自密实高强高性能混凝土的研制与应用
一SMW工法桩简介
含义：型钢水泥土复合搅拌桩（SMW）支护是利用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，在各施工单位之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下连续墙体，该墙体可作为地下开挖基坑的档土和止水结构。
SMW工法适用范围：
1.它可用于粘性土、粉土、砂土、砂砾土、Φ100以上卵石及单轴抗压强度60MP以下的岩层应用。
2.一般作为深度小于15m的基坑围护结构。
二施工流程及设备简介
1施工准备
机械进场前对搅拌桩施工区域内地表淤泥、杂物进行清除及场地平整，加固做到地基坚实平整，保证SMW围护结构沿线道路平整、畅通，施工场地路基以能行走50t大吊车为准。施工前作好管线保护，清理障碍物，然后铺设导木，安装导轨，在导轨上安装底盘（底盘上下为钢板中间夹槽钢焊成），并临时固定，在底盘上搭设塔架。塔架拼装完成后利用塔架进行深层搅拌桩机吊装，同时安装灰浆制备系统包括工作平台、制浆设备及泵送设备、灰浆流动制备站。做好管线连接工作，最后进行机械调试。
（1）放线
根据设计图纸要求进行围护结构中线放样（根据设计要求，施工水平以及地层条件等，SMW桩中心应适当外放），并做好及临时标志。放样定位后用尺量复核，并设临时控制桩，填好技术复核单并验收。
（2）开挖沟槽
根据基坑围护控制线，采用挖掘机开挖导槽，并清除地下障碍物，要求中心线两侧宽各0.6m，深0.5～0.7m，在施工中随打随挖，保证钻机施工时涌土不外溢，挖出的余土和废浆液应及时处理，以保证现场文明施工要求。
（3）定位型钢放置
垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长约2.5m，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格300×300，长约8～20m，转角处H型钢采取与围护中心线成450角插入，H型钢定位采用型钢。
（4）桩机就位
用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度不大于1%。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要做到平稳、安全。桩机定位后，对桩位进行复核，偏差不得大于20mm。
（5）桩机垂直度校正
在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%以内。
2SMW成桩施工
（1）SMW搅拌机就位
桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。桩机应平稳、平正，并用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度，垂直度偏差不大于1/100。三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于20㎜。操作人员根据确定的位置严格控制钻机桩架的移动，确保钻孔轴心就位不偏，同时控制钻孔深度的达标，利用钻杆和桩架相对定位原理，在钻杆上划出钻孔深度的标尺线，严格控制下钻、提升速度和深度。
（2）成桩施工
三轴搅拌桩的搭接以及成形搅拌桩的垂直度补正是依靠搅拌桩单孔重复套钻来实现的，以确保搅拌桩的隔水帷幕作用。三轴搅拌桩一般采用跳槽式双孔全套复搅式施工，但在特殊情况下（例如搅拌桩成转角施工或施工间断）也可采用单侧挤压式施工，如图
（3）水泥浆液拌制
水泥浆液的水灰比宜控制在1.3～2.0（水灰比根据地层调整），桩体水泥参量宜控制在20%～25%，水泥可采用复合或普通硅酸盐水泥。
制备水泥浆：深层搅拌机预搅下沉的同时，按水灰比1.5拌制水泥浆液，搅拌桩采用普通硅酸盐水泥，每次投料后拌合时间不得少于3min，待压浆前将浆液倒入集料斗中。在水泥浆液中加0.5～1.0％高效减水剂，以减少水泥浆液在注浆过程中的堵塞现象。并掺入1～3％的膨润土，利用其保水性提高水泥土的变形能力，减少墙体开裂，提高SMW墙的抗渗性能很有效果。
（4）下钻与提升
（1）预搅下沉：根据设计要求和有关技术资料规定，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，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。
