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摘 要：随着城市交通道路多元化发展，下穿通道已成为穿越路口的普遍工程形式。深基坑围护是下穿通道施工的重点和难点，其通常的维护结构形式有地连墙、灌注桩、钢板桩等。近年来，起源于日本的SMW工法桩由于具有施工速度快、成本低、止水效果好等优点，已在深基坑围护中得到很好的运用。本文将结合武汉市神龙大道下穿东风大道地下通道工程对SMW施工工艺地探讨。
关键词：下穿通道；深基坑；围护结构；SMW工法
1 工程概述
神龙大道下穿东风大道地下通道工程位于武汉市经济技术开发区神龙大道与东风大道道口交汇处，沿神龙大道方向布置，周围建筑物、构筑物、地下管线密集。主体工程设计为单箱两室箱型结构，纵向段落设计依次为挡土墙+U型槽+闭合段+U型槽+挡土墙。受施工条件限制，地下通道采用支护开挖施工，开挖宽度18m，深度为9.2m。深基坑开挖支护为本工程施工的重点和难点。
1.1 工程地质条件
根据地质勘查资料，在拟建场地地层自上而下主要由2个单元层组成：（1）单元人工填土层（QML及湖积层Q1）；（2）单元第四系全新统冲积形成的一般粘性土层（Q4al）。
1.2 工程水文条件
场区地下水分为上层滞水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于人工填土中，水位不连续，无统一的自由水面，地下水位埋深为0.70～1.30m，主要接受地表水与大气降水补给，水量有限易于疏干，但不容忽视。基岩裂隙水主要为碎屑岩裂隙水和岩溶裂隙水，碎屑岩裂隙水主要赋存于砂岩裂隙中，可能赋存有微孔隙～裂隙承压水，其水量一般不大；岩溶裂隙水主要赋存于场地灰岩裂隙中，一般在岩溶发育地带呈集中分布。
1.3 施工环境
下穿通道沿神龙大道方向布置，交通繁忙，两侧分布东风大道高架、绿岛大厦等建筑物，地下电信、电力、等管线线密集。
2 施工准备
2.1 适用范围
SMW工法桩一般适用于粘土、粉土、砂土、强风化岩及标准灌入度值小于50各类岩土；按桩径可分为Ф650、Ф850、Ф1000三种类型，分别适用于：Ф650开挖深度小于10米，Ф850开挖深度小于10米～18米（开挖18.5米为目前开挖最大深度），Ф1000开挖深度小于20米。
墙芯一般选择H500×300×11×15、H500×300×11×18，H500×200×10×16，H700×300×13×24，H800×300的型钢。
2.2 施工设备
2.2.1 水泥土搅拌桩机
目前通用水泥土搅拌桩机分为双轴搅拌桩机、三轴搅拌桩机、多轴搅拌桩机。目前通用的为双轴、三轴桩机。双轴搅拌机钻头为"十字型"四块叶片，一次搅拌不够均匀，须重复搅拌，成桩质量不稳定；偏面追求钻进功能导致机架结构、动力系统及其扭矩不匹配，多为非成型产品，机架高而且头重脚轻，存在一定的安全隐患。三轴搅拌机搅拌均匀充分、成桩质量好因水泥三轴搅拌机较双轴搅拌桩机具有较多的有点，在SMW工法桩施工中常采用三轴搅拌桩机，特殊情况下也有采用两轴搅拌桩机。
2.2.2 型钢起拔器
SMW工法桩型钢拔除一般选择专业的型钢起拔器，其千斤顶选型一般根据公式，Pm=Pf+Pd+G确定；Pm型钢起拔力，Pf静摩擦阻力、Pd变形阻力、G型钢自重。型钢自重相对起拔力很小，可以忽略不计。而当墙体最大水平变位与型钢在水泥土搅拌桩中的总长度的比值小于0.5%时，最大变形阻力与最大静摩擦阻力可近似相等。
为保证型钢在拔出后能重复利用，要求在起拔时型钢内力处于弹性状态，取其屈服极限σs的70%作为允许应力，则型钢的允许拉力[P]满足：[P]=0.7σsAH；若不能满足上式，可以通过增加型钢钢板厚度或提高型钢的强度。
3 工艺流程
3.1 导沟开挖、导墙构筑
3.1.1 导沟开挖
导沟、导墙主要作用是成墙导向、维护孔口、保证成墙质量。导沟一般宽为1.2m，深0.6m～1.0m，沿水泥搅拌桩中心线设置。采用人工或机械进行开挖，开挖过程中若遇到地下障碍物时，利用镐头将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，需回填压实，重新开挖。
3.1.2 定位型钢设置
