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[摘 要]深基坑支护设计，不仅要保证基坑内的正常作业，而且要防止基坑及坑外土体移动，确保基坑附近建筑物、道路、管线的正常使用。在众多围护方法中，SMW工法以其适用性强、围护成本低、施工周期短而倍受关注。本文结合工程实践，对大直径SMW工法在软土地基深基坑支护中的应用进行一些探讨。
[关键词]SMW工法；深基坑；围护；软土
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0160-01
1 前言
SMW（Soil Mixing Wal1）工法围护体系是一种新型的基坑支护技术，也称劲性水泥土搅拌法。其法是利用搅拌设备就地切削土体，然后按一定比例注入水泥浆，形成均质水泥土挡墙，并在挡墙内按一定布距及深度插入型钢或其它劲性材料，形成一种劲性水泥土搅拌桩复合结构。SMW 工法与其它围护形式相比，具有施工周期短、对周边环境影响小、无污染、抗渗性好等特点，加上H型钢可以回收，因而成本相对较低，近年来已在基坑工程中大量使用，是较为成熟的施工工艺。
目前SMW工法较多应用于开挖深度小于10m的基坑，采用的多是搅拌桩内插相应型钢或搅拌桩内插相应型钢。而对于大于10 m的深基坑，上述常用尺寸的工法搅拌桩往往因刚度不够无法满足变形要求，只能采用其它造价较高的地下连续墙或灌注桩。本文探讨了大直径SMW 工法的施工的关键技术问题，为其在软土地区深基坑工程中的推广应用积累经验。
2 SMW工法介绍
SMW工法是日本一家中型企业——成辛工业株式会社所拥有和开发的一项专利。该工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌。在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。
SMW工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机，其中钻杆有用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分，此外还研制了其他一些机型，用于城市高架桥下等施工，空间受限制的场合，或海底筑墙，或软弱地基加固。
SMW工法施工顺序如下：①导沟开挖：确定是否有障碍物及做泥水沟。②置放导轨。③设定施工标志。④SMw钻拌：钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌。⑤置放应力补强材（型钢）。⑥固定应力补强材。⑦施工完成SMW。
SMW工法的主要特点：①施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。②钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，从而可比传统的连续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数K可达10～7cm/s。③可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、中100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用。④可成墙厚度550～1300mm，常用厚度600mm；成墙最大深度目前为65m，视地质条件尚可施工至更深。⑤所需工期较其他工法为短，在一般地质条件下，每一台班可成墙70～80m。⑥废土外运量远比他工法少。
3 施工工艺及流程
根据设计要求及施工要求，首先选择施工机具，尤其是选择适合各土层的钻具，然后确定成墙顺序及施工工艺流程。SMW工法地下连续墙的施工工序如下：拆除障碍物，护养邻近地层一挖沟一设置导轨一sMw的造成一插入芯材一泥土处理一sMw的硬化一设置顶部锁口梁。
（1）搅拌桩制作：采用进口三轴搅拌桩机施工，水泥土掺入比20%，32.5普通硅酸盐水泥。施工中特别注意控制垂直度，垂直偏差不大于1/150，以保证型钢顺利地插打起拔。搅拌桩施工时主要控制水泥浆水灰比、浆液泵送时间、搅拌下沉及提升时间、且应连续作业。钻机在钻孔和提升全过程中、保持螺杆匀速转动，匀速提升，使水泥土在初凝前达到充分搅拌，保证成桩质量。
（2）H型钢的制作及插入：除根据受力需要确定型钢截面外，很重要的是保证型钢与水泥搅拌桩的共同工作。本工程采用HS00×200×10×16型钢，型钢制作必须贴角满焊，其表面平整度在1%以内，故打入前须经过除锈平整处理，不得发生弯曲或平面扭曲变形。回收的H型钢必须经调整校正后方可投入使用，并在干燥条件下涂抹减摩剂。型钢宜插在搅拌桩靠近基坑一侧，并应在搅拌桩施工完毕3h内即水泥土初凝前插入，其左右误差不得大于3o舢。尽量利用型钢自重下插至设计标高，若无法到位，再采用振动锤开启振动头压至设计标高。整个插入过程必须用经纬仪双向监测，以保证其垂直度。
