CMW工法在基坑支護工程的應用范文

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隨著我國城市化建設速度的加快，城市的高層建筑及市政公用基礎設施（如地鐵、地下隧道等）的進一步普及，工程建設者不斷在探究著可以更快、更省、更節約能源、更環保的基坑工程支護方案。在傳統支護體系中，深層攪拌樁與鉆孔灌注樁不僅相互獨立,而且兩者之間有夾層,如果某個地方出現滲漏，要找到真正的漏點不容易。而新工藝SMW工法的剛度沒有傳統支護體系強，在對基坑變形要求較高的深基坑工程中不可使用。cmw支護結構體系解決了這一難題,而且管樁之間的泥土呈現契形更有利于防滲（圖1）。同時，管樁與水泥土復合為一字墻，即使某一個地方出現滲漏，處理起來也比較簡單，只需用速凝材料快速堵住漏點即可。下面介紹該工法在南京市快速內環北線二期隧道基坑支護工程中的應用實例。

1工程概況

南京市快速內環北線二期隧道基坑支護工程Z1標中局部設計采用CMW工法（單節高強薄壁管樁擋土、Φ950三軸深層攪拌樁止水，形成水泥土與預應力管樁復合擋土止水結構)。作為新型工法取代常規工藝首次用于基坑支護工程中。基坑開挖深度11m左右，寬度28m，根據基坑開挖深度不同，采用2~3層支撐系統。

1.1工程地質條件基坑開挖深度及CMW工法施工深度范圍內均為砂性土。

1.2高強薄壁管樁管樁規格與技術性能樁長19m（單節），管樁間距1.2m，插入圈梁40cm。

1.3水泥攪拌樁三軸攪拌Φ950，水泥摻入比20%～22%，水灰比1.55~1.85，水泥土28d無側限抗壓強度大于1MPa，攪拌軸間距0.6m。1.4支撐體系三道支撐，其中第一道為混凝土支撐（800×600mm），第二、三道為鋼管支撐（2Φ610×12），局部設一道鋼管支撐。

2施工機械配備

本次施工投入1臺三軸深攪機配合CMW工法施工（預應力管樁復合擋墻），一臺切割機和一臺挖機配合進行馬路溝槽鑿除和開挖工作，一臺70t履帶吊配合起吊插入預應力管樁工作。90kW的振動錘及配電柜一套。

3施工工藝與施工參數

3.1工程設計三軸深攪樁為套接一孔法工藝（及相鄰樁需重合一根攪拌軸）根據現場土質條件如三軸深攪與管樁插入時間間隔過長，管樁則很難插入，甚至無法安置到設計樁頂標高。針對該現象，可采用跳打法施工，同時插入二根管樁。即：先沿基坑支護方向施工第一幅三軸深攪（俗稱“首幅”），而后間隔一幅攪拌施工第二幅（俗稱“大幅”）后，回頭套接跳打施工一幅的施工間隔空位部分（俗稱“小幅”），在小幅第一孔和第三孔內插入預應力管樁（圖2）。

3.2管樁安置管樁主要依靠自重自沉到位，對于深部砂層較厚地段，采用水泥復合漿液（水、水泥、陶土）的懸浮與置換，一般依靠樁自重均可以自沉到位，個別較難自沉到位的管樁，采用振動錘助沉到位。

3.3施工參數（表1）（1）攪拌樁直徑因管樁直徑已達Φ800，而常規三軸深攪直徑只有Φ850，為了方便沉樁、提高止水效果、預防鉆頭磨損，施工時將三軸深攪鉆頭加至Φ950。（2）攪拌施工參數按設計要求，水泥摻入量按照每幅三軸攪拌葉片水平投影面積計算，樁直徑D=950mm，三軸間距L=600mm，每幅標準長度1200mm，設計攪拌長度H=20.5m，水泥摻入比β=22%。其他施工參數：輔助材料：粉煤灰；水灰比：W/C=1.5（一般取1.5~1.8）；膨潤土：用量為水泥用量的5%；下沉攪拌速度Vd=0.6m/min；上提攪拌速度Vd=1.0m/min。（3）輔助材料的作用膨潤土：增加漿液稠度與懸浮性能，但應控制填加量（不大于5%水泥重量），容易折減水泥土強度。如較果不明顯，可參入適量粉煤灰或有機纖維素。