定位型钢作为施工时初步确定桩位的依据，采用两根规格400×300mm，长约8～12m的H型钢制成，沿导槽方向平行放置。在垂直导槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200mm，长约2.5m，按型钢尺寸做出型钢定位卡。
3.2 桩机拼装就位
在开挖的工作沟槽两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置；根据确定的位置严格钻机桩架的移动就位，就位误差不大于2cm；开钻前应用水平尺将平台调平，并调直机架，确保机架垂直度不小于1/250。桩机移动就位由专人统一指挥，结束后检查定位情况，并及时纠正、找正。
3.3 浆液配置
注浆配比应根据地质条件、施工条件条件确定。通常水灰比为1.5。各土层配比概略值，粘性土：水泥300～450kg，膨胀土5～15kg，水450～900L；砂质土：水泥200～450kg，膨胀土5～20kg，水300～800L；砂砾土：水泥200～400kg，膨胀土5～30kg，水300～800L。
3.4 喷浆、搅拌成桩
SMW工法桩采用重复套打法施工，其施工如图3所示。
SMW三轴水泥搅拌桩采用二搅二喷的施工工艺，在钻孔和提升全过程中，均需注入水泥浆液，保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升。下钻提升过程要严格控制施工速度，粘性土：钻孔搅拌速度0.5～1.0m/min，上升搅拌速度1～2m/min；砂质土：钻孔搅拌速度1.0～1.5m/min，上升搅拌速度1～2m/min。提升過程中采取高压喷气进行孔内水泥土翻搅，使水泥浆液在初凝前达到充分搅拌、充分拌和，确保搅拌桩的均匀性及连续性。 3.5 型钢制作及插入、固定
H型钢插入前采用热涂法进行减摩剂涂抹处理、热涂量控制在1kg/m2。H型钢沿定位卡缓慢插入水泥土搅拌桩体内，插入1～2m后，利用线坠调整型钢的垂直度，调整完毕后将H型钢插入水泥土，插入时间须控制在搅拌桩施工完毕3h内。当H型钢插入到设计标高时，若H型钢底标高高于水泥土搅拌桩底标高，用20吊筋将H型钢固定，使其控制到一定标高。若H型钢与水泥土搅拌桩底标高一致，可以不用吊筋固定。水泥土搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与槽沟定位型钢撤除。如果H型钢插放达不到设计标高时，则采用提升H型钢，重复下插使其插入到设计标高。
3.6 基坑开挖、监测
基坑开挖应严格按照设计分段逐层开挖，开挖过程中应由专业人员对基坑开挖进行动态监控。
3.7 型钢拔出、注浆
在主体结构完成后拔除H型钢，应保证围护外侧满足履带吊>6m回转半径的施工作业面。型钢两面用钢板贴焊加强，顶升夹具将H型钢夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至吊车配合将H型钢拔除。H型钢露出地面部分，不能有串连现象，否则必须用氧气、乙炔把连接部分割除，并用磨光机磨平。
桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头Φ100圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成Φ100；如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待单面或两面贴焊钢板后才能进行拔除施工。型钢拔出后进行注浆处理。
结束语
SMW工法桩在工程实践中成功地运用，证明其在深基坑维护中的可行性。SMW具有施工方便、工期短、经济性好等优点。在深大基坑工程的设计和施工中，通过采取有效的支撑设置、坑内土体加固、合理选择开挖步序和施工参数等多种技术措施和手段相互配合的方法，综合控制基坑的变形，可保证施工安全。
参考文献
[1]赵志缙.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社.
[2]孔德志，张庆贺，宋杰.劲性水泥土连续墙的抗弯刚度研究[J].岩石力学与工程学报，2004.6.23卷11.
[3]彭聚云.基础工程设计原理[M].上海：同济大学出版社.
[4]李志伟.SMW工法型钢起拔力有限元分析[D].天津：天津大学，2008.
