方開挖.

    土方開挖應(yīng)根據(jù)工程具體要求由施工方提交土方開挖專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格按審定的開挖方案施工；

    土方開挖應(yīng)根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)要求分層分區(qū)域進(jìn)行，嚴(yán)格控制土體高差，每個(gè)分層區(qū)域土體高差不應(yīng)大于2m；在基坑內(nèi)挖至支撐位置時(shí)及時(shí)用鋼支撐體系進(jìn)行支撐，使基坑無(wú)支撐時(shí)的暴露時(shí)間控制在24d,時(shí)以內(nèi)。分層開挖的深度不得超過相應(yīng)支撐的底面。

    土方開挖過程中，基坑邊緣外15m內(nèi)起載不得大于設(shè)計(jì)規(guī)定值，不均勻堆載應(yīng)嚴(yán)格控制。

    開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上200mm厚的土方應(yīng)由人工挖除。當(dāng)機(jī)械在水平支撐上部開挖時(shí)，機(jī)械荷載和施工作用力不能直接作用與支撐上。

    機(jī)械進(jìn)出口通道外，應(yīng)事先局部加固地基，減少側(cè)壓力；土方外運(yùn)過程中，應(yīng)做好圍護(hù)管線、道路及測(cè)點(diǎn)的保護(hù)措施。

    在沿長(zhǎng)度方向開挖時(shí)，應(yīng)設(shè)置邊坡和臺(tái)階，并均勻取土。開挖過程中應(yīng)注意圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，發(fā)現(xiàn)滲漏水時(shí)應(yīng)及時(shí)封堵和抽排。

    開挖過程中，一般在基坑開挖前2～3周左右進(jìn)行預(yù)降水，并使境內(nèi)水位保持在開挖面以上0.5～1.Om左右或現(xiàn)場(chǎng)開啟水泵電閘檢查，無(wú)水抽出即滿足效果。

    3.2一般土體開挖的工藝

    3.2.1工作面、段的劃分

    總體可分水平工作段和豎直工作面，地下立交工程出土通道為西面(小西門方向)、兩側(cè)(中心花壇、家樂福口、安寧巷)、東面(護(hù)國(guó)路方向)，故分為三個(gè)工作段。豎向工作面通常是臺(tái)階狀，即大型挖機(jī)和小型挖機(jī)相互挖土傳遞、配合。 

    3.2.2運(yùn)輸便道施工

    圈梁完成后，為便于坑內(nèi)出土運(yùn)輸及為挖機(jī)進(jìn)入坑內(nèi)創(chuàng)造有利條件，在路中設(shè)置了lOm寬的行走便道。

    3.2.3開挖土體

    便道形成后，大型挖機(jī)在便道處選擇開挖契入點(diǎn)，沿該點(diǎn)向另側(cè)和線路方向推進(jìn)。

    3.3特殊部分的土體開挖

    地下立交工程施工過程中東泵站逆作法的土體開挖是土方開挖中較特殊的部分，其頂板位于已建成蘭花溝底部，為保證蘭花溝的結(jié)構(gòu)安全，施工中采用了逆作法施工，即：先施工泵站頂板，預(yù)留鋼筋連接器、止水帶，后取土f機(jī)械)至隧道主體結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高，并設(shè)置第二、三道6609鋼支撐，再取土f人工)至泵站底板。

4.變形監(jiān)測(cè)

    變形監(jiān)測(cè)工作總體分為以下部分：

    4.1工程外部周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)

    4.1.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容

    建筑物的沉降、主體傾斜觀測(cè)、地面點(diǎn)沉降觀測(cè)、建筑物裂縫觀測(cè)．如：老百貨大樓及正義路、南屏街18棟建筑物等。

    4.1.2監(jiān)測(cè)布點(diǎn)：

    選擇基坑深度2倍以內(nèi)的建筑物柱基布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，選擇基坑深度1倍距離以內(nèi)的地面沉降點(diǎn)。

    4.1.3監(jiān)測(cè)方法：參照《建筑變形測(cè)量規(guī)程》JGJ／r8—97、《工程測(cè)量規(guī)范》 GB50026—93執(zhí)行。

    4.2工程自身變形監(jiān)測(cè)

    4.2.1 SMW圍護(hù)墻頂水平位移、垂直位移監(jiān)測(cè)。

    1)水平位移(精確到mm)采用經(jīng)緯儀測(cè)角法觀測(cè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在圍護(hù)墻頂?shù)?/span>H型鋼處，根據(jù)基坑安全等級(jí)按20～50m間距布設(shè)，根據(jù)公式：△A= △β/ PS計(jì)算(式中：△T為垂直基坑長(zhǎng)方向得平面位移矢量；△β為兩次觀測(cè)角的變化量，以秒為單位；s為測(cè)站與監(jiān)測(cè)點(diǎn)之距離，以mm為單位)。

    2)垂直位移采用幾何水準(zhǔn)法觀測(cè)：

    監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)平面位移同點(diǎn)，基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)在坑外穩(wěn)定的地方按規(guī)范要求建立不少于3點(diǎn)的三等水準(zhǔn)網(wǎng)，每次觀測(cè)得出一個(gè)高程值，相鄰兩次之差為本次變化量，與首次觀測(cè)值之差為累計(jì)變化量。

    4.2.2 SMWN護(hù)墻體傾斜觀測(cè)

    圍護(hù)墻體各段向坑內(nèi)方向位移變形(警戒值范（30mm一60mm)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)一項(xiàng)很重要的觀測(cè)，它對(duì)施工起到指導(dǎo)性作用。

