PCMW工法在城市下穿中的应用

郁雷

（中国中铁十局集团第五工程有限公司 苏州 215011）

【摘要】本文简要介绍了城市软土地区下穿工程的几种支护方式，结合昆山市东城大道快速化改造DC05标下穿通道的工程实际，阐述了PCMW工法的施工工艺和施工方法特点。PCMW工法施工速度快、承载力大、变形小、节约造价等优点，有利于提高城市下穿工程中软土地区深基坑支护的安全性及经济性，为日后类似似工程提供一种可行的解决方法。

关键词  PCMW工法 城市下穿 基坑支护

1.前言

近年来，随着经济发展与交通建设的互动，城市道路的快速化建设步伐不断加快，快速路与被交路之间的相对关系主要采用以下几种方式：跨线桥、互通式立交、下穿（短隧道）、被交路接至辅道。城市下穿由于具有保证快速路交通、对周边建筑物、地下管线、景观破坏小等优点，在城市快速化建设中应用较多，并取得了较好的效果。在城市下穿工程中，为保证暗埋段箱体的最小覆土厚度要及通道净空要求，下穿范围内需要的最大开挖深度基本在8m-9m米，因此对基坑的支护的要求较高。在软土分布较广、较深的地区，下穿通道所采用的常规支护方式主要有： SMW工法桩、钻孔灌注桩+深层搅拌桩止水帏幕或高压旋喷桩等，而在昆山市东城大道一期工程两个下穿工程、苏州北环辅路等工程中采用PCMW工法得到了成功应用。下面以昆山市前进路快速化改造工程的施工情况，浅谈PCMW工法在城市下穿通道基坑支护的应用。

2.PCMW工法运用情况

2.1前进路下穿通道概况

前进路下穿通道位于东城大道快速化改造二期工程的DC05标，全长共500m，其中暗埋段长60m，敞开段U型槽全长440m，通道全宽28米，采用双向六车道，通道净高5.2米。

暗埋段采用钢筋砼箱涵结构（见图一）

图一：下穿通道暗埋段箱体断面图

敞开段采用“U”形船坞结构（见图二

图二：下穿通道敞开段U型槽断面图

2.2 前进路下穿通道基坑围护设计

2.2.1 基坑设计方案

采用预应力管桩复合墙支护（PCMW工法）进行基坑支护，在Φ850三轴搅拌桩止水帷幕深搅咬合25cm，每隔1.2m插入C80PHC600型管桩，在基坑中间设400×400mm隔构式钢立柱，间距8米，立柱桩下部3米插入φ800mm钻孔灌注桩基础中，钻孔桩桩长8m，立柱之间采用I28a工字钢连接作为联系梁，基坑间每隔4米架设一道Φ609（t=12mm）钢支撑进行横向支护，PCMW工法按基坑深度不同深搅14m+13mB型管桩、深搅13m+12mB型管桩、深搅11m+10mA型管桩。

2.2.2基坑设计要求

根据基坑所处的区域，结合施工期间不中断交通的需求，确定基坑的保护等级为一级，控制标准为：桩顶最大水平位移量≤0.1％H，地面最大沉降量≤0.15％H（25mm），围护桩最大水平位移量≤0.2％H(30mm)。

基坑设计详图如下

图三：下穿段基坑围护横断面

图四：PCMW工法桩布置图                        图五：冠梁断面设计图

图六：立柱及立柱桩设计图

2.2.3围护结构设计情况

     对于不同深度的基坑分段采用不同的围护结构。    

出入口段基坑深度不大于3米采用放坡开挖，轻型井点降水； 基坑深度H≥3米段采用预应力管桩复合墙支护（PCMW工法）进行基坑支护，在φ850三轴搅拌桩止水帷幕中每隔1.2m插入管桩。管桩直径0.60m，在基坑中间设置立柱，在立柱及基坑间每隔4米架设一道钢支撑进行横向支护。

工程现场因部分段落有横向高压线路无法拆除，三轴深搅桩机械高度过高无法操作，因此该段落采用钻孔灌注桩结合高压旋喷止水帷幕的方式，对基坑进行支护。详见支护平面设计图七。        

