5A景区明挖隧道SMC施工技术


摘 要


摘要:随着明挖隧道施工的应用越来越广泛,深基坑作业的止水工程也成为施工的重难点项目。由于受隧道主体结构尺寸的影响,基坑作业的深度较大,开挖作业面也相应的增大,止水工程成了深基坑施工的一道重要的工序。文章以金鸡湖隧道主体工程二标段采用双轮铣水泥土搅拌墙(英文名:SMC,以下简称SMC)施工为契机,结合现场施工的经验,讲述SMC施工的工艺参数和技术控制措施,在这种新兴的止水帷幕工艺中总结经验。


关键词:深基坑;止水帷幕;SMC;技术措施


前 言


金鸡湖隧道主体结构开挖前的关键工序便是止水帷幕的施工,本次设计采用SMC施工方法,作为项目部新接触的施工工艺,项目部人员通过对招标文件和设计图纸的学习,掌握了解SMC施工的主要控制要点及关键工序。然后项目部立足实际施工环境,结合施工班组的多年实践经验,制定出一系列的施工方案和风险管控措施。


工程概况


金鸡湖隧道位于江苏省苏州市工业园区,二标的隧道主线长3.28 km。基坑四周选择使用双轮铣搅拌墙来作隔水帷幕,里程为K1+394~K3+786,搅拌墙每幅槽段施工长度有67.50、33.75 m两种,处理深度在17.32~41.04之间。

5A景区明挖隧道SMC施工技术


施工准备


2.1技术准备

根据《建筑地基处理技术规范》相关规定及控制要点,编制施工方案。确定其施工步骤和施工工艺技术参数,并根据设计图纸、相关规范来对现场施工技术人员进行可视化技术交底。


2.2施工准备

在SMC施工前,在施工条件准备中,首先考虑水泥罐的设置,对水泥罐基础进行钢筋混凝土施工。水泥罐重5 t,每个装满水泥共重75 t,两个水泥罐共重150 t,水泥罐身高11.50 m。承台4.50 m×9 m×1.50 m,混凝土密度2 500 kg/m3。


2.2.1地基承载力计算(最不利情况:水泥罐满罐)

承台底面积:S=6×9-0.75×5×2=49 m2;承台体积:V=6×9×1.50=81 m3;承台自重:G承台=ρ承台×V承台×g=2.50×81×9.80=1 984.50 kN;水泥罐(满罐)自重:G自重=150×9.80=1 470 kN;总自重:G总=G承台+G自重=1 984.50+1 470=3 454.50 kN;基底均布荷载:σ=G总/S=3 454.50/49=70 kPa。


经过地基承载力实验,测得基础底部地基承载力为120 kPa>70 kPa,符合地基承载力要求。


2.2.2水泥罐及其基础整体抗倾覆计算(最不利情况:水泥罐空罐)

取ωk=1.10 kN;则风力作用面积:A风=H×d=9.50×3+1×3/2=30 kN;风力大小为:P2=ωk×A风=1.10×30=33 kN;自重:G总0=G空罐+G承台=5×9.80+1 518.02=1 567.02 kN;水泥罐形心距离基础面高度:H形心=(1×2/2×3/2+9.50×3×6.75)/30=6 m。


风力对水泥罐及其基础产生的倾覆力矩:M倾覆=P2×H形心=33×6.49=214.17 kN·m。


水泥罐及其基础重心与它们的倾覆点距离为3.50 m。产生最小抗倾覆力矩:M抗=1 567.02×3.50=5 484.57 kN·m。


抗倾覆系数:K=M抗/M倾覆=5 484.57/214.17=25.61>1.60,满足要求。


2.3设备准备


2.4人员准备及岗前培训(具体见表1、表2)

5A景区明挖隧道SMC施工技术

5A景区明挖隧道SMC施工技术


人员准备主要包括:项目部管理人员的充足,保证为工班施工提供技术服务和有效管理。施工人员配备齐全,特殊工种人员(例如挖掘机操作手、起重机械操作手、司索工等)具备特种作业证书。安全环保部负责召开岗前安全教育工作,确保施工的安全前提,工程部负责进行施工技术交底,为SMC施工做好技术支持。


施工工序


3.1确定SMC施工顺序

双轮铣水泥土搅拌施工实际顺序按照标号,次第开展施工,双轮铣头宽度2.80 m,重复套打30 cm,旨在矫正墙体的垂直度和止水效果。


3.2前期准备

对施工场地进行平整压实,清除地面、地下障碍物,使作业面≥7 m。遇到地表过软的情况时,进行建筑砖渣换填等方式防止机械倾覆。根据施工边线开挖沟槽,防止水泥浆肆意流淌。


3.3 SMC工法机就位

由专业工长指挥桩机就位,桩机下垫钢板,桩机移位前先观察清楚四周施工环境,移动结束后,检查定位情况并对偏差进行纠正,待工法机停放平稳后,采用线锤、卷尺观测SMC设备钻杆的垂直度,并测量机械站位和沟槽的距离,为后续设备移动提供数据支持。


