（中铁工程设计院（天津）有限公司，天津，300010）
【摘 要】本文介绍了SMW工法桩的主要特点、施工方法及注意事项，总结了SMW桩在国内外的研究应用最新进展，最后指出了SMW桩在应用中存在的问题，并在此基础上评价和展望了该技术的发展前景。
【关键词】SMW工法；施工工艺；研究现状；应用实例
1、引言
SMW工法是采用多轴搅拌钻机在原地层中切碎土体，同时由钻机前端低压注入水泥类悬浊液与切碎土体搅拌充分混合而形成止水性较高的水泥土柱列式挡墙，并按挡墙功能在墙体中插入加强芯材料的一种地下施工技术。
SMW于1976年在日本问世,并广泛应用于海底隧道工程、地铁以及各类高层建筑的深基坑开挖支护工程等。近年,上海、南京、天津与广州等城市推广SMW工法，广泛应用于地铁基坑工程、市政建设工程及海岸防渗工程等。
2、SMW工法的主要特点
SMW 挡土墙主要是把水泥土的止水性和芯材的高强度特性有效地组合而成的一种抗渗性好、刚度高、经济的围护结构，同其它围护形式相比，有以下特点：
2.1对周边环境影响小
SMW工法是直接把水泥类悬浊液就地与切碎的土砂混合，不像地下连续墙、灌注桩需要开槽或钻孔，存在槽壁坍塌现象，故不会造成邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害。
2.2抗渗性好
由于钻削与搅拌反复进行，使浆液与土得以充分混合形成较均匀的水泥土，且墙幅完全搭接无接缝，比传统地下墙具有更好的止水性，水泥土渗透系数很小，达 10- 7～10- 8cm/s。
2.3结构刚度大
SMW工法挡墙根据使用要求，成墙厚度可在55Omm～1300mm之间，内插强度和刚度较大的芯材，使得挡墙可以达到较高的刚度，十分安全可靠。
2.4施工噪音小、无振动、工期短.
SMW 挡墙采用就地加固原土的一次筑成墙体，成桩速度快，墙体构造简单，施工效率高，省去了挖槽、安放钢筋笼等工序，同地下连续墙施工相比，工期可缩短近一半。
2.5适用土质范围广
采用多轴螺旋钻机方式的SMW工法适用于从软弱地层到砂、砂砾地层及直径 100 ㎜以上的卵石，甚至风化岩层等。
2.6技术经济指标好
SMW 挡土墙的主要消耗材料是水泥类悬浊液和芯材，造价仅需地下连续墙的70%左右，如果考虑芯材的适当回收，则经济效益更加明显。
3、SMW工法桩施工工艺
3.1 SMW工法桩墙体的施工
施工时，为了保证墙体的连续性和垂直精度，各墙段都要搭接施工。
SMW工法桩施工采用重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量，三轴水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。
3.2 钻进搅拌速度及喷浆控制
三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在桩底部1m处重复搅拌注浆，当喷浆即将出地面时，则停止提升，搅拌喷浆1min，保证桩头均匀密实。
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3.3 型钢插入及回收
型钢插入前涂刷减摩剂，方便回收，浇筑压顶圈梁及内衬墙时，埋设其中的H型钢必须粘贴泡沫板与混凝土隔离。待地下主体结构完成并达到设计强度后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，在50t吊机的配合下起拔回收H型钢。
4、SMW工法的发展和应用
4.1 SMW工法的发展
SMW工法是基于深层搅拌桩施工方法发展起来的，具有很大潜力的一种新颖的基坑围护方式。第二次世界大战后，美国首先研制出水泥土搅拌桩施工方法:MIP工法，1955年在日本大阪市进行MIP工法试验性施工，试验中发现水泥土搅拌桩成桩速度很快，且噪音小，于是尝试依次连续施工做成一道柱列式地下连续墙，这就是SMW工法的雏形。1968年根据搅拌钻机原理开发出一种双轴搅拌钻机，同原型相比，水泥土成桩质量有所提高，但仍有缺陷。1971年日本成幸工业公司经过改进开发出多轴搅拌钻机，有效解决了以前钻机的缺陷。同时，搅拌钻机的刚度也得到很大程度的提高，增强了搅拌轴的稳定性，保证成桩的垂直精度。由此，SMW工法日趋成熟。
