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SMW工法简介报告人：郑鸿镔部门：成本管理部一、SMW工法起源SMW工法于1976年在日本问世，由日本成辛工业株式会社开发•SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削搅拌土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，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，该墙体作为集挡土与止水功能于一体的围护结构。•地下室施工完成后，将H型钢从水泥搅拌桩中拔出，可实现型钢材料的回收和再次利用的目的。•适用土层–正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、素填土、粘性土、无流动地下水的饱和砂土等土层–处理泥炭、有机质土时，须用现场试验确定二、SMW工法工艺及适用性¾1、导沟开挖：确定是否有障碍物及做泥水沟。¾2、置放导轨¾3、设定施工标志¾4、SMW钻拌：钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌。¾5、置放应力补强材（H型钢或其他型材）¾6、固定应力补强材¾7、施工完成SMW•SMW工法施工顺序如下：SMW工法施工顺序SWM工法+钢筋混凝土内支撑体系SWM工法+钢结构内支撑体系安装钢支撑（期间施加预应力）钢支撑上钢格构柱基坑土方开挖期间整个基坑水平钢支撑体系安装完毕拔出型钢SMW工法的特点SMW工法的优点•（1）防水性好；（2）施工深度大；（3）挡土性能好；（4）施工费用低廉；（5）不扰动邻近土体。•SMW工法与通常的地下连续墙工法和钢板桩工法等工法相比，有以下优点。•（1）产生残土少，无泥浆二次污染；•（2）工期缩短，施工效率高；•（3）低振动、低噪声。三、SMW工法的优势。经济效益经济效益9日本国内的基坑工程中SMW工法占各种工法的50%左右；91994年,上海基础工程公司把SMW工法首次应用于上海软土地区,是SMW工法在国内的首次应用。四、工程应用现状概况•目前该工法在上海、南京、天津、杭州等地的工程应用也日渐普遍，在上海地区应用的最大开挖深度达20m。在南京应用的最大开挖深度已达18m，在杭州应用的最大开挖深度也达16m。杭州市地铁一号线秋涛路站位于秋涛路、婺江路交叉口,为地下2层岛式站台车站,秋涛路上交通繁忙,地下管线众多,周边紧邻居民小区。秋涛路站三号出入口基坑围护结构采用SMW工法桩,墙体采用3×850的三轴搅拌桩,桩径850mm,轴心距600mm,搅拌桩咬合250mm,桩的深度为12m、16.5m和19.5m三种类型。基坑形式基本呈“L”型,开挖深度平均6.5m,局部开挖深度8.7m。•西湖隧道是杭州市2003年重点建设项目,在一公园至六公园穿越西湖湖底,隧道由U型槽敞开段、明挖隧道段和控制中心区段组成,采用明挖顺筑法施工。明挖隧道和控制中心区段的开挖深度为6m～11m。•围护结构采用Φ650mm水泥土深层搅拌桩内插H型钢（型钢规格为:500mm×200mm×12mm）。•日本认为墙体的应力由芯材和水泥土来承担,但在设计中一般只考虑芯材的刚度作为墙体的刚度来计算而忽略水泥土的刚度,将水泥土的刚度贡献作为墙体的刚度储备。•国内还没有成熟、正式的统一的SMW工法设计计算规范；工程设计时,一般参考钢板桩和地下连续墙的设计计算方法。•SMW工法设计计算方面•1水泥土配合比的确定•水泥土配合比的确定是SMW工法桩设计的重要内容之一,若水泥土配合比不当,可能导致水泥土强度不够,或者浪费水泥材料且施工困难。