地铁隧道附近SMW工法的施工
常见的基坑围护形式有地下连续墙、组合排桩和SMW工法等几种。SMW工法以其经济、适用、环保等优势而越来越被广泛应用。本文就如何采取有效措施,将SMW工法对临近地铁施工的影响缩小至最小范围加以探讨。
SMW工法是我国建筑施工技术创新中技术引进与创新的典型。该工法可适用于粘性土、砂性土以及砂砾石等地层中施工。1993年,SMW工法通过技术引进并创新在我国发展起来,该工法主要被应用在我国东南沿海地区的软土深基坑围护中。
位于上海静安寺商业圈的大上海会德丰广场工程地上54层,地下3层,总建筑高度271米。基坑开挖深度塔楼为20.72米,裙楼部分为17.92米。其基坑围护采用地下连续墙,而北侧紧邻地铁2号线隧道,该段基坑长度为95米,距离地铁隧道5.4米。地铁运营线路为此提出的保护要求为:两轨道横向高差4毫米,轨向偏差和高低差最大尺度值4毫米15000米,相对变曲1/2500,隧道结构收敛变化量10毫米,隧道结构变形速率0.5毫米/day,且不得影响其安全正常使用。隧道与车站的差异沉降控制在5毫米以内,地铁结构的水平位移和最终沉降不超过20毫米。当发生下列情形时,建设单位应及时报警,并采取可靠措施,保障地铁安全:
1)监测值超过日监控指标或总变形控制量的1/2时;
2)靠近地铁隧道一侧基坑围护结构的水平位移日变化量超过1毫米时;
3)其他危及地铁运营安全的事情发生时。
地铁部门还规定,地铁隧道自动监测持续3日的日变形量超过0.5毫米时,须中止现场施工。所以为了确保地下连续墙的施工安全,在其两侧增加了2道SMW工法加以保护。设计的SMW工法为三轴搅拌桩,桩径850毫米,搭接250毫米,桩长32.5米,水泥掺量20%,垂直度在50毫米以内,28天无侧限抗压强度要求不小于1.5MPa.最外侧的工法桩距离地铁仅4.4米,其施工难度很大。但是在实际施工中,通过采用钻孔取芯进行水泥土强度试验证明:普遍远远达不到1.2MPa的设计要求,而且水泥土强度的离散性很大,同时呈现随深度增加强度递减的规律。真正的芯样能够达到设计要求往往在60天以后。但SMW工法水泥土强度还有一个重要现象:埋在地下时,强度形成非常慢,而一旦随着基坑的开挖暴露于空气中,强度上升非常快,基本3天可以达到设计指标。
目前上海市内SMW工法施工时水泥浆液的水灰比一般为:1.5:1~2:1,主要考虑搅拌后的水泥土中的含水量不能太小,以便H型钢可以靠自重下沉到位。笔者认为这么高的水灰比存在两点问题:第一,如此高的水灰比,势必造成水泥土强度较低;第二,在水泥土中水泥掺量一定的前提下,越高的水灰比,势必造成水泥浆液灌注量增加,同时产生