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中国十七冶集团有限公司
摘要：结合工程实例，通过SMW工法在常熟龙腾特钢旋流沉淀池深基坑围护工程中的应用及其效果进行了详细的介绍。实践证明，该工法具有占地少、环境污染小、进度快、经济合理、安全适用等优点，是深基坑围护工程可采取的有效方法之一。
关键词：SMW工法；深基坑；施工技术
1.SMW工法概述
SMW工法是SoilMixingWall的缩写，在《建筑业10项新技术》中称之为型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术，于1976年在日本问世。其主要技术内容是：通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工现场原位土体切碎，同时从搅拌头处喷出水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过连续的重叠搭接施工，形成水泥土地下连续墙；在水泥土硬凝之前，将型钢插入墙中，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的型钢与水泥土复合墙体。
2.SMW工法的主要特点
（1）对周边环境影响小。施工时噪音很小，对邻近土体扰动较小，不会产生邻近地面下沉、建筑物倾斜、道路裂损及地下设施位移等危害；施工占用场地仅为其他施工方法的50%~80%，有利于保护周边的建筑、道路及地下管线；同时施工产生的残土及泥浆量小，比较容易处理，有利于保护环境卫生。
（2）成桩质量可靠。该工法中最常用的三轴型搅拌钻机为中空叶片螺旋式钻机在钻进土体的同时置换出大量的原状土；同时利用高压空气压入水泥浆使水泥土得到充分搅拌，使得桩体无分层夹泥现象。桩体中插入型钢后，型钢与水泥紧密结合增加了型钢翼缘厚度，使桩体强度大大增加。
（3）止水性能好。该工法施工中随着钻掘与搅拌反复进行，可使水泥掺入量高、水灰比大，墙体全长无接缝施工，使得形成的水泥土墙具有较高的抗压、抗剪强度，比传统的连续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数可达10-7cm/s。
（4）工程造价低，施工进度快。搅拌桩的水泥用量远低于其他深基坑围护施工方法，且SMW工法每台班可成桩390m以上，在缩短工期的同时减少了人工费用，而且由于型钢可回收重复使用，比较常用的钻孔灌注桩方法成本约节省20%~40%。
3.工程概况
该旋流沉淀池位于常熟市龙腾特种钢有限公司炼钢主厂房BC跨（设备维修跨）2~3线间，为圆筒形钢筋混凝土结构地下构筑物，全高18.1m，外径为16m，埋深为▽-16.8m。池壁外侧距离主厂房柱基础最近处约2.3m，南侧距离连铸机基础约6.7m，综合来看，基坑周边环境较为复杂，施工场地狭小。该项目地貌单元隶属太湖冲积平原区，基本土层为粉质粘土。
图1旋流沉淀池平面布置图
为合理确定该项目基坑围护工程的施工方法，对地下连续墙、钻孔灌注桩以及SMW工法进行了比较。比选结果为，SMW工法与连续墙结构相比，其施工占用场地节省20%~40%，工期节省50~80%，钢材节省90%~95；SMW工法比灌注桩工艺节省桩基用地每侧为3m，总费用节省20%~40%；且该工法环境污染小，无大量水泥浆外运，因此最终选择SMW工法进行施工。
基坑围护设计方案由同济大学建筑设计研究院进行设计，由水泥搅拌桩内插入H型钢＋压梁＋支撑构成支护系统，水泥搅拌桩身采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量20%，水灰比为1.8，采用Φ850mmSMW工法桩，桩间距600mm，桩与桩间搭接250mm，桩体内插入HN700mm×300mm×13mm×24mm的型钢，长度为16m，采用间隔插入方式。为加强井壁的整体作用，搅拌桩顶设500mm×700mm圈梁一道，基坑内设两道支撑，标高分别为-6m、-11m。
