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【摘 要】 本文结合具体工程实例，从型钢水泥土搅拌墙（SMW工法桩）施工、基坑开挖及支撑施工等角度，对顶管工作坑、接收坑围护结构的施工工艺进行了详细的探析。
【关键词】 顶管工作坑、接收坑；围护结构；SMW工法桩；施工；工艺
基坑工程施工对工程的设计合理性、施工准确性要求都比较高的工程，顶管工作坑围护结构施工的硬性要求尤为苛刻，必须采取合理的开挖方式与顶管施工工艺，采取严格的纠偏措施，才能确保顶管工作坑围护结构的稳定性，本文将结合具体工程实例，对此展开具体探讨与论述。
1 工程概况
某顶管工作坑、接收坑工程共130m/5段顶管，设1座矩形工作坑、1座矩形接收坑。工作坑、接收坑均采用型钢水泥土搅拌墙（SMW工法桩，φ650桩，咬合200mm，内插型钢间隔布置或随后背要求逐桩布置）作为基坑开挖的围护结构。围护结构根据基坑深度设3道支撑（第3道在底板浇筑后拆除），第1道为钢筋混凝土围檩和双拼[36a槽钢直撑（仅工作坑有），第2、3道为H型钢围檩和槽钢直撑（仅工作坑有）和双拼[32b槽钢角撑。顶管工作端、接收端洞口土体采用φ700水泥土搅拌桩加固。管道埋于②3-1层褐黄～灰黄色砂质粉土层中。围护墙插入④层灰色淤泥质粘土层（工作坑）、②3-1层（接收坑）。顶管工作坑的最大允许顶力φ1350管为3000KN。顶管工作坑、接收坑围护结构图如1、图2所示。
2 型钢水泥土搅拌墙（SMW工法桩）施工工艺
SMW桩采用三轴搅拌桩机施工，50t履带吊配振动锤插入H型钢，顶管施工后采用千斤顶配合履带吊拔出H型钢。采用套接一孔法施工。根据工程量和工期安排，按每套设备每日完成2次φ650mm桩成桩计，考虑安排1套设备同时展开施工，先工作坑，后接收坑。
SMW桩施工前选定主要施工参数，采用PO42.5级水泥，水泥掺量（20%（约360kg/m3））、下沉速度（一般≤0.8m/min）、提升速度（一般≤0.5m/min）、搅拌速度（一般30～50r/min）、浆液流量（一般40L/min）、水灰比（1.5）。
2.1导沟开挖
为使钻机搅拌土层顺利进行，保证桩体垂直度，同时由于土层中注入大量水泥浆液有土体隆起，需沿挤压轴线四周挖设导沟。
2.2 SMW工法桩施工工艺
搅拌和注浆速度：采用两搅两喷工艺。搅拌机在下沉提升过程中要求和原状土得到均匀拌和，必须严格控制下沉和提升速度（如前），同时进行至桩底部位时应重复搅拌注浆。
制备水泥浆液和浆液注入：在淤泥或淤泥质土中适当提高水泥掺入量以确保桩身强度满足设计要求。现场进行浆液配比调试确定施工配合比，桩体28天无侧限抗压强度qu28≥1.0MPa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s。
清除残渣存土：深层搅拌桩施工过程中，对隆起的泥土用挖机挖除，待稍干可将沟槽内的土外运，并及时处理至桩顶设计标高，以便下道工序施工。
2.3 H型钢插入
通过桩机定位装置控制，靠自重或借助一定的外力（振动锤）将型钢插入搅拌桩内，尽可能在搅拌完成后的30min内插入型钢。型钢放入后，牢靠固定，防止其继续下沉。型钢接长时，焊缝做剖口焊接，质量等级≥二级，翼缘与腹板错开20cm，单根型钢中接头不多于2个，相邻型钢接头错开量≥1m。
2.4顶围檩的制作工艺
H型钢高出顶围檩符合设计要求，且将浇筑在围檩混凝土中的H型钢用牛皮纸包裹，方便以后起拔H型钢，然后制作顶围檩，使SMW桩连成一体，复合受力。
2.5 H型钢的回收
待地下结构完成并达到设计强度后，用顶拔装置将H型钢从搅拌桩中拔出，回收后经过整形保养，可重复使用。H型钢拔出时，边拔边注浆充填空隙。
