（中铁三局集团第五工程有限公司，山西，晋中，030600）
【摘 要】杭州州南站站房应急工程线路临近杭甬客专，基坑下穿杭州地铁5#线，在施工中通过控制大型三轴搅拌桩机钻头的下沉速度，采用超常规桩径、桩长的水泥搅拌桩和内插超长H型钢的方法来保证既有线的安全，缩短了施工工期，文章主要介绍了临近既有线内插超长H型钢SMW工法桩施工的工程特点、关键施工技术等。
【关键词】临近；既有线；超长；H型钢；SMW工法桩；关键施工技术
1．工程概况
杭长应急工程基坑范围，即杭州南站C轴至1/F轴中间城市通廊和出站地道基坑。整个基坑呈长方形型，基坑总面积（含放坡面积）为3574m2。根据设计文件，本基坑分两部分施作，分别为I-1期杭长应急工程、I-2期杭长杭甬连接段。其中，I-1期基坑2134m2，I-2期基坑1440m2。在地铁5号线穿越基坑范围内，兼顾地铁施工，基坑东侧、1#、2#基坑中间部分围护结构采用SMW工法桩+止水帷幕。
2．工程特点
2.1由于临近既有线施工，为保证营业线的安全，在施工过程中根据不同的深度、不同的地质条件采用不同的钻头下沉速度（控制在0.3～0.8m/min以内），来减少对既有线土体的扰动。
2.2 采用桩径1000mm、桩间距750mm、插入H型钢34.7m（型号为H850×300×17 ×31）的内插超长H型钢SMW工法桩，有效保证了既有线的安全运营。
2.3 SMW工法桩中的超长H型钢可拔出，为后续的地铁施工创造了便利条件。
2.4施工过程中通过采用重复套钻的施工工艺，保证SMW工法桩桩身的连续性和接头的施工质量，来确保基坑围护的稳定性以及减少对既有线的扰动。
3 临近既有线内插超长H型钢SMW工法桩施工工艺原理
3.1在施工过程中运用大型三轴搅拌桩机，根据不同的深度、不同的地质条件采用不同的钻头下沉速度（控制在0.3～0.8m/min以内），来减少对既有线土体的扰动。
3.2 为减少对既有线的扰动，采用采用超常规桩径（桩径1m）、超常规桩长（34m）的水泥搅拌桩和内插超长H型钢的方法，有效保证了既有线的安全运营。
3.3 对钻孔方式进行了优化，采用重复套钻的施工方法有效保障了桩身的连续性和接头的施工质量。
3.4施工工艺流程(见图1)
4．关键工序施工工艺及操作要点
4.1 施工准备
1施工准备与测量放线
1）机械进场前对搅拌桩施工区域内地表淤泥、杂物进行清除及场地平整，加固做到地基坚实平整，保证道路平整、畅通，施工场地以能行走50t大吊车为准。施工前作好管线保护，清理障碍物，然后铺设导木，安装导轨，在导轨上安装底盘（底盘上下为钢板中间夹槽钢焊成），并临时固定，在底盘上搭设塔架。塔架拼装完成后利用塔架进行深层搅拌桩机吊装，同时安装灰浆制备系统包括工作平台、制浆设备及泵送设备、灰浆流动制备站。做好管线连接工作，最后进行机械调试。
图1 临近既有线内插超长H型钢SMW工法桩施工工艺流程图
2）根据坐标基准点，按设计图放出桩位，并设临时控制桩，填好技术复核单并验收。
2 导沟开挖及定位型钢安放
1)开挖导沟
施工前沿基坑围护内边线开挖导沟，并清除地下障碍物，开挖导沟所产生的弃土及时清理，保证SMW工法桩正常施工,并达到文明工地要求。
2)定位型钢放置
垂直导沟方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长约2.5m，再在平行导沟方向放置两根定位型钢规格300×300，长约22m。
3)用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到1%以上。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要做到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩位进行复核，偏差不得大于20mm。
4）桩机垂直度校正
在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。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。
采用0.4m3挖机开挖导沟，沟槽宽度为1m，深度为0.6m。为确保桩位以及为安装H型钢提供导向装置，平行沟槽方向放置两根300mm工字钢，定位型钢上设桩位标志和插H型钢的位置。
4.2 三轴搅拌机钻孔
1 三轴搅拌机校正