[5]顾士坦，郭英，任振群等.基坑SMW工法型钢起拔力的工程实测分析[J].四川建筑科学研究，2011.8.37卷4.
[6]潘兴良.浅谈SMW工法桩及型钢回收問题[J].山西建筑，2005.10.31卷20.
关键词：下穿通道；深基坑；围护结构；SMW工法
1 工程概述
神龙大道下穿东风大道地下通道工程位于武汉市经济技术开发区神龙大道与东风大道道口交汇处，沿神龙大道方向布置，周围建筑物、构筑物、地下管线密集。主体工程设计为单箱两室箱型结构，纵向段落设计依次为挡土墙+U型槽+闭合段+U型槽+挡土墙。受施工条件限制，地下通道采用支护开挖施工，开挖宽度18m，深度为9.2m。深基坑开挖支护为本工程施工的重点和难点。
1.1 工程地质条件
根据地质勘查资料，在拟建场地地层自上而下主要由2个单元层组成：（1）单元人工填土层（QML及湖积层Q1）；（2）单元第四系全新统冲积形成的一般粘性土层（Q4al）。
1.2 工程水文条件
场区地下水分为上层滞水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于人工填土中，水位不连续，无统一的自由水面，地下水位埋深为0.70～1.30m，主要接受地表水与大气降水补给，水量有限易于疏干，但不容忽视。基岩裂隙水主要为碎屑岩裂隙水和岩溶裂隙水，碎屑岩裂隙水主要赋存于砂岩裂隙中，可能赋存有微孔隙～裂隙承压水，其水量一般不大；岩溶裂隙水主要赋存于场地灰岩裂隙中，一般在岩溶发育地带呈集中分布。
1.3 施工环境
下穿通道沿神龙大道方向布置，交通繁忙，两侧分布东风大道高架、绿岛大厦等建筑物，地下电信、电力、等管线线密集。
2 施工准备
2.1 适用范围
SMW工法桩一般适用于粘土、粉土、砂土、强风化岩及标准灌入度值小于50各类岩土；按桩径可分为Ф650、Ф850、Ф1000三种类型，分别适用于：Ф650开挖深度小于10米，Ф850开挖深度小于10米～18米（开挖18.5米为目前开挖最大深度），Ф1000开挖深度小于20米。
墙芯一般选择H500×300×11×15、H500×300×11×18，H500×200×10×16，H700×300×13×24，H800×300的型钢。
2.2 施工设备
2.2.1 水泥土搅拌桩机
目前通用水泥土搅拌桩机分为双轴搅拌桩机、三轴搅拌桩机、多轴搅拌桩机。目前通用的为双轴、三轴桩机。双轴搅拌机钻头为"十字型"四块叶片，一次搅拌不够均匀，须重复搅拌，成桩质量不稳定；偏面追求钻进功能导致机架结构、动力系统及其扭矩不匹配，多为非成型产品，机架高而且头重脚轻，存在一定的安全隐患。三轴搅拌机搅拌均匀充分、成桩质量好因水泥三轴搅拌机较双轴搅拌桩机具有较多的有点，在SMW工法桩施工中常采用三轴搅拌桩机，特殊情况下也有采用两轴搅拌桩机。
2.2.2 型钢起拔器
SMW工法桩型钢拔除一般选择专业的型钢起拔器，其千斤顶选型一般根据公式，Pm=Pf+Pd+G确定；Pm型钢起拔力，Pf静摩擦阻力、Pd变形阻力、G型钢自重。型钢自重相对起拔力很小，可以忽略不计。而当墙体最大水平变位与型钢在水泥土搅拌桩中的总长度的比值小于0.5%时，最大变形阻力与最大静摩擦阻力可近似相等。
为保证型钢在拔出后能重复利用，要求在起拔时型钢内力处于弹性状态，取其屈服极限σs的70%作为允许应力，则型钢的允许拉力[P]满足：[P]=0.7σsAH；若不能满足上式，可以通过增加型钢钢板厚度或提高型钢的强度。
3 工艺流程
3.1 导沟开挖、导墙构筑
3.1.1 导沟开挖
导沟、导墙主要作用是成墙导向、维护孔口、保证成墙质量。导沟一般宽为1.2m，深0.6m～1.0m，沿水泥搅拌桩中心线设置。采用人工或机械进行开挖，开挖过程中若遇到地下障碍物时，利用镐头将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，需回填压实，重新开挖。
3.1.2 定位型钢设置
定位型钢作为施工时初步确定桩位的依据，采用两根规格400×300mm，长约8～12m的H型钢制成，沿导槽方向平行放置。在垂直导槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200mm，长约2.5m，按型钢尺寸做出型钢定位卡。