控制机座平整度和导向架竖直度以保证桩的竖直度。使用定位卡确保桩位准确。桩间搭接施工时间不超过24h，以免出现施工冷缝，超过48h时，则须在外侧补桩或注浆加固，确保基坑不渗漏水。桩体搅拌均匀，防止夹心和断浆；注浆超出设计标高、事后凿除，确保桩体质量。为防断桩和分浆，将搅拌机沉至停浆点下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。H型钢使用前进行垂直度、焊缝等检查合格。型钢表面涂刷减摩剂。桩位偏差符合设计要求，垂直度偏差≯3‰。搅拌桩桩体达到龄期28天后，钻孔取芯测试其强度，须满足设计要求。检查桩的数量≮2%。
3 地基加固水泥土搅拌桩施工
水泥土搅拌桩采用双轴搅拌桩机按三搅二喷施工工艺施工，水泥掺量≮13%，水灰比为0.5，桩体28天无侧限抗压强度qu28≥0.8MPa，渗透系数<1.0×10-7cm/s。具体参见地面道路工程施工阐述。
4 基坑开挖及支撑施工工艺
根据“时空效应”理论和地下工程施工要求，明确以控制基坑变形，保持稳定为首要目的，以控制土体开挖后无支撑暴露时间为主要施工参数，采用降水固结地基、随时排水等综合措施，控制周边地层位移，保护环境，安全施工。为降低基坑涌水、涌砂等造成基坑失稳等突发险情的危害，制定基坑施工应急预案，建立快速反应机制，储足抢险物资和设备，确保基坑施工万无一失。
4.1基坑开挖施工工艺
围护墙达到设计强度，基底降水固结达到预期效果，各方验收合格方可开挖基坑。事先做好测量放样，备好支撑材料，做好安全、技术、质量交底。采用长臂挖掘机从地面开挖、出土，0.3m3的小挖掘机在基坑内翻挖、倒运，自卸汽车及时出土，避免坑边地面过大堆载（应<20KN/m2）或单侧堆载。分层、分步、对称、平衡、限时开挖和支撑，竖向分层、随挖随撑。开挖下层前，其上的钢支撑预加轴力必须施加到位。先掏槽施工钢筋混凝土顶围檩，混凝土达到强度后，开挖浅层基坑土，施工钢支撑，然后分段、分层、分块开挖并支撑。通过控制分部开挖时间、完成支撑时间，以控制开挖后无支撑暴露时间。基坑每层开挖和开挖到位后设置排水边沟和集水井随时排水。挖至设计标高后立即进行垫层的跟进施工并及时浇筑钢筋混凝土底板。
4.2支撑施工工艺
及时安装支撑，控制无支撑暴露时间，且基坑开挖后必须迅速封底，围护基坑稳定、防止围护墙位移变形，确保施工及周围环境安全。钢筋混凝土围檩采用掏槽施工。采用细石混凝土找平基底后，安装钢模施工。钢支撑按要求施加预应力，定期检查预应力损失情况并及时复加，保证围护结构稳定。提前备好支撑构件并预拼好，土方开挖后立即安装并施加预应力。钢支撑安装流程：撑位土方开挖→测量放线→SMW桩墙剥露H型钢、整平支撑槽面→焊接牛腿及钢围檩→吊机安装支撑（地面预拼检查）→千斤顶施加预应力（撑头与墙的缝隙用细石混凝土填塞）→施工结束→结构施工→拆除钢支撑。按照设计要求的步序和时间逐步拆除支撑，避免支护结构过大受力突变。整体支撑从中到边逐步拆除（尤其是第1道支撑）。钢支撑拆除时分级释放轴力。
4.3工作坑结构施工
基坑开挖后，及时施工混凝土垫层（4h内）和完成底板混凝土（C30P6）浇筑（48h内）。钢筋集中加工，吊至坑内安装。注意结构插筋的准确预埋。混凝土泵送分层浇筑，分层捣实。浇筑完后，覆麻袋浇水养护（不少于14天）。底板浇筑过程中，可设置抗浮泄水孔，待结构施工结束后再行封堵。底板混凝土强度达100%后，顶管工作坑拆除基坑底支撑，浇筑钢筋混凝土前导墙和后靠背。采用安装建筑钢模施工。顶管出洞封门周边设钢筋加强，并注意封门周边橡胶板环的固定螺栓的准确预埋。前导墙和后靠背强度达要求后，安装封门橡胶板环（以钢压板固定）。
5 结语
该顶管工作坑、接收坑工程通过采用上述施工工艺，确保了其围护结构的稳定性，极大地提高了施工效率，避免了不必要的返工现象，控制了人工成本，取得了良好的施工质量与经济效益。本文对这一成功案例的分享，期望能为今后此类工程的施工提供一定的案例借鉴与参考。
参考文献：
[1]魏麗敏，向远华，陈果元，胡海军.顶管工程工作井施工工艺[J].岩土力学.2012（08）
