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1、三轴水泥搅拌桩smw工法施工一、简介： SMW工法（Soil Mixing Wall的简称）是由日本成幸工业株式会社研究发明的，作为基坑围护挡土和防水帷幕的一种工艺，在上海、天津、南京三地已逐步被工程技术人员所接受，并且取得了许多应用方面的成熟经验，现已向全国推广，目前在昆明市东风路近日公园地下立交工程中，首次采用SMW工法施工基坑围护结构。 二、SMW工法施工原理： SMW工法也叫柱列式土壤水泥墙工法，即利用多轴式长螺旋钻孔机在土壤中钻孔达到预定深度后，边提钻边从钻头端部注入适合适合工程要求的水泥浆，并与原土壤进行搅拌。它是采用专用钻机，用水泥作为固化剂与地基土进行原位的强制性搅拌，并插入型
2、钢，固化后形成水泥土“地下连续墙”墙体，充分利用水泥土挡土墙的高止水性及型钢具有的强度，通过二者的复合作用，用作基坑挡土和侧向防水结构，当其围护功能完成后，型钢可以拔出重复利用。 三、SMW工法的优越性：1、SMW工法与传统的深层搅拌桩工法相比，其采用的设备不同，成桩机理也不同。深层搅拌桩是采用传统的单轴搅拌钻机，施工时水泥浆注入充填在原土间隙中，而新型三轴搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气，同时钻机对水泥土进行充分搅拌，并置换出大量原状土。新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性明显优于传统的单轴钻机，其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能，同时也有
3、利于型钢的插入和回收与传统的基坑围护。2、与目前经常采用的地下连续墙和钻孔灌注桩的施工方法相比主要有以下特点：（1）挡水性强，有利于采用坑内降水坑外不降水的情况；（2）对周边建筑物、管线影响小；（3）噪音、泥浆、振动等对环境污染小；（4）能适应绝大多数地层（特别是软土地区）；（5）工期短；（6）造价低； 综合以上特点，可见SMW工法的优越性是十分明显的，是一种较为适合中国的经济性围护方式wjhinter2008-1-28 00:23:52 SMW工法SMW工法概要SMW是Soil Mixing Wall的缩写。SMW工法连续墙于1976年在日本问世，据统计，至1993年7月，该法在日本各地施工
4、已达1216万m2，约合800万m3,约占全日本用各种工法施工地下连续墙的50%左右。该法已在我国台湾地区以及泰国等东南亚国家和美国、法国许多地方广泛应用。 SMW工法是日本一家中型企业-成辛工业株式会社所拥有和开发的一项专利。该工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。 SMW工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机，其中钻杆有用用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分，此外还研制了
5、其他一些机型，用于城市高架桥下等施工，空间受限制的场合，或海底筑墙，或软弱地基加固。 SMW工法施工顺序如下：1、导沟开挖：确定是否有障碍物及做泥水沟。2、置放导轨。3、设定施工标志。4、SMW钻拌：钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌。5、置放应力补强材（H型钢）6、固定应力补强材。7、施工完成SMW. SMW工法的主要特点。 1、施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。 2、钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，从而使它可比传统的连续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数K可达
6、10-7cm/s。 3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用。 4、可成墙厚度5501300mm,常用厚度600mm；成墙最大深度目前为65m,视地质条件尚可施工至更深。 5、所需工期较其他工法为短，在一般地质条件下，每一台班可成墙7080m2。 6、废土外运量远比其他工法为少。 3、SMW工法连续墙的经济指标： SMW工法连续墙的造价，目前在日本约为15000日元/m2,约合人民币2600元3左右，钢材用量约为200Kg/m3,如以500m周长的两层地下室的基坑围护为例，约需钢材500t左右。-作者：北洋学子-发布时间：2006-9-17 2
7、3:31:16-SMW工法在地铁深基坑中的应用【提要】：地铁车站全部采用SMW工法施工在国内是很少见的，本文结合上海市轨道交通M8线嫩江路车站这一工程实践，对这种围护形式在地铁深基坑中的应用作初步总结和分析。【关键词】：SMW工法地铁基坑Abstract: In this country , it is rarely seen that SMW method has been fully utilized in underground Metro station construction. The article incorporating the practices of Nengjiang