图七：下穿内支撑和地基加固支护平面图

2.3 常规支护与PCMW工法支护在前进路下穿中的比选

我们常规的基坑支护主要有SMW工法以及钻孔灌注桩+止水帷幕。在这里，结合计算和分析，针对前进路下穿基坑我们对PCMW工法、SMW工法、钻孔灌注桩+止水帷幕三种支护形式进行一下综合比选。

2.3.1 PCMW工法和SMW工法的比较

PCMW工法与SMW工法的基本原理相同，均是在水泥搅拌土中插入劲性材料，形成挡土与止水复合支护结构。两者的区别主要体现在抗变形能力、抗渗能力、施工规模以及与主体结构的影响方面。

在经济造价方面，以实际工程价格比较，PCMW工法比SMW工法每延米造价多约6%～10%，而如果地下结构施工周期较长，SMW工法型钢的周转费用会增加，两者间的费用将会接近。

在防渗能力方面，PCMW工法的防渗能力更为突出，通常SMW工法为方便型钢顺利拔出回收，一般会在型钢表层涂刷隔离剂，以至水泥土与型钢粘结大为降低，容易成为渗透点，另外在后续工序上，深基坑的型钢变形后也较难拔出。PCMW工法管桩则无需拔出回收，可直接与冠梁连接，在主体施工期间，通过预埋件和主体结构有效连接，达到一定的抗浮效果。在主体结构施工完毕后，PCMW工法因管桩的支挡作用，有效地增强了U槽侧墙的抗弯抗剪性能，而SMW因型钢的拔出回收，不具备上述优点。

2.3.2 PCMW工法和常规的钻孔灌注桩+止水帷幕的比较

PCMW工法是一种止水帷幕和挡土墙合二为一且同步施工的工艺，在施工过程中，这既能达到整个支护体系占用土地少的效果（一般PCMW工法占用0.9-1.2m宽度条带，而钻孔桩+止水帷幕支护需要占用的宽度至少2.0-2.4m），在施工进度和施工环境上有着较为明显的优势。管桩的置换土仅为灌注桩的25-35%，而且渣土硬结运输，没有洒漏滴冒现象。这种优势对于处于城市范围的下穿有时是决定性。两者的布置见图八。

图八： PCMW工法及灌注桩+止水帷幕支护桩布置图

在安全性能方面，预应力管桩具有轻质高强的特点，在工程实践中，预应力管桩因厂家预制，检测中更容易保证其质量。在支护的工作期间，因土体变形，钻孔灌注桩后的止水帷幕容易开裂漏水，且渗漏点难以寻找处理，而PCMW工法在这方面具有渗漏点明确，堵漏灌浆方便简单的优势。

在节约和经济造价方面，提供相同抗弯强度的前提下，管桩只消耗钻孔桩30%-50%的钢材和25%-30%左右的混凝土，节约造价约25%以上。管桩的轻质高强、节约资源的特点非常符合我国节能减排的基本国策

    经过分析与比选，最终在前进路下穿的基坑围护中我们主要采用了PCMW工法。

2.4PCMW工法工艺流程及注意要点

PCMW工法工艺流程：

施工放样→开挖沟槽，清除地面、地下障碍→设置导向定位型钢→桩机就位，校正复核桩机水平和垂直度→搅拌水泥液、开启空压机，送浆至桩机钻头→钻头喷浆液、气体切割土体下沉至设计桩底标高→钻头喷浆、气并提升至设计桩顶标高→预应力管桩起吊、定位→将预应力管桩准确、垂直插入完成的搅拌桩内→固定预应力管桩→施工结束，转下一道工序。