[2]范毅雄，陈文华，秦光堂，王小平，关兴.顶管工作坑安全支护桩结构施工研究[J].特种结构.2011（04）
【关键词】 顶管工作坑、接收坑；围护结构；SMW工法桩；施工；工艺
基坑工程施工对工程的设计合理性、施工准确性要求都比较高的工程，顶管工作坑围护结构施工的硬性要求尤为苛刻，必须采取合理的开挖方式与顶管施工工艺，采取严格的纠偏措施，才能确保顶管工作坑围护结构的稳定性，本文将结合具体工程实例，对此展开具体探讨与论述。
1 工程概况
某顶管工作坑、接收坑工程共130m/5段顶管，设1座矩形工作坑、1座矩形接收坑。工作坑、接收坑均采用型钢水泥土搅拌墙（SMW工法桩，φ650桩，咬合200mm，内插型钢间隔布置或随后背要求逐桩布置）作为基坑开挖的围护结构。围护结构根据基坑深度设3道支撑（第3道在底板浇筑后拆除），第1道为钢筋混凝土围檩和双拼[36a槽钢直撑（仅工作坑有），第2、3道为H型钢围檩和槽钢直撑（仅工作坑有）和双拼[32b槽钢角撑。顶管工作端、接收端洞口土体采用φ700水泥土搅拌桩加固。管道埋于②3-1层褐黄～灰黄色砂质粉土层中。围护墙插入④层灰色淤泥质粘土层（工作坑）、②3-1层（接收坑）。顶管工作坑的最大允许顶力φ1350管为3000KN。顶管工作坑、接收坑围护结构图如1、图2所示。
2 型钢水泥土搅拌墙（SMW工法桩）施工工艺
SMW桩采用三轴搅拌桩机施工，50t履带吊配振动锤插入H型钢，顶管施工后采用千斤顶配合履带吊拔出H型钢。采用套接一孔法施工。根据工程量和工期安排，按每套设备每日完成2次φ650mm桩成桩计，考虑安排1套设备同时展开施工，先工作坑，后接收坑。
SMW桩施工前选定主要施工参数，采用PO42.5级水泥，水泥掺量（20%（约360kg/m3））、下沉速度（一般≤0.8m/min）、提升速度（一般≤0.5m/min）、搅拌速度（一般30～50r/min）、浆液流量（一般40L/min）、水灰比（1.5）。
2.1导沟开挖
为使钻机搅拌土层顺利进行，保证桩体垂直度，同时由于土层中注入大量水泥浆液有土体隆起，需沿挤压轴线四周挖设导沟。
2.2 SMW工法桩施工工艺
搅拌和注浆速度：采用两搅两喷工艺。搅拌机在下沉提升过程中要求和原状土得到均匀拌和，必须严格控制下沉和提升速度（如前），同时进行至桩底部位时应重复搅拌注浆。
制备水泥浆液和浆液注入：在淤泥或淤泥质土中适当提高水泥掺入量以确保桩身强度满足设计要求。现场进行浆液配比调试确定施工配合比，桩体28天无侧限抗压强度qu28≥1.0MPa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s。
清除残渣存土：深层搅拌桩施工过程中，对隆起的泥土用挖机挖除，待稍干可将沟槽内的土外运，并及时处理至桩顶设计标高，以便下道工序施工。
2.3 H型钢插入
通过桩机定位装置控制，靠自重或借助一定的外力（振动锤）将型钢插入搅拌桩内，尽可能在搅拌完成后的30min内插入型钢。型钢放入后，牢靠固定，防止其继续下沉。型钢接长时，焊缝做剖口焊接，质量等级≥二级，翼缘与腹板错开20cm，单根型钢中接头不多于2个，相邻型钢接头错开量≥1m。
2.4顶围檩的制作工艺
H型钢高出顶围檩符合设计要求，且将浇筑在围檩混凝土中的H型钢用牛皮纸包裹，方便以后起拔H型钢，然后制作顶围檩，使SMW桩连成一体，复合受力。
2.5 H型钢的回收
待地下结构完成并达到设计强度后，用顶拔装置将H型钢从搅拌桩中拔出，回收后经过整形保养，可重复使用。H型钢拔出时，边拔边注浆充填空隙。