有资料统计[1]至93年7月，SMW工法在日本施工墙壁面积已达1216万m2，占日本各种工法地下墙结构施工的50%左右。1993年和1994年在上海静安寺“环球世界”商厦和南京某大厦基坑围护工程中得到成功应用[2]，后经不断完善，先后在申海大厦，上海地铁二号线的基坑工程中得到成功应用，并实现了H型钢的回收。
4.2 SMW工法的研究现状
SMW工法组合了型钢受力和水泥止水的各自优点，截面比较小，适应性强。型钢加劲水泥搅拌桩的施工方法在我国实施以后，推动了这种复合型围护结构的承载特性和设计计算方法的研究；同时由于我国经济条件不允许消耗大量造价高的型钢，这是在我国推广使用这项技术的主要障碍，于是推动了工后将型钢拔出技术的研究，上海隧道公司致力于这方面的研究已取得进展；从1995年以来，型钢加劲水泥搅拌桩在基坑工程中已经在多个工程项目中得到了应用并使型钢得到回收。
1998年同济大学的博士生王健在博士学位论文[3]中论述了对加劲水泥土搅拌桩复合截面承载能力的研究成果，提出了新的设计思路，考虑了水泥土桩与型钢的共同作用，其刚度的组合与型钢的布置方式有关。
张冠军[4]等通过室内模拟试验和中间试验，结合理论分析，得出了型钢拔出的物理模型和作用机理，并且提出型钢完整回收的验算公式。
4.3 SMW工法的应用实例
自 20 世纪 70 年代开发出多轴 SMW 钻机后，SMW 工法施工实绩不断提高，用途日益扩大，广泛用于地下坝、地下处理场、地下建筑基坑围护环境保护工程等许多领域。
4.3.1.地下坝与地下防渗墙
SMW 工法挡墙完全可以作为防渗墙体，大有取代以往的地下钢筋混凝土连续墙的趋势。日本冲绳县宫古岛的川砂地下坝［1］，由于石灰岩透水性大，采用 SMW 止水墙穿透石灰层阻止地下水流入大海。
4.3.2.地基加固
水泥土搅拌桩体的强度与变形模量均比土体有较大的提高，通过在土体内设置水泥土搅拌桩形成复合地基，达到提高地基承载能力，减少变形的加固目的。
4.3.3.基坑挡土墙
在水泥土挡墙内插入芯材作为基坑围护结构在最近三十年内发展较快。如申海大厦地下车库基坑围护结构，基坑开挖深度为 6.3～7m，土层主要为淤泥质粉质粘土与淤泥质粘土，基坑附近有厂房、办公楼、住宅、地下管线，施工场地狭小。基坑围护采用SMW 桩，施工过程中，墙体位移和沉降都较小，周围房屋和地下管线十分安全，围护结构止水效果良好。
5、结语
SMW工法是目前较为新颖的深基坑围护施工方法。由于它具有造价低、止水性好和无污染等特点，目前有着日益广泛的应用前景。SMW工法围护施工中，很重要的一点就是H型钢起拔回收技术，它直接关系到施工成本。因此新型的型钢减摩涂料的研制势在必行,只有及时有效的起拨回收,才能真正体现SMW的经济效益。
参考文献：
[1]国藤柞光，椎叶叔嗣.大深度施工の事例.基础工，1994(5)：79-85。
[2]同济大学建筑设计所等.SMW工法在软土层中的应用.“环球世界”深基坑开挖鉴会，1994。
[3]王健.H型钢一水泥土组合结构试验研究及SMW工法的设计理论与设计方法:[博士学位论文].上海：同济大学，2001。
[4]张冠军，徐永福，博德明.SMW工法型钢起拔试验研究及应用.岩石力学与工程学报， 2002 21(3)：444~448。
作者简介：
王娜娜 (1985年——)女，天津人，汉族，工作单位：中铁工程设计院（天津）有限公司，工程师，研究方向：结构工程
论文作者:王娜娜
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/25
标签：型钢论文; 工法论文; 基坑论文; 水泥论文; 地下论文; 钻机论文; 挡墙论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;