（2）喷浆、搅拌、提升：深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口，再严格按设计确定的提升速度边喷浆边提升深层搅拌机。
（3）重复搅拌
3型钢加工
1、H型钢制作：由于作为基坑围护支护结构部分的H型钢在基坑结构施工完成达到设计强度须全部拔出回收，所以进场的型钢不得有弯曲、局部破损、断裂等质量缺陷的型钢被使用。型钢焊接前须平整、固结型钢加工基座，然后将对接部位的型钢用氧焊破口焊接，焊接过程中需保证焊缝饱满、平整、不得夹渣，高出型钢面的部分须打磨掉。
2H型钢的减摩制作
H型钢的减摩，主要通过涂刷减摩剂实现，减摩剂用量为1kg/m2。减磨隔离剂涂刷时避免在雨雪天进行，涂刷须均匀，厚度不小于1mm。
3、H型钢的插入
H型钢就位后，通过桩机定位装置控制，靠型钢自重或借助一定的外力（送桩锤）将型钢插入搅拌桩内。型钢插入时须严格控制垂直度，被插入的型钢不得碰撞导槽两边的定位型钢。同时，不得频繁上下抽动，避免隔减磨离剂被磨掉。
4、H型钢的插入深度控制
根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差确定吊筋长度，在型钢两腹板外侧焊好吊筋（焊Φ12筋），误差控制在±5cm以内。
5、H型钢成型
用槽钢穿过吊筋搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。
4H型钢回收
1H型钢隔离措施：浇筑压顶圈梁（冠梁）时，H型钢挖出并清理干净露出部分H型钢表面的水泥土后，在扎圈梁（冠梁）钢筋前，埋设在圈梁中的H型钢部分腹板和翼板二侧必须先用泡沫塑料（厚度大于3mm）包裹。
2H型钢起拔：在施工前应进行型钢抗拔验算与拉拔试验，以确保型钢的顺利回收。待圈梁（冠梁）达到设计强度且地下主体结构施工完成后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁（冠梁）为反梁，起拔回收H型钢；起拔过程中始终用吊车吊提住顶出的H型钢，千斤顶逐段顶升将型钢拔出桩体。H型钢拔出见图。
3H型钢回收后注浆：注浆选用φ10mm钢管顺水泥土壁插入桩底，钢管采用焊接。注浆材料采用细砂掺加0.5～1.0％高效减水剂及3～7％膨润土，水灰比控制在0.7，通过高效减水剂及膨润土调整水泥砂浆的流动性。注浆时采用压力不小于1.0MPa的注浆泵。
施工要点：
（1）开机前必须探明和清除一切地下障碍物。
（2）采用标准水箱，按要求严格控制水灰比，水泥砂浆搅拌时间≥2-3min。
（3）每根桩需做7.07cm×7.07cm×7.07cm十块一组（3块）采用标养，28d后测定无侧限抗压强度，应达到设计强度。
（4）严格控制注浆量和提升速度，防止出现夹心层或断浆情况。
三现阶段应用及存在的问题
（1）“环球世界”商业大厦基坑
基坑开挖面积约3000㎡，开挖深度为8.65m，围护结构采用三排水泥土搅拌桩墙，搅拌桩直径700mm，搅拌桩的中心间距为500mm，内插型钢H800×400，翼缘和腹板厚度均为10mmH型钢长13.6m，间距1000mm。支撑体系采用一道钢筋混凝土支撑，坑内进行注浆加固。
（2）德隆大厦基坑
基坑开挖深度为5.5m，深坑7.10m，采用SMW工法三轴水泥土搅拌桩墙，搅拌桩直径为850mm，内插H700×300型钢，H型钢长15m、11m，中间距1200mm。支撑体系采用钢筋砼围檩（局部钢围檩）加一道H700×300钢支撑的方案。
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（3）上海南站基坑
地铁一号线上海南站改建工程，基坑开挖深度普遍为15m，局部坑深为17m，采用三轴SMW工法桩，H700×300×13×24mm型钢做围护结构，最大成桩深度为30m，且施工环境紧邻运营中的地铁线路，施工难度大。
现阶段存在的问题
设计方面：
（1）目前还没有一套完备的规范，只能参照有关规范或资料。
（2）水泥土与H型钢组合构件受力机理尚不十分明确。
（3）水泥土抗压抗剪强度设计值及H型钢与水泥土单位摩擦力只能依据工程经验取值。
施工方面：
（1）SMW围护结构在施工主体结构时需要职称倒替，因此会延长主体结构回筑时间，基坑变形也会因此增加，对环境控制不利。
（2）由于摩擦剂等原因，H型钢拔出存在困难，拔出后较难重复使用。