3.2 桩机拼装就位
在开挖的工作沟槽两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置；根据确定的位置严格钻机桩架的移动就位，就位误差不大于2cm；开钻前应用水平尺将平台调平，并调直机架，确保机架垂直度不小于1/250。桩机移动就位由专人统一指挥，结束后检查定位情况，并及时纠正、找正。
3.3 浆液配置
注浆配比应根据地质条件、施工条件条件确定。通常水灰比为1.5。各土层配比概略值，粘性土：水泥300～450kg，膨胀土5～15kg，水450～900L；砂质土：水泥200～450kg，膨胀土5～20kg，水300～800L；砂砾土：水泥200～400kg，膨胀土5～30kg，水300～800L。
3.4 喷浆、搅拌成桩
SMW工法桩采用重复套打法施工，其施工如图3所示。
SMW三轴水泥搅拌桩采用二搅二喷的施工工艺，在钻孔和提升全过程中，均需注入水泥浆液，保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升。下钻提升过程要严格控制施工速度，粘性土：钻孔搅拌速度0.5～1.0m/min，上升搅拌速度1～2m/min；砂质土：钻孔搅拌速度1.0～1.5m/min，上升搅拌速度1～2m/min。提升過程中采取高压喷气进行孔内水泥土翻搅，使水泥浆液在初凝前达到充分搅拌、充分拌和，确保搅拌桩的均匀性及连续性。 3.5 型钢制作及插入、固定
H型钢插入前采用热涂法进行减摩剂涂抹处理、热涂量控制在1kg/m2。H型钢沿定位卡缓慢插入水泥土搅拌桩体内，插入1～2m后，利用线坠调整型钢的垂直度，调整完毕后将H型钢插入水泥土，插入时间须控制在搅拌桩施工完毕3h内。当H型钢插入到设计标高时，若H型钢底标高高于水泥土搅拌桩底标高，用20吊筋将H型钢固定，使其控制到一定标高。若H型钢与水泥土搅拌桩底标高一致，可以不用吊筋固定。水泥土搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与槽沟定位型钢撤除。如果H型钢插放达不到设计标高时，则采用提升H型钢，重复下插使其插入到设计标高。
3.6 基坑开挖、监测
基坑开挖应严格按照设计分段逐层开挖，开挖过程中应由专业人员对基坑开挖进行动态监控。
3.7 型钢拔出、注浆
在主体结构完成后拔除H型钢，应保证围护外侧满足履带吊>6m回转半径的施工作业面。型钢两面用钢板贴焊加强，顶升夹具将H型钢夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至吊车配合将H型钢拔除。H型钢露出地面部分，不能有串连现象，否则必须用氧气、乙炔把连接部分割除，并用磨光机磨平。
桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头Φ100圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成Φ100；如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待单面或两面贴焊钢板后才能进行拔除施工。型钢拔出后进行注浆处理。
结束语
SMW工法桩在工程实践中成功地运用，证明其在深基坑维护中的可行性。SMW具有施工方便、工期短、经济性好等优点。在深大基坑工程的设计和施工中，通过采取有效的支撑设置、坑内土体加固、合理选择开挖步序和施工参数等多种技术措施和手段相互配合的方法，综合控制基坑的变形，可保证施工安全。
参考文献
[1]赵志缙.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社.
[2]孔德志，张庆贺，宋杰.劲性水泥土连续墙的抗弯刚度研究[J].岩石力学与工程学报，2004.6.23卷11.
[3]彭聚云.基础工程设计原理[M].上海：同济大学出版社.
[4]李志伟.SMW工法型钢起拔力有限元分析[D].天津：天津大学，2008.
[5]顾士坦，郭英，任振群等.基坑SMW工法型钢起拔力的工程实测分析[J].四川建筑科学研究，2011.8.37卷4.
[6]潘兴良.浅谈SMW工法桩及型钢回收問题[J].山西建筑，2005.10.31卷20.