施工注意要点：

1、施工前需试桩，根据现场实际确定搅拌桩的水灰比，以保证预应力灌装能顺利插入。

2、三轴桩施工与管桩的插入应同步施工，以免时间过长水泥土硬化管桩无法插入。

3、搅拌钻机在复搅过程中，应适当延长搅拌时间，确保土体充分均匀，同时可适当超钻，避免桩底沉积，管桩无法插到设计标高。

4、管桩在插入前，可考虑在管桩内外壁进行浇水湿润，避免管桩在插入过程中对土体产生吸水。

5、管桩插入过程中，尽量保持垂直，若个别桩无法靠自重沉到设计标高，可采用静压或锤击的方式使其插入到设计标高。

2.5基坑监测

本基坑工程在施工过程中进行了基坑监测，以达到动态设计、信息化施工的要求。根据监测结果，支护的最大水平位移值、支护结构顶部的最大沉降量均与计算结果相近。这表明支护措施是有效和合理的。同时，监测的结果也有效地指导了本工程的挖土、卸撑等工序的实施时机，取得了较理想的效果。 

3．结束语

通过昆山东城大道前进路下穿通道基坑支护工程的实践，回顾施工的过程，结合施工实际，有以下的体会：

（1）、在软土地基分布比较广泛、大件运输比较发达的的长三角地区，PCMW工法以其良好的抗水平位移能力、较少的占地、较好的性价比等特点，是一种值得推荐的基坑支护工法。

（2）、市政工程基坑与建筑基坑相比有其自身的特点，主要表现在基坑狭长、基坑的深度变化大和交通影响较大等方面，因此基坑支护设计在吸收建筑基坑成功经验的基础上，还需进行有针对性的设计，以取得安全、经济的良好平衡。

（3）、施工过程中对基坑支护进行监测，及时掌握支护结构及周边环境的变化情况，然后根据监测的结果动态调整设计以指导施工，这既能保证基坑的安全，又能推动设计的精细化和施工的科学化。

参 考 文 献

[1]JGJ 120-99 建筑基坑支护技术规程［S］.

[2]龚晓南.深基坑工程设计施工手册［M］.北京：中国建筑工业出版社,1998

第七条  对少数不具备规定学历、资历，担任工程师以来专业技术工作业绩突出，并符合下列七条中的三条，可破格申报高级工程师任职资格的评审，其中，必须具备1、3、4、6条中的一条。

1．获得国家级技术发明奖、自然科学奖、科技进步奖、星火奖及其他国家级奖励的获奖人；获得省部级三等、股份公司科学技术进步二等奖以上奖励的主要获奖人；获得股份公司二级子公司科学技术进步一等奖的主要获奖人。属从事科研工作的，其科技进步奖获奖等级须提高一个档次或获奖项增加一项。

2．在国家、省部级、股份公司重大科研项目、重点工程建设项目、重大技术改造项目中主持并解决了重大技术难题，取得了显著经济、社会效益；在推广应用新技术、新工艺和科研成果，提高产品质量（产量）等方面取得突破性进展，达到国内先进水平，并获得省部级、股份公司奖励。

3．国家优秀设计三等奖、省部级、股份公司优秀设计二等奖以上奖励的主要获奖人（总体或主要专业负责人）；省部级优质工程奖的主要获奖人；主持经营投标工作，中标2亿元以上大型、特大型项目2项，或累计中标5亿元。

4．在国际或国内学术刊物上公开发表本专业学术论文三篇及以上；或在股份公司二级子公司学术刊物上发表本专业学术论文五篇及以上；正式出版过专门著作，是前五名作者或主笔撰写不少于２万字的章节；主笔撰写股份公司级以上《规范》、《标准》、《技术手册》等累计不少于２万字的章节。

5．中国青年科技奖的获得者；詹天佑大奖、成就奖、人才奖、贡献奖和青年奖的获得者；股份公司有突出贡献中青年专家、青年科技拔尖人才、股份公司及以上优秀科技工作者、优秀知识分子、股份公司二级子公司科技工作标兵等荣誉称号获得者。

6．取得下列执业资格考试合格证书之一者：（1）注册建筑师（一级）；（2）注册工程师（结构、土木、公用设备、电气、机械）；（3）造价工程师；（4）注册咨询工程师（投资）；（5）监理工程师；（6）注册安全工程师；（7）一级建造师；（8）注册城市规划师；（9）环境影响评价工程师；（10）注册测绘师。

7．从事本专业技术干部工作25年及以上。