SMW工發(fā)展現(xiàn)狀

1、smw工法工法發(fā)展現(xiàn)狀概述發(fā)展現(xiàn)狀概述一、一、smw工法樁起源工法樁起源 smw是soil mixing wall的縮寫。 smw工法連續(xù)墻于1976年在日本問世，由日本成辛工業(yè)株式會社開發(fā)成功。 smw工法是利用專門的多軸攪拌機就地鉆進切削攪拌土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，充分攪拌混合后，再將h型鋼或其他型材插入攪拌樁體內(nèi)，形成地下連續(xù)墻體，該墻體作為集擋土與止水功能于一體的圍護結(jié)構(gòu)。地下室施工完成后，將h型鋼從水泥攪拌樁中拔出，可實現(xiàn)型鋼材料的回收和再次利用的目的。 smw工法把水泥土的止水性能和芯材（ h型鋼）的高強度特性有機結(jié)合起來，具有抗?jié)B性好、剛度高、經(jīng)濟的特點,具有很大

2、的推廣潛力。該工法既節(jié)約了鋼材等寶貴的資源，同時又避免圍護體成為永久的地下障礙物，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。 二、基本原理及工藝二、基本原理及工藝 1、導(dǎo)溝開挖：確定是否有障礙物及做泥水溝。2、置放導(dǎo)軌。3、設(shè)定施工標志。4、smw鉆拌：鉆掘及攪拌，重復(fù)攪拌，提升時攪拌。5、置放應(yīng)力補強材（h型鋼）6、固定應(yīng)力補強材。7、施工完成smw。smw工法施工順序如下：smw工法連續(xù)墻施工順序工法連續(xù)墻施工順序p 1、施工基本不擾動鄰近土體，一般不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設(shè)施移位等危害。p 2、鉆桿具有螺旋推進翼與攪拌翼相間設(shè)置的特點，隨著鉆掘和攪拌反復(fù)進行，可使水泥等強化劑與土體得到充分

3、攪拌，而且墻體全長無接縫，比傳統(tǒng)的連續(xù)墻具有更可靠的止水性，其滲透系數(shù)k可達10-7cm/s。p 3、可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土、卵石層等土層中應(yīng)用。p 4、可成墻厚度較大（5501300mm）,常用厚度600mm；成墻最大深度目前為65m, 視地質(zhì)條件尚可施工至更深。p 5、所需工期較其他工法為短，在一般地質(zhì)條件下，每一臺班可成墻7080。因此具有可減少工期、提高施工效率等特點p 6、環(huán)境方面：因無鉆孔灌注樁的施工，不產(chǎn)生大量泥漿，減少了對周圍環(huán)境和施工場地的污染，且不存在擠土作用，對周圍建筑物和地下管線的安全極為有利；對施工操作面要求也很低，同時施工噪音小，具有環(huán)保的概念。三、smw工

4、法的主要特點和優(yōu)勢p7、與傳統(tǒng)的灌注樁加攪拌樁的維護結(jié)構(gòu)相比具有經(jīng)濟效益好的優(yōu)勢。一般可節(jié)約費用20-50% 至1993年時，日本國內(nèi)的基坑工程中smw工法占各種工法的50%左右； 在臺灣、歐洲，smw工法的應(yīng)用也最為廣泛。 我國大陸在上世紀80年代末期90年代初期開始開展這方面的研究和試點工作， 1987 年冶金部冶金建筑科學(xué)研究院開始立項研究這一技術(shù)，1994年通過部級鑒定。1994 年,上?；A(chǔ)工程公司把smw工法首次應(yīng)用于上海軟土地區(qū)( 上海環(huán)球世界廣場, 基坑深8165m,樁長18m) ,取得了成功,也是smw工法在國內(nèi)的首次應(yīng)用。四、工程應(yīng)用現(xiàn)狀四、工程應(yīng)用現(xiàn)狀 目前該工法在上海、

