1 概述
1.1 工程概况
龙源十一街站位于郑州市郑东新区龙源十一街与龙湖中环路交叉口，沿龙湖中环路北侧呈东西向设置，是郑州市轨道交通4号线工程的一个中间车站。车站起点里程YDK11+307.632，终点里程YDK11+785.632，车站总长478.0m。
车站主体结构为地下2层双跨结构，车站附属结构共设置6个出入口，4组风亭。车站所有附属围护结构均采用SMW工法桩施工。SMW工法桩施工水泥用量的多少直接关系到项目的经济效益，为控制项目成本，力求节约，须对现场施工实际水泥用量进行严格的控制。
1.2 SMW工法桩
SMW工法桩是以三轴搅拌桩机为工具，在成桩部位土层中，加入水泥浆液进行原位深度搅拌并插入H型钢形成的具有抗渗能力和一定强度的型钢水泥土复合桩体。三轴搅拌桩机原位搅拌下沉时喷射水泥浆液并喷气切割土体，控制下沉速度不大于1m/min，使水泥浆液与土体充分混合，搅拌均匀，保证形成均匀的水泥土。提升过程中，控制提升速度不大于2m/min，继续喷射水泥浆液并关闭气体，避免桩体内产生气泡，保证水泥土的强度。在提升完成后，立即在已施工完成搅拌桩中插入H型钢，形成型钢水泥土复合桩体。
本工程龙源十一街站附属结构6个出入口及4组风亭围护结构均采用SMW工法桩，设计工法桩桩直径为850mm，相邻两幅桩搭接250mm，内插700mm×300mm×13mm×24mm H型钢，成桩深度15m～18m。
2 水泥用量控制措施
2.1 水泥进场控制
SMW工法桩所用水泥为散装P.O.42.5水泥，采用水泥罐车装运，运输及装卸过程均不可视，且因白天郑州地区的交通管制，水泥均在夜间进场，在进场的过程中不易计量。故在龙源十一街站附属结构工法桩施工的过程中，对于水泥进场，督促夜间值班人员加强控制，对进出场水泥罐车进行100%过磅检查，确保进场水泥数量准确无误。
2.2 施工前准备
2.2.1三轴搅拌桩机设备检测
在工法桩施工前，对三轴搅拌桩机进行全面检查并维修保养，确保桩机能连续顺利完成1个出入口或风亭的施工，避免施工中机械故障导致施工冷缝，复搅而造成水泥浪费。
三轴搅拌桩机安装完成后，及时进行垂直度检测，确保成孔的垂直度，避免倾斜导致型钢插入困难而重复搅拌，造成水泥的超量使用。
2.2.2三轴搅拌桩机准确定位
为避免因施工位置偏差而导致重复施工，造成水泥浪费，故应做好三轴搅拌桩机的准确定位工作。由施工队测量员根据设计图纸坐标现场放出桩位，经项目部测量员复合确认，桩位平面偏差不大于5cm。SMW工法桩轴心距600mm，采用套打1孔的施工工艺，因此两幅工法桩中心间距为1200mm，施工前，在沟槽两侧定位H型钢上用油漆做好标记，确保每幅桩施工时位置准确。
沟槽开挖宽1200mm，深度0.5～0.7m，沟槽开挖完成后，在垂直沟槽方向两侧各放置1根200mm×200mm定位H型钢，长约2.5m，起到支撑及定位作用。再在平行沟槽方向两侧各放置1根300mm×300mm定位H型钢，长约8～20m，用于工法桩施工及内插H型钢下放的准确定位。内插H型钢下放定位采用型钢定位卡（由钢管制作，中间孔尺寸略大于内插H型钢，用于控制内插H型钢插入位置），确保型钢插入位置准确。具体位置及尺寸如图1、图2所示。
图1 沟槽开挖示意图
图2 型钢定位示意图
2.2.3 管线封堵
沟槽开挖过程中，对范围内管线根据设计要求采取临时切割封堵措施。本工程雨污水及热力管道沿龙湖中环路道路南侧布设，横穿1、2、3号出入口，施工前采取临时切割封堵措施。在沟槽两侧外1m位置，挖出管道，切割封堵，然后回填土方并压实。雨污水管道采用砖砌抹灰封堵，热力管道采用2cm钢板满焊封堵。对于临时封堵的管线，确保封堵牢固，土方回填压实密实，避免封头因水泥浆压力而导致破损，导致水泥浆液流失。
2.3 施工过程中控制措施
2.3.1 控制流量及水灰比