水泥掺量必须由现场试验确定,一般取泥土质量的7%、9%、11%、13%、15%做试验。•2入土深度的确定•(1)型钢的入土深度一般可比水泥土搅拌桩入土深度稍小,主要由基坑抗隆起稳定性、挡土墙的内力、变形、型钢拔出等条件决定•(2)水泥搅拌桩的入土深度确保坑内降水不影响基坑外环境;防止管涌发生;防止墙底隆起发生•3截面形式的确定•根据挡墙计算及施工条件,可选择图1所示的一种截面形式或几种形式的组合。SMW工法桩的截面形式•4内力计算•SMW工法挡墙计算模式与壁式地下墙类似,考虑水土压力全部由H型钢承担,水泥土搅拌桩只起止水作用,具体计算步骤为:•(1)按刚度等效原则计算壁式地下墙折算厚度；•(2)按等效厚度的混凝土壁式地下墙,计算出每延米墙的内力与位移；•(3)换算得到每根型钢承受的内力和位移。•5强度验算•(1)抗弯验算考虑弯矩全部由型钢承担验算强度。•(2)抗剪验算包括型钢抗剪验算和水泥土局部抗剪验算。•6刚度验算•为保证挡墙的防水功能,应对挡墙进行抗弯变形验算。•7型钢抗拔验算•为保证型钢顺利回收,需进行抗拔验算,最好进行现场试验确定型钢最大抗拔力。•8型钢底端水泥土强度校核•型钢底端截面为一变刚度截面,须校核水泥土的抗剪切强度。1、设计方面：1)目前我国还没有一套完备的SMW围护结构设计规范或标准,整个设计过程只能参照有关资料,缺乏统一理论。2)水泥土与型钢组合构件受力机理尚不十分明确,型钢“全位”和“半位”布置时,组合构件整体刚度难以确定。3)水泥土抗压、抗剪强度设计值及H型钢与水泥土之间单位面积摩擦系数μf只能依据工程经验采用,变形阻力的定量化很困难,给设计带来不明确因素。4)在基坑开挖过程中,SMW工法围护结构变形受水位变化的影响比较大,设计时必须考虑周边地下水情况。六、SMW工法设计和施工中存在的问题2、施工中的常见问题：（1）水泥土固结不良。埋在地层中的杂物、有机质土、粘土块等是致使水泥土固结不良的主要原因。由此所引起的水泥土强度降低对基坑稳定可能造成较大的影响。另外，在基坑开挖过程中，随着开挖深度的加深，SMW工法围护的内外压力差加大，基底以上的SMW工法水泥土暴露于空气中，强度很快可以达到设计指标，能够满足H型钢之间水泥土局部抗剪的要求。而基底下SMW工法的水泥土强度可能很低，不能够满足H型钢之间水泥土局部抗剪的要求，坑外的土体可能从H型钢之间流入基坑内，造成基坑隆起，基坑失稳。（2）漏水。漏水是发生在缺陷部位或者是裂纹部位，危害较大。（3）型钢拔出。基坑开挖所造成的SMW挡墙变形使型钢产生弯曲,加上减摩剂性能或施工质量等原因,都会致使H型钢的拔出存在困难,或拔出后较难重复使用,因此必须解决好型钢有效拔出问题。（4）SMW纵向刚性由芯材确保,但横向是由水泥土构成的一个整体,是一个易产生纵向裂纹的构造。为防止顶部变形差产生纵向裂纹,桩顶采用砼圈梁。（5）转角部位。在转角部位,由于墙的变形产生纵向裂缝,出现漏水的情形较多。（6）SMW工法应用于软土地区深基坑工程,施工中尚存在一些问题,如围护桩墙渗漏、变形过大、坑外地面沉降、型钢无法起拔,甚至基坑坍塌等,主要原因有:1)设计水泥土中水泥掺量不够,或者没有区别对待不同的土层。2)泥浆浆液的配合比不当,浆液浓度过小,H型钢易发生倾斜或移位;浓度过大,则型钢插入困难。3)水泥土搅拌过程中下沉或提升速度过快,造成搅拌不均匀。4)水泥土搅拌桩搭接厚度不够。5)水泥土搅拌桩或H型钢垂直度未达到设计要求。6)水泥土养护时间未到即进行开挖,强度不够。7)工法桩施工过程中出现间断,造成施工冷缝。8)基坑开挖时支撑设置不及时。9)H型钢表面减阻剂涂抹不均匀。10)型钢拔出后的空隙未及时回填。