5、南京、天津、杭州等地的工程應(yīng)用也日漸普遍，在上海地區(qū)應(yīng)用的最大開挖深度達20m。在南京應(yīng)用的最大開挖深度已達18m，在杭州應(yīng)用的最大開挖深度也達16m。 在杭州已有數(shù)十項工程成功地應(yīng)用了該工法，浙江地區(qū)應(yīng)用的部分工程有： 杭州西湖隧道工程(20022003年)； 寧波鎮(zhèn)海電廠循環(huán)水管擋土工程(2005年8月) ； 杭州地鐵試驗段站臺出口處圍護工程(2005年)； 湖州污水處理站(2006年3月) ； 杭州留下商貿(mào)大廈基坑工程( 2005年12月) ； 杭州運河廣場基坑工程(2006年5月) 上海明珠線二期蘭村路站（東方路口）smw 工法圍護開挖后暴露2 個多月無滲漏水現(xiàn)象。 上海東新大廈由于采

6、用smw 工法，節(jié)省圍護樁用地，為大廈贏得了可貴的建筑面積約7200m2。 上海南站地區(qū)改造是大型系統(tǒng)性的區(qū)域改造工程，建成后成為上海又一處交通樞紐工程，上海南站r1 線改建工程中部分區(qū)段以850 mm smw工法樁（內(nèi)插700 mm“300 mm” 1 3 mm“ 24 mm型鋼）作為基坑圍護。 上海地鐵一號線上海南站改建工程中 深基坑處的smw工法樁深度基本上集中在30 m左右 南京地鐵南北線一期工程是國家重點工程, 2000 年12 月開工后, 首先在試驗段盾構(gòu)工作井(開挖深度12. 9m ) 及明挖段(開挖深度最深處8. 7m ) 基坑中采用了smw 工法擋土墻作為基坑的圍護結(jié)構(gòu), 并

7、取得了良好的效果. 在珠江路、中勝、向興路、中和村等車站采用該工法施工, 獲得了圓滿成功, 創(chuàng)造了國內(nèi)采用smw 工法施工基坑開挖達到17. 5m 的最深紀錄, 為深大基坑采用該工法設(shè)計與施工積累了寶貴經(jīng)驗. 南京珠江路地鐵站樁長30.5m，創(chuàng)當(dāng)時smw工法國內(nèi)最深的記錄。 杭州市地鐵一號線秋濤路站位于秋濤路、婺江路交叉口,為地下2層島式站臺車站,秋濤路上交通繁忙,地下管線眾多,周邊緊鄰居民小區(qū)。秋濤路站三號出入口基坑圍護結(jié)構(gòu)采用smw工法樁, 墻體采用3 850 的三軸攪拌樁, 樁徑850 mm,軸心距600 mm,攪拌樁咬合250 mm,樁的深度為12 m、16. 5 m和19. 5 m三

8、種類型?；有问交境省發(fā)”型,開挖深度平均6. 5 m,局部開挖深度8. 7 m。 西湖隧道是杭州市2003年重點建設(shè)項目,在一公園至六公園穿越西湖湖底,隧道由u 型槽敞開段、明挖隧道段和控制中心區(qū)段組成,采用明挖順筑法施工。明挖隧道和控制中心區(qū)段的開挖深度為6m11m。 圍護結(jié)構(gòu)采用650mm水泥土深層攪拌樁內(nèi)插h型鋼（型鋼規(guī)格為:500mm 200mm 12mm）。五、目前研究現(xiàn)狀和研究熱點問題五、目前研究現(xiàn)狀和研究熱點問題 目前能查到的國內(nèi)期刊上發(fā)表的smw工法方面學(xué)術(shù)論文有300多篇，主要研究內(nèi)容包括： l 攪拌樁的施工方法、工藝、施工設(shè)備；l 水泥土的配比；l 型鋼減摩劑；l 型鋼