（3）支撑系统：采用双拼H200×300×10×14型钢支撑，顶撑和角撑结合布置。在SMW桩顶设置钢筋混凝土压顶梁兼围檩。整个支撑系统的整体刚度好，造价经济，且安装拆除都较为方便快捷。安装钢支撑时需预加印%的设计轴力，以减少支撑变形。要求采用二只千斤顶同时施加，可防止产生偏心荷载。制作搅拌桩顶的围檩前，用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离，以利H型钢的拔出。
（4）土体开挖：土体分层开挖，开挖时必须编制土方开挖专项施工方案，挖土时严格按施工顺序和允许开挖深度进行，严禁超标挖土和无序挖土。第一步开挖围檩、支撑沟槽，浇注围檩、安装钢支撑。第二步分层挖至设计标高以上300mm，人工修平至设计标高。土方开挖时，严禁先挖后撑，开挖至最下一层土方时，随挖随浇垫层。挖土机械不得直接压在支撑上进行作业，不得碰撞支撑杆件。在开挖到设计深度后，立即进行底板和侧壁的浇筑。
（5）型钢回收：当地下室外墙和顶板达到80%设计强度，且回填好围护墙与地下室之间的土体后，即可拔除H型钢。型钢回收时，采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶部，使其松动，然后采用振动锤利用振动方式或采用卷扬机将H型钢拔出，注意在拔起时应保证垂直度，同时连续作业，并注浆充填空隙。
4 围护监测
随着开挖深度增加，基坑围护体系和周围土体必然会产生一定的变位，其中侧向变位的大小和发展趋势是主要的控制指标之一。本基坑主要监测内容为深层土体水平位移和支撑内力监测，共埋设6根测斜管和6组钢筋应力计。对相邻建筑物和管线的状况也进行了监测。监测由专业人员进行，并及时将监测资料反馈施工方，以便及时分析处理。预警值为周边最大水平位移30mm，连续3d位移速率大于3mm/d。
5 结语
SMW工法尽管在软土地区有着广泛应用，但到目前为止，我国还没有可依据的完整的相关设计规范，设计过程只能参照有关资料和板式挡土墙的设计方法，理论上缺乏统一性；同时，水泥土与型钢组合构件受力机理尚不十分明确尤其是减摩剂的采用使这种关系变得更加复杂，这都给设计与施工带来一定难度。为确保大直径SMW工法质量并充分发挥其优势提供参考，通过该工程实践，得出以下几点结论。
（1）尽快完善和规范SMW工法的设计和施工规范。基坑设计时，必须充分验证型钢强度、基坑变形及各种稳定性系数；施工方面，确保插桩时桩身垂直度和平面位置，以及控制好桩顶标高是该工法折施工关键。
（2）新型的型钢减摩涂料的研制势在必行，只有及时有效的起拨回收，才能真正体现大直径SMW的经济效益。
（3）深度大于10m的軟土深基坑，在工程规模不太大，工期较短的情况下，相比钻孔灌注桩+止水搅拌桩围护体系和地下连续墙围护体系，大直径SMW工法有明显的经济优势，值得推广应用。
[关键词]SMW工法；深基坑；围护；软土
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0160-01
1 前言
SMW（Soil Mixing Wal1）工法围护体系是一种新型的基坑支护技术，也称劲性水泥土搅拌法。其法是利用搅拌设备就地切削土体，然后按一定比例注入水泥浆，形成均质水泥土挡墙，并在挡墙内按一定布距及深度插入型钢或其它劲性材料，形成一种劲性水泥土搅拌桩复合结构。SMW 工法与其它围护形式相比，具有施工周期短、对周边环境影响小、无污染、抗渗性好等特点，加上H型钢可以回收，因而成本相对较低，近年来已在基坑工程中大量使用，是较为成熟的施工工艺。
目前SMW工法较多应用于开挖深度小于10m的基坑，采用的多是搅拌桩内插相应型钢或搅拌桩内插相应型钢。而对于大于10 m的深基坑，上述常用尺寸的工法搅拌桩往往因刚度不够无法满足变形要求，只能采用其它造价较高的地下连续墙或灌注桩。本文探讨了大直径SMW 工法的施工的关键技术问题，为其在软土地区深基坑工程中的推广应用积累经验。
2 SMW工法介绍
SMW工法是日本一家中型企业——成辛工业株式会社所拥有和开发的一项专利。该工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌。在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。
SMW工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机，其中钻杆有用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分，此外还研制了其他一些机型，用于城市高架桥下等施工，空间受限制的场合，或海底筑墙，或软弱地基加固。
SMW工法施工顺序如下：①导沟开挖：确定是否有障碍物及做泥水沟。②置放导轨。③设定施工标志。④SMw钻拌：钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌。⑤置放应力补强材（型钢）。⑥固定应力补强材。⑦施工完成SMW。