图2桩位平面布置图图3搅拌桩施工顺序图
4.施工工艺
本工程SMW工法深层搅拌桩采用“三搅二喷”施工工艺，H型钢采用机械振动插入，采用液压千斤顶顶拔、履带吊拔除，工艺流程如下所示：
5.工程质量的控制措施
（1）桩基垂直度控制。桩机移动前仔细观察周边情况，就位后认真检查定位情况并及时纠正。按所放桩位使机架正确就位，桩机就位后检查机架垂直度，确保机架垂直度控制在0.3%以下，桩机上下误差不得超过50mm，成桩垂直度误差小于1%。以保证型钢插入拔起顺利，保证墙体的防渗性能。
图4SMW工法桩施工工艺流程
（2）搅拌、注浆。为保证桩体水泥土的均匀性和H型钢的顺利插入，采用“三搅二喷”施工工艺，第一次和第二次搅拌提升时进行喷浆，第三次为复拌，以提高桩身的均匀度，第一次喷浆控制在60%，第二次喷浆控制在40%。合理选择水泥土配合比，因土层主要为粉质粘土，宜掺入水泥用量6%的陶土粉外加剂，以增加搅拌的和易性。严格控制搅拌桩在下沉和提升过程中的速度，下沉速度不大于1m/min，提升速度控制在0.5m/min，同时必须满足水泥浆的输送速度，确保水泥的掺入量。在桩底部1m出重复搅拌注浆，当喷浆即将出地面时，则停止提升，搅拌喷浆1分钟，保证桩头均匀密实。
（3）插入H型钢。型钢必须在水泥土初凝前按照设计位置插入，施工前须检查型钢表面平整光滑，直线度控制在1%以内，表面需均匀涂刷减摩剂。插入前应校正位置，设立导向装置，以保证垂直度小于1%，插入过程中，必须吊直型钢，尽量靠桩锤自重压沉。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。露出的型钢需用隔离材料包扎或粘贴，然后制作压顶圈梁。
（4）压顶圈梁制作及围檩支撑。圈梁底部凿除水泥土后，将露出的H型钢表面用油毛毡进行包扎，再进行钢筋混凝土压顶圈梁的制作。SMW工法施工中的搅拌桩及压顶圈梁强度必须达到70%以上方可进行基坑开挖，在开挖至标高-6m时增设第一道围檩及支撑，按设计要求边开挖边支撑。
（5）H型钢回收。采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升，使其松动，然后采用振动锤利用振动方式强力起拔，将H型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。拔除型钢时应边拔边进行注浆充填空隙的方法实施。
6.技术经济分析
（1）技术方面：
从现有常用的基坑支护结构形式来看：
树根桩具有良好的抗侧向土压力作用，桩身间止水往往要由外围附加的压密注浆进行隔水；深层搅拌桩由于基本不具备抗侧向土压力作用，只能单纯作为隔水帷幕使用；钻孔灌注桩由于场地条件、施工工艺要求较高，投入也较大。这三种方法对于本工程不具优势。
SMW工法具有抗侧向土压力强、抗渗性好的特点，应用于本工程技术可靠，是比较理想的基坑支护结构。
（2）经济方面：
树根桩和深层搅拌桩还要进行压密注浆和增加侧向抗力处理，其综合成本不低于SMW工法。本工程支护结构应用SMW工法经济上还是较为合算的。
结束语
SMW工法作为建设部积极推广应用的《建筑业10项新技术》中的一种施工工艺，它是在现有深层搅拌桩的成熟工艺为基础，加以改进，充分利用了搅拌桩的高止水性，增加了型钢的刚度与强度，弥补了搅拌桩抗侧向土压力的不足之处。根据龙腾特钢旋流沉淀池的实际施工情况来看，SMW工法作为基坑支护结构有较高的可行性，能有效的控制地面、周边构筑物的沉降。从技术经济方面看，它即能满足止水和抗侧向压力，又在成本核算和间接投入上具有一定的优势。因此在长江中下游地区类类似的软土地基上，特别是在构筑物密集的市区、厂区和周边环境复杂的区域，是较为理想的基坑支护结构。