三轴搅拌机就位后要保证机械摆放平稳，首先用线锤对立柱导向架的垂直度进行校核以确保成桩垂直度符合设计要求，立柱导向架垂直度不超过1/250，成桩垂直度偏差不超过1/200。然后利用全站仪对搅拌机钻孔的位置进行复核，桩位位置偏差不大于20mm。操作人员根据确定的位置严格控制机械的移动，保证钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔深度的达标，利用钻杆和桩架相对定位原理，在钻杆上划出钻孔深度的标尺线。
2 搅拌、注浆
1）制备水泥浆
三轴搅拌机钻头预搅下沉的同时，按水泥掺量为20%、水灰比1.2～1.5采用P.O42.5水泥制备水泥浆，每次投料后拌合时间不得少于3min，待压浆前将浆液倒入存浆桶中。在水泥浆液中加0.5～1.0％高效减水剂，以减少水泥浆液在注浆过程中的堵塞现象。
2）预搅下沉
待三轴搅拌机的冷却水循环正常后，启动三轴搅拌机钻头搅拌下沉，如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。因临近铁路运营线，严格控制钻头下沉与提升速度，并保持匀速下沉或提升，提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动，设计要求搅拌下沉速度为0.3～0.8m/min，搅拌提升速度控制在1.0m/min 以内。
为减少对既有线的扰动，我们提出了三轴搅拌桩机根据不同深度、不同地质采用不同的钻头下沉速度的方法来实现这一目的，从而确保营业线运营安全，具体参数见下表。
注:0.0m为SMW工法桩桩头顶面。
在施工过程中，加强对既有线的监测，如果出现数据变化异常及时分析原因，调整钻头下沉速度。另外在桩底部分适当持续搅拌注浆，搅拌次数和搅拌时间应能保证水泥土搅拌桩的成桩质量。施工时做好每次成桩的原始记录。
3）喷浆、搅拌、提升
钻头搅拌下沉到设计深度后，开启水泥浆泵，待浆液到达喷浆口，再严格按设计确定的提升速度边喷浆边提升钻头。
4）重复搅拌
三轴搅拌机钻头喷浆提升至设计顶面标高后，为使软土和浆液搅拌均匀，再次将钻头边搅拌喷浆边下沉，至设计深度后，再严格按设计确定的提升速度提升钻头至地面。对于地表以下5m至15m范围应多次复搅，复搅次数不得小于2次，且应采用多次喷浆，同时施工中注意控制下沉及提升速度并注意孔底重复搅拌(见图2)。
2 H型钢涂刷减摩剂
型钢表面应进行清灰除锈处理，并在干燥条件下，涂抹经过加热融化的减摩剂，厚度以2mm为宜，减摩剂涂刷要足量、均匀，特别是转角部位要涂刷到位。完成涂刷后的型钢在搬运过程中应防止碰撞和强力擦挤。减摩材料如有脱落、开裂现象应及时修补。浇筑冠梁时埋在内部的H型钢必须采用牛皮纸、塑料薄膜将其与混凝土隔离，否则将会影响以后拔出。
3 型钢插入
1）型钢起吊前在型钢顶端150mm处开一中心圆孔，孔径约100mm，装好吊具和固定钩，根据高程控制点及现场定位型钢标高选择合理的吊筋长度及焊接点，控制型钢顶标高误差小于50mm。
2）吊车起吊型钢时，保证型钢在起吊过程中不变形。
3) 在施工导沟上设置H型钢定位卡，固定插入型钢的平面位置。型钢定位卡必须牢固、水平，H型钢就位后，通过定位装置控制H型钢中心位置及方向，而后将H型钢底部中心对准桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，使用全站仪或线锤控制型钢插入垂直度，靠型钢自重将型钢插入搅拌桩内。在孔口设定向装置，型钢插到设计规定深度，然后进行换钩，使H型钢脱离吊钩，固定在导沟两侧铺设的定位型钢上直至孔内的水泥土凝固。
4) 型钢插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差。
5) 型钢依靠自重插入，当型钢插入有困难时，可采用辅助措施下沉（挖掘机进行送压或采用振动锤振动下沉），严禁采用多次重复起吊型钢并钩下落的插入方法。型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，必须在成桩后4h内完成，插入前必须检查其平整度和接头焊缝质量，并满足设计要求。
4 型钢拔出
1）本工程拔出H型钢时，拟采用1台50吨汽车吊车配备一组千斤顶（型号QD-400T千斤顶）。操作人员4人，型钢拔出采用千斤顶设置抬梁，通过冠梁作为支撑，吊车辅助进行。拔出H型钢时，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁起拔回收H型钢。
2）H型钢起拔顺序：平整场地→安装千斤顶→吊车就位→H型钢起拔→空隙填充，具体施工步骤如下：
（1）平整场地