SMW工法的主要特点：①施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。②钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，从而可比传统的连续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数K可达10～7cm/s。③可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、中100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用。④可成墙厚度550～1300mm，常用厚度600mm；成墙最大深度目前为65m，视地质条件尚可施工至更深。⑤所需工期较其他工法为短，在一般地质条件下，每一台班可成墙70～80m。⑥废土外运量远比他工法少。
3 施工工艺及流程
根据设计要求及施工要求，首先选择施工机具，尤其是选择适合各土层的钻具，然后确定成墙顺序及施工工艺流程。SMW工法地下连续墙的施工工序如下：拆除障碍物，护养邻近地层一挖沟一设置导轨一sMw的造成一插入芯材一泥土处理一sMw的硬化一设置顶部锁口梁。
（1）搅拌桩制作：采用进口三轴搅拌桩机施工，水泥土掺入比20%，32.5普通硅酸盐水泥。施工中特别注意控制垂直度，垂直偏差不大于1/150，以保证型钢顺利地插打起拔。搅拌桩施工时主要控制水泥浆水灰比、浆液泵送时间、搅拌下沉及提升时间、且应连续作业。钻机在钻孔和提升全过程中、保持螺杆匀速转动，匀速提升，使水泥土在初凝前达到充分搅拌，保证成桩质量。
（2）H型钢的制作及插入：除根据受力需要确定型钢截面外，很重要的是保证型钢与水泥搅拌桩的共同工作。本工程采用HS00×200×10×16型钢，型钢制作必须贴角满焊，其表面平整度在1%以内，故打入前须经过除锈平整处理，不得发生弯曲或平面扭曲变形。回收的H型钢必须经调整校正后方可投入使用，并在干燥条件下涂抹减摩剂。型钢宜插在搅拌桩靠近基坑一侧，并应在搅拌桩施工完毕3h内即水泥土初凝前插入，其左右误差不得大于3o舢。尽量利用型钢自重下插至设计标高，若无法到位，再采用振动锤开启振动头压至设计标高。整个插入过程必须用经纬仪双向监测，以保证其垂直度。
（3）支撑系统：采用双拼H200×300×10×14型钢支撑，顶撑和角撑结合布置。在SMW桩顶设置钢筋混凝土压顶梁兼围檩。整个支撑系统的整体刚度好，造价经济，且安装拆除都较为方便快捷。安装钢支撑时需预加印%的设计轴力，以减少支撑变形。要求采用二只千斤顶同时施加，可防止产生偏心荷载。制作搅拌桩顶的围檩前，用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离，以利H型钢的拔出。
（4）土体开挖：土体分层开挖，开挖时必须编制土方开挖专项施工方案，挖土时严格按施工顺序和允许开挖深度进行，严禁超标挖土和无序挖土。第一步开挖围檩、支撑沟槽，浇注围檩、安装钢支撑。第二步分层挖至设计标高以上300mm，人工修平至设计标高。土方开挖时，严禁先挖后撑，开挖至最下一层土方时，随挖随浇垫层。挖土机械不得直接压在支撑上进行作业，不得碰撞支撑杆件。在开挖到设计深度后，立即进行底板和侧壁的浇筑。
（5）型钢回收：当地下室外墙和顶板达到80%设计强度，且回填好围护墙与地下室之间的土体后，即可拔除H型钢。型钢回收时，采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶部，使其松动，然后采用振动锤利用振动方式或采用卷扬机将H型钢拔出，注意在拔起时应保证垂直度，同时连续作业，并注浆充填空隙。
4 围护监测
随着开挖深度增加，基坑围护体系和周围土体必然会产生一定的变位，其中侧向变位的大小和发展趋势是主要的控制指标之一。本基坑主要监测内容为深层土体水平位移和支撑内力监测，共埋设6根测斜管和6组钢筋应力计。对相邻建筑物和管线的状况也进行了监测。监测由专业人员进行，并及时将监测资料反馈施工方，以便及时分析处理。预警值为周边最大水平位移30mm，连续3d位移速率大于3mm/d。
5 结语
SMW工法尽管在软土地区有着广泛应用，但到目前为止，我国还没有可依据的完整的相关设计规范，设计过程只能参照有关资料和板式挡土墙的设计方法，理论上缺乏统一性；同时，水泥土与型钢组合构件受力机理尚不十分明确尤其是减摩剂的采用使这种关系变得更加复杂，这都给设计与施工带来一定难度。为确保大直径SMW工法质量并充分发挥其优势提供参考，通过该工程实践，得出以下几点结论。
（1）尽快完善和规范SMW工法的设计和施工规范。基坑设计时，必须充分验证型钢强度、基坑变形及各种稳定性系数；施工方面，确保插桩时桩身垂直度和平面位置，以及控制好桩顶标高是该工法折施工关键。
（2）新型的型钢减摩涂料的研制势在必行，只有及时有效的起拨回收，才能真正体现大直径SMW的经济效益。
（3）深度大于10m的軟土深基坑，在工程规模不太大，工期较短的情况下，相比钻孔灌注桩+止水搅拌桩围护体系和地下连续墙围护体系，大直径SMW工法有明显的经济优势，值得推广应用。