控制机座平整度和导向架竖直度以保证桩的竖直度。使用定位卡确保桩位准确。桩间搭接施工时间不超过24h，以免出现施工冷缝，超过48h时，则须在外侧补桩或注浆加固，确保基坑不渗漏水。桩体搅拌均匀，防止夹心和断浆；注浆超出设计标高、事后凿除，确保桩体质量。为防断桩和分浆，将搅拌机沉至停浆点下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。H型钢使用前进行垂直度、焊缝等检查合格。型钢表面涂刷减摩剂。桩位偏差符合设计要求，垂直度偏差≯3‰。搅拌桩桩体达到龄期28天后，钻孔取芯测试其强度，须满足设计要求。检查桩的数量≮2%。
3 地基加固水泥土搅拌桩施工
水泥土搅拌桩采用双轴搅拌桩机按三搅二喷施工工艺施工，水泥掺量≮13%，水灰比为0.5，桩体28天无侧限抗压强度qu28≥0.8MPa，渗透系数<1.0×10-7cm/s。具体参见地面道路工程施工阐述。
4 基坑开挖及支撑施工工艺
根据“时空效应”理论和地下工程施工要求，明确以控制基坑变形，保持稳定为首要目的，以控制土体开挖后无支撑暴露时间为主要施工参数，采用降水固结地基、随时排水等综合措施，控制周边地层位移，保护环境，安全施工。为降低基坑涌水、涌砂等造成基坑失稳等突发险情的危害，制定基坑施工应急预案，建立快速反应机制，储足抢险物资和设备，确保基坑施工万无一失。
4.1基坑开挖施工工艺
围护墙达到设计强度，基底降水固结达到预期效果，各方验收合格方可开挖基坑。事先做好测量放样，备好支撑材料，做好安全、技术、质量交底。采用长臂挖掘机从地面开挖、出土，0.3m3的小挖掘机在基坑内翻挖、倒运，自卸汽车及时出土，避免坑边地面过大堆载（应<20KN/m2）或单侧堆载。分层、分步、对称、平衡、限时开挖和支撑，竖向分层、随挖随撑。开挖下层前，其上的钢支撑预加轴力必须施加到位。先掏槽施工钢筋混凝土顶围檩，混凝土达到强度后，开挖浅层基坑土，施工钢支撑，然后分段、分层、分块开挖并支撑。通过控制分部开挖时间、完成支撑时间，以控制开挖后无支撑暴露时间。基坑每层开挖和开挖到位后设置排水边沟和集水井随时排水。挖至设计标高后立即进行垫层的跟进施工并及时浇筑钢筋混凝土底板。
4.2支撑施工工艺
及时安装支撑，控制无支撑暴露时间，且基坑开挖后必须迅速封底，围护基坑稳定、防止围护墙位移变形，确保施工及周围环境安全。钢筋混凝土围檩采用掏槽施工。采用细石混凝土找平基底后，安装钢模施工。钢支撑按要求施加预应力，定期检查预应力损失情况并及时复加，保证围护结构稳定。提前备好支撑构件并预拼好，土方开挖后立即安装并施加预应力。钢支撑安装流程：撑位土方开挖→测量放线→SMW桩墙剥露H型钢、整平支撑槽面→焊接牛腿及钢围檩→吊机安装支撑（地面预拼检查）→千斤顶施加预应力（撑头与墙的缝隙用细石混凝土填塞）→施工结束→结构施工→拆除钢支撑。按照设计要求的步序和时间逐步拆除支撑，避免支护结构过大受力突变。整体支撑从中到边逐步拆除（尤其是第1道支撑）。钢支撑拆除时分级释放轴力。
4.3工作坑结构施工
基坑开挖后，及时施工混凝土垫层（4h内）和完成底板混凝土（C30P6）浇筑（48h内）。钢筋集中加工，吊至坑内安装。注意结构插筋的准确预埋。混凝土泵送分层浇筑，分层捣实。浇筑完后，覆麻袋浇水养护（不少于14天）。底板浇筑过程中，可设置抗浮泄水孔，待结构施工结束后再行封堵。底板混凝土强度达100%后，顶管工作坑拆除基坑底支撑，浇筑钢筋混凝土前导墙和后靠背。采用安装建筑钢模施工。顶管出洞封门周边设钢筋加强，并注意封门周边橡胶板环的固定螺栓的准确预埋。前导墙和后靠背强度达要求后，安装封门橡胶板环（以钢压板固定）。
5 结语
该顶管工作坑、接收坑工程通过采用上述施工工艺，确保了其围护结构的稳定性，极大地提高了施工效率，避免了不必要的返工现象，控制了人工成本，取得了良好的施工质量与经济效益。本文对这一成功案例的分享，期望能为今后此类工程的施工提供一定的案例借鉴与参考。
参考文献：
[1]魏麗敏，向远华，陈果元，胡海军.顶管工程工作井施工工艺[J].岩土力学.2012（08）
[2]范毅雄，陈文华，秦光堂，王小平，关兴.顶管工作坑安全支护桩结构施工研究[J].特种结构.2011（04）