拔H型钢前，先进行顶圈梁上的清土工作，以保证千斤顶垂直平稳放置。工作面上物件清理干净，以满足50吨吊车起拔型钢为准。
（2）千斤顶安装
将两个千斤顶（型号为QD-400T）平稳地安放在冠梁上，要拔出的型钢的两边用吊车将H型钢起拔架吊起，冲头部分‘哈夫’圆孔对准插入H型钢上部的圆孔并将销子插入，销子两端用开口销固定以防销子滑落，然后插入起拔架与H型钢翼羽之间的锤型钢板夹住H型钢。
（3）型钢起拔
开启高压油泵，两个千斤顶同时向上顶住起拔架的横梁部分进行起拔，待千斤顶行程到位时，敲松锤型钢板，起拔架随千斤顶缓缓放下至原位。待第二次起拔时，吊车须用钢丝绳穿入H型钢上部的圆孔吊住H型钢，重复以上工序将H型钢拔出。在拔出过程中出现接缝处直接切割吊离。由于场地狭小，拔出的型钢要及时运至远离既有线侧，并及时装车运至存贮场地、不得堆放在现场（见图4)。
图4 H型钢拔出
5 空隙处理
拔出型钢后搅拌桩内的空隙，及时采用压密注浆回填处理，注浆选用φ10mm钢管顺水泥土壁插入桩底，钢管采用焊接。注浆材料采用细砂掺加0.5～1.0％高效减水剂及3～7％膨润土，水灰比控制在1:1，通过高效减水剂及膨润土调整水泥砂浆的流动性。注浆时采用压力不小于1.0Mpa的注浆泵进行注浆，确保空隙密实。
6 型钢的拔出应在相邻站房地下结构施工完成并达到设计强度，且另一侧基坑开挖到坑底后方可进行拆除；先进行两基坑之间隔墙拔出、在进行站房东侧拔出，最后既有线侧拔出。
7 在设置第二道支撑焊接的牛腿，在隔墙施工前将焊接在H型钢上的牛腿割除并使用磨光机打磨一遍，确保保证将来型钢的顺利起拔，避免该工序未能完成造成H型钢不能拔出或拔出困难。
4.4 其他操作要点
1 桩身强度和搅拌控制
1)土体必须充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆搅拌均匀。
2)压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹层。
3)发现管道堵塞，立即停泵进行处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0m后方能注浆，等10-20秒后恢复正常搅拌，以防断桩。
4)施工前应进行试成桩，确定实际采用的各项技术参数、成桩工艺、施工步骤、浆液的水灰比、下沉（提升）速度、浆泵的压送能力、每米桩长或每幅桩的注浆量等参数。
5)开挖土方前，应对桩钻孔取芯检验。当搅拌桩达到设计强度后方可进行基坑开挖。
2 超长型钢插入质量控制
1)内插型钢的垂直度不应大于1/200。
2)H型钢的间距（平行基坑方向）偏差：L±5cm（L为型钢间距）。
3)H型钢的保护层（面对基坑方向）偏差：s±5cm（s为型钢面对基坑方向的计算保护层厚度）。
4)焊接接头的位置应避免设在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处；相邻型钢的接头竖向位置相互错开，错开距离不小于1m。
5．结束语
本文通过对临近既有线内插超长H型钢SMW工法桩施工技术研究，以杭州南站站房应急工程基坑施工为应用实例，获得了施工中的第一手资料，在施工中通过控制大型三轴搅拌桩机钻头的下沉速度，采用超常规桩径、桩长的水泥搅拌桩和内插超长H型钢的方法来保证既有线的安全，使得杭州南站站房应急工程基坑施工顺利进行，摸索出了临近既有线内插超长H型钢SMW工法桩施工方法及控制要点，有效地加快了施工进度，降低施工成本。
参考文献：
[1]新建杭长客专杭州南站站房工程基坑设计说明(杭长应急).
[2]《型钢水泥土搅拌墙技术规程》(JGJ/T 199-2010).
[3]《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008).
[4]王俊平.SMW工法桩在地下工程中的应用[J].科技信息,2008年第1期.
作者简介：
万刚强，男，1972.06.04，高级工程师。1995年7月毕业于长沙铁道学院铁道工程专业，本科学历。开1800元发票，抬头：中铁三局集团第五工程有限公司。
论文作者:万刚强
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿
论文发表时间:2015/10/14
标签：型钢论文; 基坑论文; 内插论文; 钻头论文; 千斤顶论文; 速度论文; 工法论文; 《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿论文;