9、水泥土的組合受力性能；l 型鋼水泥土墻的設(shè)計計算方法；l 型鋼起拔回收技術(shù)等?？刹檩^早的期刊刊物論文發(fā)表于1993年：1995年 1、攪拌樁制作 2、保證樁體垂直度措施 3、保證加固體強度均勻措施 4、型鋼的制作與插入、起拔 5、設(shè)備改進施工方法、工藝、施工設(shè)備 以上海地區(qū)smw工法用于基坑圍護為例,主要工程施工經(jīng)驗有: (1) 水泥摻入比一般取20 %左右。 (2) 漿液水灰比一般在115210 。 (3) 樁身垂直度控制1/1501/200 。 (4) 攪拌下沉速度1mpmin ,提升速度2mpmin。 (5) 用水灰比為015 的水泥砂漿自流充填h 型鋼拔除后的空隙。 (6) 目前650

10、mm 工法樁一般適用于78m 深基坑,850mm工法樁適用10m左右深基坑。 日本的smw 工法設(shè)計施工指南,其主要設(shè)計思想是當(dāng)smw 作為擋土墻時,墻體的應(yīng)力由芯材和水泥土來承擔(dān),但在設(shè)計中一般只考慮芯材的剛度作為墻體的剛度來計算而忽略水泥土的剛度,將水泥土的剛度貢獻作為墻體的剛度儲備。 國內(nèi)還沒有成熟、正式的同一的國家級smw工法設(shè)計計算規(guī)范,工程設(shè)計時,一般參考鋼板樁和地下連續(xù)墻的設(shè)計計算方法。也可采用上海市地方標準型鋼水泥土墻設(shè)計與施工規(guī)程 dgj08211622005。smw工法設(shè)計計算方面工法設(shè)計計算方面1 水泥土配合比的確定 水泥土配合比的確定是smw工法樁設(shè)計的重要內(nèi)容之一,若

11、水泥土配合比不當(dāng),可能導(dǎo)致水泥土強度不夠,或者浪費水泥材料且施工困難。水泥摻量必須由現(xiàn)場試驗確定,一般取泥土質(zhì)量的7 %、9 %、11 %、13 %、15 %做試驗。2入土深度的確定 (1) 型鋼的入土深度一般可比水泥土攪拌樁入土深度稍小,主要由基坑抗隆起穩(wěn)定性、擋土墻的內(nèi)力、變形、型鋼拔出等條件決定。 (2) 水泥攪拌樁的入土深度由三因素決定:確?？觾?nèi)降水不影響基坑外環(huán)境;防止管涌發(fā)生;防止墻底隆起發(fā)生。3 截面形式的確定 根據(jù)擋墻計算及施工條件,可選擇圖1 所示的一種截面形式或幾種形式的組合。4 內(nèi)力計算 smw工法擋墻計算模式與壁式地下墻類似,考慮水土壓力全部由h 型鋼承擔(dān),水泥土攪拌樁

12、只起止水作用,具體計算步驟為: (1) 按剛度等效原則計算壁式地下墻折算厚度, 如圖2 所示。 (2) 按等效厚度的混凝土壁式地下墻, 計算出每延米墻的內(nèi)力與位移。 (3) 換算得到每根型鋼承受的內(nèi)力和位移。5 強度驗算 (1) 抗彎驗算考慮彎矩全部由型鋼承擔(dān)驗算強度。 (2) 抗剪驗算包括型鋼抗剪驗算和水泥土局部抗剪驗算。6 剛度驗算 為保證擋墻的防水功能,應(yīng)對擋墻進行抗彎變形驗算。7 型鋼抗拔驗算 為保證型鋼順利回收,需進行抗拔驗算,最好進行現(xiàn)場試驗確定型鋼最大抗拔力。8 型鋼底端水泥土強度校核，型鋼底端截面為一變剛度截面,須校核水泥土的抗剪切強度。smw工法樁的截面形式工法樁的截面形式1