3.4水泥浆液配合比

水泥浆液配合比需根据现场进行试桩进行比选,初试用配比:水泥参量:25%;水泥标号:P.O 42.5;水灰比:下搅1.50∶1,上搅1.20∶1。


3.5制备水泥浆液及浆液注入

现场设置浆液搅拌机、空压机(水泥浆后台系统),附近安置2台容量75 t的水泥罐,于施工前进行水泥浆搅拌,将制备完成的浆液存入储浆桶中。膨润土浆液需充分搅拌,搅拌时间≥5 min,水泥浆静置时间≤1.50 h,水泥浆液水胶比一般为0.80~1.50,注浆流量145~290 L/(min/台)。注浆压力一般为2~3 MPa,辅助气压0.60~1 MPa。


3.6铣进搅拌

①施工顺序:见3.1。②铣削深度:铣削深度通过在导杆上使用红色自喷漆标示刻度来控制,通过测量放点的护桩来控制墙体的中心轴线。③铣削速度:开启主机进行搅拌,缓慢下降SMC双轮铣头与土体接触,向下铣削过程铣轮的转速为26转/min左右,铣进控速为0.50~1.00 m/min;到达设计深度后,继续铣削10 s以上,目的是对墙底标高以下2~3 m范围内进行铣削,反复提降两次;提升搅拌铣轮速度在22~26转/min左右,提升速度为1~1.50 m/min,不可提升过快,避免成墙形成真空,孔壁坍塌,造成墙体存在不密实现象。


3.7清洗移位

将集料斗中清水,通过灰浆泵输送到压浆管道和其他所使用的设备中,清洗结束后方可将设备移位,进行下幅SMC的施工。


施工记录

5A景区明挖隧道SMC施工技术

经对数据比选分析,水灰比选用1.20时,处理深度14.65 m,总流量为244。下沉时选择水灰比1.20,提升时水灰比选1.50,下降速度(0.30~0.50 m/min),上升速度(0.20~0.30 m/min)。


5A景区明挖隧道SMC施工技术

结 语


在现场施工完成600SMC的过程中,技术人员与施工班组严格按照施工方案进行作业,保证了止水帷幕的施工质量。根据现场初步开挖的效果验证,部门在施工初期制定的施工参数和组织方案具有可实施性。通过大量的SMC施工,摸索出一套成熟的施工经验,可以有效的指导后续的此类止水帷幕的施工。

 

5A景区明挖隧道SMC施工技术

5A景区明挖隧道SMC施工技术

5A景区明挖隧道SMC施工技术


来源:《河南水利和南水北调》

作者:李蕾

编辑整理:项敏
如涉侵权,请回复公众号


/ 扩展阅读 /


⽔泥⼟铣削搅拌墙 CSM工法


5A景区明挖隧道SMC施工技术


CSM工法 Cutter Soil Mixing (铣削深层搅拌技术)是一种创新性深层搅拌施工方法。此工艺源于德国宝峨公司双轮切铣技术,是结合现有液压铣槽机和深层搅拌技术进行创新的岩土工程施工新技术。通过对施工现场原位土体与水泥浆进行搅拌,可以用于防渗墙、挡土墙、地基加固等工程。与其他深层搅拌工艺比较,CSM工法对地层的适应性更高,可以切削坚硬地层(卵砾石地层、岩层)。


双轮铣深搅设备(CSM)特点


施工效率高:

双轮铣拥有两个大扭矩齿轮箱,铣轮上切割齿布局设计合理、切削能力强、施工效率高;


地层适应范围更广:

能够在坚硬的地层进行深层搅拌施工,克服了传统的多轴搅拌系统不能在坚硬地层施工的缺点;源于双轮铣技术,该工法具有一定的入岩能力,能够截断地下水通过墙底风化岩进行渗透的途径;


墙体垂直度更好:

双轮铣设备中具有高精度垂直度传感器,施工中可以通过电脑动态监测成槽的垂直度,利用双轮铣设备所配置的纠偏系统及时调整,确保墙体精度;


墙体质量更好:

通过电脑控制水泥浆液注入量、水泥浆和土体混合均匀,从而墙体均匀度及质量好、材料利用率高,较其他搅拌工艺,可以节约材料;


施工过程更加环保:

直接将原状地层做为建筑材料,弃土和弃浆量总量小,节能环保,符合基础施工技术发展的趋势;


施工阶段扰动低:

施工阶段几乎没有震动,采用原位搅拌,对周边建筑物基础扰动小,可以贴近建筑物施工;


墙体的深度更大:


导杆式双轮铣深搅设备,施工深度可达53m,


悬吊式双轮铣深搅设备,施工深度可达80m。

5A景区明挖隧道SMC施工技术

导杆式 CSM工法主机

5A景区明挖隧道SMC施工技术

悬吊式  CSM工法主机





5A景区明挖隧道SMC施工技术


/ 业务合作&技术交流 /

项  敏 
138 1818 6389
QQ:20228300

5A景区明挖隧道SMC施工技术
项敏de微信