    本工程采用中58mm(內(nèi)徑)的PVC管，將PVC固定在H型鋼內(nèi)側(cè)，隨同H型鋼一同插入圍護(hù)墻體內(nèi)，管的長(zhǎng)度比基坑深度長(zhǎng)3～5m，儀器分辨率≤0.02mm／500mm，系統(tǒng)精度≤4mm/15m。探頭沿導(dǎo)槽勻速向上拉，每O.5米記錄一次數(shù)據(jù)，并繪制傾斜曲線圖。

    4.2.3第二道中609鋼管支撐軸力測(cè)試

    可采用鋼鉉式傳感器反力計(jì)測(cè)試。首先將反力計(jì)與鋼管焊在一起，反力計(jì)中心與鋼管中心對(duì)齊，按設(shè)計(jì)位置和施加應(yīng)力的要求頂在圍護(hù)墻體之間，將導(dǎo)線引出坑邊集線箱內(nèi)，安裝前測(cè)試傳感器初始頻率值，觀測(cè)時(shí)使用頻率計(jì)測(cè)定反力計(jì)傳感器的頻率值，按公式計(jì)算支撐軸力：F=K·(f02一fi2 ) (式中：F為支撐受力值(KN)；K為標(biāo)定系數(shù)(KN／H22， Mε／H22)f0為初始頻率值；fl為測(cè)定頻率值)。   

    本次變量是本次與上次F的差值．累計(jì)變量是本次與初始值的差值。

    4.3水位測(cè)試：

    通過測(cè)量埋設(shè)在土體水位管內(nèi)的水位升降而取得，水位管一般為外徑52mm的PVC，按間距50m左右設(shè)計(jì)點(diǎn)位，一般深度為基坑下2.3m，水位孔底部上2m透水管，埋設(shè)完畢將管內(nèi)加清水，24小時(shí)后即可測(cè)試，本次水位測(cè)試值與上次水位測(cè)試值之差即為本次水位變化量與初始值之差的累計(jì)變化量。

5.監(jiān)理要點(diǎn)

    1)熟悉設(shè)計(jì)圖紙，閱讀地質(zhì)勘察報(bào)告，審核施工組織設(shè)計(jì)和專項(xiàng)方案。

    2)測(cè)量放線：根據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，按照設(shè)計(jì)圖檢查放樣定位及高程，在探槽上部設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼，標(biāo)明插筋位置、間距。

    3)場(chǎng)地清理：沿圍護(hù)墻軸線開挖探槽，將Dl00以上的塊石等障礙物清除，探槽規(guī)格不能影響深攪進(jìn)度和安全。

    4)樁機(jī)就位：樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)，平正，并在兩個(gè)方向用線錘對(duì)龍門立柱垂直定位觀測(cè)以確保樁機(jī)的垂直度，監(jiān)理人員必須上機(jī)觀察機(jī)上機(jī)身水平兩儀表讀數(shù)指向“零”機(jī)身水平并與三軸垂直。

    5)施工水泥：采用普通硅酸鹽32-5級(jí)水泥，在施工前要做好水泥復(fù)驗(yàn)報(bào)告、復(fù)驗(yàn)強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)間和細(xì)度等項(xiàng)目。

    6)鉆機(jī)施工：攪拌下沉速度為≤1m／min，提升攪拌噴漿速度≤2m/ min，并做好施工記錄。

    7)插入型鋼：插入時(shí)間應(yīng)在水泥土攪拌樁初凝前插入，插入后其定位軸線誤差應(yīng)在±20m以內(nèi)，形心轉(zhuǎn)角應(yīng)在<2°，插入垂直穩(wěn)定后，用U型槽綱“點(diǎn)焊”加以暫時(shí)固定使其不下沉，待完全穩(wěn)定后方可撤焊。

    8)型鋼間距：檢查型鋼是否嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求設(shè)置。

    9)水泥用量監(jiān)控：按工作總量算出實(shí)際需要總量與進(jìn)場(chǎng)水泥總量比較監(jiān)控或直接從施工中抽取水泥漿液并測(cè)比重。

10)強(qiáng)度試驗(yàn)：要求施工方，每天每臺(tái)班取一組水泥土試塊，每組試塊6塊，檢查強(qiáng)度值是否滿足設(shè)計(jì)要求，且水泥土樣齡期達(dá)到28時(shí)現(xiàn)場(chǎng)軸芯取樣(2％總樁數(shù))芯強(qiáng)度≥l.2mPa． 

    11)施工必須具有連續(xù)性，使連續(xù)墻接頭不出現(xiàn)冷縫，如果出現(xiàn)冷縫，必須在兩側(cè)補(bǔ)樁。

    12)型鋼不得扭曲變形，必須滿焊。減摩劑必須有效滿涂O.3mm。

    13)移機(jī)、吊型鋼、吊機(jī)底鋼板要注意場(chǎng)地周圍安全。

    14)監(jiān)控進(jìn)度、做好記錄。

    15)圍護(hù)樁搭接：搭接長(zhǎng)度locm，樁間滲水的處理可采用壓漿。

    16)圈梁澆筑：澆筑前應(yīng)將H型鋼用薄泡沫紙隔開。H型鋼若為間隔設(shè)置，無(wú)型鋼的水泥土樁可插入二根鋼筋錨入圈梁中，保證整體受力。

    17)開挖與支撐：45天后或水泥土樁達(dá)到70％設(shè)計(jì)強(qiáng)度值方可開挖．采用先撐后挖，不允許超挖，開挖兩周以前須排盡基坑內(nèi)地下水，開挖至坑底后應(yīng)盡快澆搗墊層，并爭(zhēng)取快速完成底板施工。

    SMW工法將引起深基坑開挖及支護(hù)的重大改革，地下立交工程的順利實(shí)施說明該工藝對(duì)昆明市的地質(zhì)情況是可行的。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)