13、- 表示型鋼水泥土攪拌樁的荷載- 撓度曲線;2- 表示h 型鋼梁的荷載- 撓度曲線。圖1 型鋼水泥土攪拌樁與h 型鋼壓彎比較-李鳳明1, 倪西民2在同樣的荷載作用下水泥土與h 型鋼的組合體撓度要小一些, 其抗彎剛度比相應(yīng)同等型號h 型鋼的剛度大20%。1、設(shè)計方面：u1) 目前我國還沒有一套完備的smw圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范或標準,整個設(shè)計過程只能參照有關(guān)資料,缺乏統(tǒng)一理論。u2) 水泥土與型鋼組合構(gòu)件受力機理尚不十分明確,尤其是減摩劑的采用使這種關(guān)系變得更加復(fù)雜,型鋼“全位”和“半位”布置時,組合構(gòu)件整體剛度難以確定。u3) 水泥土抗壓、抗剪強度設(shè)計值及h型鋼與水泥土之間單位面積摩擦系數(shù)f 只能依

14、據(jù)工程經(jīng)驗采用,變形阻力的定量化很困難,給設(shè)計帶來不明確因素。u4) 在基坑開挖過程中, smw工法圍護結(jié)構(gòu)變形受水位變化的影響比較大,設(shè)計時必須考慮周邊地下水情況。六、六、smw工法設(shè)計和施工中存在的問題工法設(shè)計和施工中存在的問題2、施工中的常見問題：u （1） 水泥土固結(jié)不良。埋在地層中的雜物、有機質(zhì)土、粘土塊等是致使水泥土固結(jié)不良的主要原因。由此所引起的水泥土強度降低對基坑穩(wěn)定可能造成較大的影響。另外，在基坑開挖過程中，隨著開挖深度的加深，smw 工法圍護的內(nèi)外壓力差加大，基底以上的smw 工法水泥土暴露于空氣中，強度很快可以達到設(shè)計指標，能夠滿足h 型鋼之間水泥土局部抗剪的要求。而基底

15、下smw 工法的水泥土強度可能很低，不能夠滿足h 型鋼之間水泥土局部抗剪的要求，坑外的土體可能從h型鋼之間流入基坑內(nèi)，造成基坑隆起，基坑失穩(wěn)。u （2） 漏水。漏水是發(fā)生在缺陷部位或者是裂紋部位，危害較大。u （3）基坑開挖所造成的smw擋墻變形使型鋼產(chǎn)生彎曲,加上減摩劑性能或施工質(zhì)量等原因,都會致使h 型鋼的拔出存在困難,或拔出后較難重復(fù)使用,因此必須解決好型鋼有效拔出問題。u （4） smw縱向剛性由芯材確保, 但橫向是由水泥土構(gòu)成的一個整體, 是一個易產(chǎn)生縱向裂紋的構(gòu)造。為防止頂部變形差產(chǎn)生縱向裂紋, 樁頂采用砼圈梁。u （5） 轉(zhuǎn)角部位。在轉(zhuǎn)角部位, 由于墻的變形產(chǎn)生縱向裂縫, 出現(xiàn)漏

16、水的情形較多。（6）smw工法應(yīng)用于軟土地區(qū)深基坑工程, 施工中尚存在一些問題,如圍護樁墻滲漏、變形過大、坑外地面沉降、型鋼無法起拔,甚至基坑坍塌等,主要原因有:p 1) 設(shè)計水泥土中水泥摻量不夠,或者沒有區(qū)別對待不同的土層。p 2) 泥漿漿液的配合比不當(dāng),漿液濃度過小,h 型鋼易發(fā)生傾斜或移位;濃度過大,則型鋼插入困難。p 3) 水泥土攪拌過程中下沉或提升速度過快,造成攪拌不均勻。p 4) 水泥土攪拌樁搭接厚度不夠。p 5) 水泥土攪拌樁或h型鋼垂直度未達到設(shè)計要求。p 6) 水泥土養(yǎng)護時間未到即進行開挖,強度不夠。p 7) 工法樁施工過程中出現(xiàn)間斷,造成施工冷縫。p 8) 基坑開挖時支撐設(shè)置不及時。p 9) h 型鋼表面減阻劑涂抹不均勻。p 10) 型鋼拔出后的空隙未及時回填。 (1) 加強對水泥土材料的