4CMW工法的施工流程

（圖3）（1）三軸深攪施工，按常規施工工藝控制即可。（2）管樁的現場堆放和場內運輸，預應力管樁堆放、運輸按采用二點支頂堆放，二個支頂點分別在距樁端0.21L處，支頂采用放置木的辦法，管樁堆放不宜超過四層。（3）管樁起吊點設置，在預應力管樁起吊插孔時，可采用一點吊，吊裝位置可在距樁端1m處，也可直接在樁端起吊。根據對19m長的管樁起吊驗算，在1m處吊裝時的吊裝彎距為開裂彎距的37%，在頂端吊裝時的吊裝彎矩為開裂彎矩的49%。（4）三軸深層攪拌樁施工完畢后，吊機應立即就位，準備安置預應力管樁。預應力管樁起吊前，安裝管樁定位控制裝置，使管樁在平面可以準確就位。（5）吊機吊起管樁，移至已經攪拌好的樁位上，對好位置后，緩慢放置管樁直置設計標高，如果樁無法沉至設計標高,則采用90kW的振動錘助沉。

5施工現狀及有關問題

5.1取消在支撐位置插型鋼原設計要求在支撐節點位置的管樁兩側插工字鋼用以加強該位置的剛度，基于在另一標段的施工經驗，管樁在支撐節點部位的剛度可以滿足設計要求，取消了該位置的工字鋼。

5.2管樁樁頭鑿除對樁身預應力損失的影響CMW工法使用的管樁采用先張法有粘結工藝制作，預應力依靠混凝土與鋼筋的握裹粘結力傳遞，樁身兩端的法蘭盤主要作用是在樁身砼達到設計值前為鋼絞線固定提供應力支座方便均勻張拉，鋼絞線張拉到設計應力后，澆注樁身砼，待砼達到設計要求強度后，張放預應力。任何一段均具備設計所要求的預應力，不因去除樁頭或法蘭盤而喪失預應力，只是樁頂局部混凝土應力狀態有所改變，但影響不大。

5.3施工縫的處理因施工間歇產生的深層攪拌樁冷縫，時間較短的（48h內）在續接施工時采用套接施工，基本不會造成影響，但應詳細記錄在案，基坑開挖后密切注意此類位置的滲漏現象；時間較長的在冷縫外側施工三管旋噴補強；因管線影響跳打施工的地段，采用三管旋噴補強施工。

6后續施工措施

6.1圈梁（1）管樁樁頂超過設計樁頂標高，但小于20cm時，按照原設計方案。（2）樁頂超過設計標高20cm時，采用增加2層（由原設計一層增加至三層）Φ16彎起筋的方法處理。

6.2下層圍檁（1）管樁與下層圍檁。對于部分管樁邊線凸凹時，以不破壞管樁為原則，用C30細石混凝土找平，然后安裝型鋼圍檁。（2）下層圍檁的固定。在管樁上圍檁位置安設膨脹螺栓固定鋼托架。6.3基坑開挖要求必須遵守挖到圍檁位置，設置圍檁，施加預應力以后，形成圍檁體系，方可挖下層土，杜絕超挖現象的發生。

7開挖后情況

對于管樁水泥土的止水機理，主要是帷幕的連續和樁間水泥土的抗滲性，以及水泥土與管樁的粘接。一般而言，擋土結構的抗彎性能是影響滲透性的關鍵因素，目前計算管樁擋土墻的抗彎剛度很大，變形較小，管樁之間的水泥土自開裂程度不大，主要是水泥土收縮與管樁的微裂縫造成的微滲，另外，管樁之間水泥土的斜契效應是止水的有利因素，在基坑開挖后，基本無明顯滲漏點。

8CMW工法與通常支護樁加三軸深攪樁等工法相比，具有以下優點：

（1）施工成本方面：施工成本較常規的基坑支護施工省去了鉆孔灌注樁的機械、水、電及泥漿排污等費用，減少了約50%的支護樁混凝土和40%的鋼筋。（2）施工進度方面：省去了鉆孔灌注樁的全部施工過程。支護施工工期比常規施工方法縮短將近2/3。（3）施工安全方面：同等規模的基坑支護投入的機械設備比常規施工投入的少，減少了風險源，其他安全控制均與常規施工一樣，均能滿足施工安全要求。（4）施工環保方面：因無鉆孔灌注樁的施工，減少了對周圍環境和施工場地的污染，且此類攪拌樁不存在擠土作用，對周圍建筑和管線的安全極為有利，對施工操作面要求也很低。（5）節能降耗方面：節省了工期，減少了材料用量。（6）施工空間：傳統的支護樁加三軸深攪樁支護工藝的墻體總厚度約2.2m，施工期間需占用較多的社會空間，而CMW工法墻體總厚度只有0.85~1.0m，減少了約60%的空間。

9結語

CMW工法在本工程的試驗性施工，充分表現出比其他工法更快、更省、更節約能源、更環保的優異性能。證明預應力管樁復合擋墻擋土兼止水(CMW)工法的性能優于其他工法。今后可將單節管樁改進為雙節或多節樁施工，則可進一步降低運輸及施工成本和施工風險。CMW施工工法對在城市中需采用深基坑支護體系的建(構)筑物具有推廣價值。

作者：鄭曉軍 單位：江蘇華東建設基礎工程有限公司