SMW工法在新概念大厦基坑围护中的应用
关键词：SMW工法；基坑围护；结构设计
SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，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，特别适合城市中的深基坑工程。
一、工程及地质概况
新概念大厦位于上海吴中路39号（近中山西路）上海送变电工程公司大院内，为地下2层、地上5层框架结构。该项目基坑面积约2115平米，基坑围护周长约186米，呈梯形。本工程场地位于长江三角洲入海口东南前缘，属于滨海平原地貌类型。拟建场地地势较平坦，自然地面标高为3.800米。
二、基坑围护结构设计
1、围护结构形式的选择
1）传统围护法“重力坝”（即：双排搅拌桩做防渗帷幕，再加一排钻孔灌注桩挡土）。常规基坑施工时，当挖深在5-10米左右采用较多。这种围护方式优点是：受力合理，刚度好，能有效增加渗径长度，挡土及止水效果明显。不足之处：因有两排搅拌桩和一排钻孔灌注桩，所以成本较高，且施工周期较长，施工现场泥浆量较大，必须有相对较大的场地来进行安排布置。
2）地下连续墙。地下连续墙优点是：刚度好，可与主体结构结合（即：围护结构墙体与地下室板墙合一）。缺点是：工程造价较高，因施工过程中需有泥浆护壁等对环境的影响、污染较大。因此在10以内的深基坑施工中应用较少。
3）SMW工法。因其同样施工搅拌桩，因此抗渗效果能满足要求；在搅拌桩内插入型钢后，使墙体同样具有一定的刚性。且对现场场地及施工环境要求低，其中心线离建筑物的墙面80厘米即可施工。与常规方法相比，成本可大幅度降低，适应性更广。施工时型钢在搅拌桩初凝前插入加固区域，几乎与搅拌桩同步行进，工期可大大缩短，几乎不产生泥浆，而且主体建筑出±0.00回填结束后，即可将型钢拔出回收，极大地节约了成本。
经过对以上三种常见围护方式的比较，从施工的场地环境、进度要求及经济性角度出发，最终决定采用SMW工法对本项目基坑进行围护。
2、围护方案
针对本基坑的开挖规模（平均开挖深度7.5米左右，面积约2115平米）、勘察报告描述的地层情况（比较软弱）、周围环境保护要求（比较严格）等特点。该基坑围护采用SMW工法作为挡土止水结构；止水帷幕采用Φ600@850三轴搅拌桩，内插H700×300×13×24的型钢挡土（型钢采用插二跳一，局部有承台区域进行满插）；并在自然地坪下2.5米处设一道水平钢筋混凝土支撑，杆件截面为（主撑）900×700、（次撑)700×700两种，支撑端部主要由SMW围护桩端的1200×800钢筋混凝土围檩压顶传力。同时，为减小基坑变形，在坑内采用二轴搅拌桩加固，其中基坑底以上3米范围采用8%水泥掺量的搅拌桩加固，坑底以下采用13%水泥掺量的搅拌桩加固，有效桩长4米。为降低造价，SMW工法桩中插入的H型钢在结构出±0.000后拔除。
三、施工关键技术的处理
SMW工法在深基坑支护施工时，也存在一定风险。一旦局部插桩偏位大，势必引起渗漏并影响墙体的刚性，最终导致围护失败。因此H型钢水泥土搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作，以及H型钢的制作和打拔。
1、搅拌桩制作
与常规搅拌桩比较，要特别注重桩的间距和垂直度。施工垂直度应小于1％，以保证型钢插打起拔顺利，保证墙体的防渗性能。
注浆配比除满足抗渗和强度要求外，尚应满足型钢插入顺利等要求。
2、保证桩体垂直度措施
（1）在铺设道轨枕木处要整平整实，使道轨枕木在同一水平线上；
（2）在开孔之前用水平尺对机械架进行校对，以确保桩体的垂直度达到要求；
（3）用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正，确保搅拌轴垂直；
（4）施工过程中随机对机座四周标高进行复测，确保机械处于水平状态施工，同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测。
3、保证加固体强度均匀措施
（1）压浆阶段时，不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩，则在向下钻进50厘米后再喷浆提升；
（2）采用“一喷一搅”施工工艺，水泥量控制在土方量20％，严禁桩顶漏喷现象发生，确保桩顶水泥土的强度；
（3）搅拌头下沉到设计标高后，开启灰浆泵，将已拌制好的水泥浆压入地基土中，并边喷浆边搅拌约1-2分钟；
（4）控制搅拌提升速度在0.8-1.0米/分以内，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌；
（5）相邻桩的施工间隔时间不能超过24小时，若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌桩速度并保证搭接质量。若搭接时间过长无法搭接或搭接不良，需作为冷缝记录在案，采取在搭接处补做搅拌桩或旋喷桩等技术措施，确保搅拌桩的施工质量；
（6）预搅时，软土应完全搅拌切碎，以利于与水泥浆的均匀搅拌。
（7）对于影响搅拌桩成桩质量的不良地质条件（如暗浜等）和地下障碍物，应事先予以处理后再进行搅拌桩施工；同时应适当提高搅拌桩水泥掺量。
4、型钢的制作与插入、起拔
施工中采用工字钢，对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑，其表面平整度控制1‰以内，并应在菱形四角留Φ10小孔。
型钢必须在搅拌桩施工完毕后3小时内插入。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，尽量靠自重压沉。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。
型钢的拔出，减摩剂至关重要。型钢表面应进行除锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂，搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩前，事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离，以利拔桩。
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，利用振动方式或履带式吊车强力起拔，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。
四、总结
SMW工法与传统围护法“重力坝”（双排搅拌桩钻加孔灌注桩）相比：
（1）成本方面：成本较“重力坝”施工省去了钻孔灌注桩和一排搅拌桩两大块，仅增加一项型钢的租赁费用，降低大约16%的工程成本；
（2）进度方面：省去了钻孔灌注桩的全部施工过程。围护桩工期比常规施工方法缩短将近2/3；
（3）安全方面：与常规施工方法一样，都能满足施工安全要求。由于本工程设有一道钢筋混凝土支撑，很好地改善和减小了SMW工法中存在的刚度不够风险和缺陷，所以完全能满足基础施工期间的安全要求；
（4）环境方面：因无钻孔灌注桩的施工，减少了对周围环境和施工场地的污染，且此类搅拌桩不存在挤土作用，对周围建筑和管线的安全极为有利；对施工操作面要求也很低。
实践证明该工程采用SMW工法施工是可行的。由于四周可不作防护，型钢又可回收，造价明显降低，加快了工程进度，取得了良好的经济和社会效益。
参考文献:
[1]徐源，《SMW工法设计与施工关键技术难点研究》[J].徐州工程学院学报,2007,22(2)。
[2]李凤明、倪西民，《SMW工法的设计与应用》[J].市政技术,2007,25(1)。
[3]王俊平，《SMW工法桩在地下工程中的应用》[J].科技信息,2008,(1)。