8、 Road station of M8 Shanghai mass transit line, rounds up a preliminary summary and analysis for this kind of strutting & bracing mode in the application of deep pit in Metro construction.Keywords: SMW method, Metro, Foundation Pit.1概述 SMW工法是Soil-Mixing Wall的简称，最早由日本成幸工业株式会社开发成功。SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进
9、切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的基坑工程。 2工程概况 嫩江路车站位于中原路、嫩江路交叉口，为地下一层半侧式站台车站，人行联络通道和电缆通道及环控通风通道设在顶板下夹层内。嫩江路中原路上交通繁忙，地下管线众多，周边紧邻居民小区。车站施工期间中原路和嫩江路上交通不能断，中原路现站位处有埋深6m的1 500污水管和2 460雨水管及埋深3m900给水管需搬迁车站一侧。根据本车站的周围环境分析，车站基坑变形
10、控制保护等级为二级。 车站全长169.5m，站台中心顶板覆土3.3m。标准段基坑开挖深度约12.3m，端头井开挖深度约14m（此深度为目前地铁基坑采用SMW方法施工的最大深度）。 3地质概况 本工程场地属长江三角洲入海口东南前缘的滨海平原地貌类型，微地貌上属吴淞江古河道沉积区，由于吴淞江古河道的切割，场地缺失层灰色淤泥质粉质粘土和层灰色淤泥质粘土，代之以分布有厚达约18m的3层砂质粉土。场地地形平坦，场地地面标高一般4.0m，站区内地下水属潜水类型，稳定水位在地表以下0.51.0m。站区四周无污染源，地下水对砼无腐蚀。由上到下各土层主要力学指标见表1。 4基坑围护结构设计 4.1围护方案 车站
11、基坑围护采用SMW工法，车站基坑开挖深度为12.314m，采用进口850三轴劲性水泥土搅拌桩作围护结构，内插 H7003001324型钢，建议水泥掺量不小于20%，水泥搅拌桩搭接200mm，H型钢间距1 200mm。标准段设3道60916钢管支撑，端头井设4道60916钢管支撑，支撑间距一般为4.0m。桩顶做钢筋砼圈梁兼作首道支撑围囹，其余选用2H4004001321双拼作钢围囹。为减少围护桩在基坑开挖时的位移，对钢支撑施加预应力，其值为设计轴力的50%70%。根据本车站基坑坑底土层为3砂质粉土，透水性较强，对坑底采用降水加固方案。为降低车站造价，SMW桩中插入的H型钢在车站结构施工完毕后拔除
12、。基坑围护支撑平面布置图见图1，基坑围护横断面图见图2。 4.2水泥搅拌桩计算 4.2.1水泥土强度的确定 国家建筑标准(79-91)规定在深层搅拌桩作地基处理时以90d的无侧限抗压强度qu90作为标准强度,本文认为这对SMW挡土墙来说时间太长。分析国外资料并结合上海实际情况建议以28d的水泥土强度qu28作为标准强度比较合理。 由于不同水泥、不同土质、不同配合比的水泥土力学指标差异较大,因而水泥和外掺剂的掺入量必须以现场土做试验,再确定其合理的配合比及水泥土的无侧限抗压强度qu28、弹性模量等参数指标。本工程设计中搅拌桩桩体在达到龄期28d后，钻孔取心测试其强度，要求28d的无侧限抗压强度q
13、u28不小于1.5MPa。水泥土的设计抗压强度取fc=qu28/2，设计抗剪强度取s=qu28/6。水泥搅拌桩计算简图见图3。 4.2.2型钢净间距L2的确定 因为水泥土在侧向水土压力的作用下,以“工”字型钢为支点,当间距过大时,型钢间的水泥土除受剪力、轴力外,还会产生弯曲应力,由于水泥土的抗拉强度很小,因此应控制型钢间距,避免水泥土处于弯曲应力状态,防止出现弯曲破坏。 型钢净间距尺寸要求L2=Bc+h+2e 由图3可知Bc+h+2e=850+700+20=1550900经验算满足要求。 式中Bc水泥土墙的有效厚度; h“工”字型钢的高度; e“工”字型钢形心轴与截面对称轴的距离,规定“工”字
14、型钢形心轴靠近基坑内侧为正。 4.2.3水泥土强度验算 水泥土强度要求验算型钢翼缘边的水泥土抗剪强度和水泥土搭接处的抗剪强度，另外在侧压作用下,在水泥土内形成一抛物线承载拱,还要验算拱的轴力强度。 由图3可知：d1=795mm，d2602mm，L2=900mm，L3=600mm。 Q1=qL2/2,Q2=qL3/2 经验算均满足要求。 式中q侧压力(kN/m2)； d1墙体有效厚度()； d2水泥土搭接处厚度()； Bf型钢翼宽()； fc水泥土的设计抗压强度(kPa)。 4.2.4入土深度的确定 SMW工法围护墙入土深度的确定需确定两部分入土深度,首先是H型钢的入土深度Dh,Dh主要由基坑抗隆起稳定、围护墙内力和变形不超过允许值及型钢顺利回收等条件决定。在进行围护墙结构内力、变形和基坑抗隆起稳定分析时，围护墙结构的深度仅计算到型钢底端。经计算：标准段Dh=11.5m,取型钢长度Lh=24m，端头井Dh=12m,取型钢长度Lh=26m。 其次是水泥土搅拌桩的入土深度Dc，Dc主要由3个方面决定：（1） 确定坑内降水不影响基坑以外环境；（2） 防止管涌发生；（3） 防止底鼓发生。取以上条件中入土深度的最大值作为水泥土桩最终入土深度