SMW工法桩设计水灰比为1.5～2.0，水泥掺量强加固30％，但因型钢插入的需要，浆液的水灰比应根据成桩质量及现场H型钢插入的效果，在施工中进行适当调整。在施工过程中，根据现场地质情况及已开挖区域SMW工法桩成桩质量，采取合适水灰比，避免水泥的超量使用。本工程施工部位均为砂性地层，三轴搅拌桩机钻进困难，钻进速度较慢，故而本工程实际施工水灰比设置为1.8～2.0，并在过程中根据钻进速度进行动态调整，钻进较快时，适当减小水灰比，钻进困难时，适当增大，确保工法桩成桩质量，同时减小了水泥用量。
在现场施工中，使用自动拌浆系统控制水泥浆液的拌制质量，并加强过程监督控制，进行浆液检测，确保正确的水灰比投入，避免水灰比过小导致水泥用量的增加。在施工中使用流量计控制水泥浆的注入量，控制水泥浆均匀注入。
2.3.2 外加剂添加
三轴搅拌桩机在砂性地层中钻进较慢，导致注浆时间延长，相同水灰比及流量下，导致水泥的超量使用。在本工程另外一个车站龙湖内环路站附属结构SMW工法桩施工中，钻进速度约0.5m/min～0.8m/min，钻进速度较慢，导致水泥浪费严重。经过现场实验验证，水泥中加入适量的膨润土，可明显减少钻进阻力，加快成桩速度，减少水泥的使用，以达到节约水泥的目的。本工程龙源十一街站附属结构SMW工法桩施工中，每1000kg水泥中加入15kg膨润土，提升了成桩速度，使钻进速度控制在规范要求0.8m/min～1m/min。
2.3.3 设备日常检修
每幅桩施工结束后，督促施工队对三轴搅拌桩机易磨损及掉落的部件进行检查和更换，确保成桩质量及施工的连续性，避免因机械设备损坏重复施工导致水泥浪费。
设备检查项目和控制指标如表1所示。
表1 设备磨损和损耗检测
钻头直径 每桩完工检查 Φ850±30mm
钻头外边钨钢头 每桩完工检查 发现掉落及时补焊
钻杆连接销子 每桩完工检查 发现掉落及时安装
连轴器衬块与限位间隙 每班前检查 间隙大于10mm，更换衬块
螺旋叶片直径 每班前检查 Φ840＋0mm，－30mm
2.3.4 连续施工的保证措施
SMW工法桩施工采取隔幅套打1孔模式，如图3所示（先施工施工顺序1的3孔，插入H型钢①，然后施工施工顺序2的3孔，然后施工施工顺序3的3孔，分别与施工顺序1及施工顺序2的3孔各重复搅拌1孔，插入H型钢②、③，后续依次施工）。因其施工的特殊性，必须做好人力物力的安排，保证其连续施工。若中途中断，不仅造成质量隐患，恢复施工后，还需对最后施工工法桩进行复搅，造成水泥的浪费。故而在施工过程中，应保证电力及水泥的正常供应，确保不因上述因素而导致施工中断。
图3 隔幅跳打套孔施工示意图
龙源十一街站因地处郑州市北郊，周围仍未开发完善，导致电力供应系统不稳定，电力故障频发，导致现场供电中断。故在SMW工法桩施工期间，现场常备1台600kW发电机，并做好切换演练工作，确保用电故障时，15min内能切换到发电机供电工作，避免工法桩施工中断。
龙源十一街站附属结构SMW工法桩于冬季供暖期施工，恰逢郑州市扬尘管控最严的时期，导致水泥生产及运输困难，且只能夜间运输，而现场只有2个筒仓储存水泥。因此在每个出入口施工前，提前与水泥厂联系，在确保该出入口水泥能足量供应的前提下才开始施工，并在施工中白天始终保证有1车水泥在现场等待卸车，以保证傍晚水泥的正常供应。
3 效果分析
通过采取上述的控制措施，经过统计分析，龙源十一街站附属结构SMW工法桩的水泥用量得到了很好的控制，如表2所列举的4个附属结构，均实现了水泥的节约使用，共节约水泥105.29t，节约费用约6.3万元，产生了较好的经济效益。
表2 水泥理论用量与实际用量对比
4 结语
目前本工程龙源十一街站所有附属结构均已开挖完毕，开挖后验证SMW工法桩成桩质量良好，止水及围护支撑作用均达到设计及规范要求，无渗漏水情况发生，说明上述控制措施并未对成桩质量造成影响。
材料节约、成本控制贯穿于整个项目的过程管理当中，项目所有人员都应有成本控制的理念。通过水泥进场100%核量，施工设备检查矫正，工法桩准确定位，水灰比控制，外加剂添加，连续施工保证等措施，郑州市轨道交通4号线工程龙源十一街站附属结构SMW工法桩在保证成桩质量的前提下，施工水泥用量节约105.29t，为后续SMW工法桩施工提供了参考，具有借鉴的价值。
摘自《上海隧道》