1.前言
SMW是Soil Mixing Wall的縮寫，該工法1976年在日本問世，是日本一家中型企業(yè)--成辛工業(yè)株式會社所擁有和開發(fā)的一項專利，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于明挖隧道圍護結(jié)構(gòu)和深基坑止水帷幕。
該工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進行鉆掘，同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補強材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體；亦稱勁性水泥土攪拌樁法,將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來,使之成為同時具有擋土與抗?jié)B兩種功能的支護結(jié)構(gòu)的圍護墻。若只需抗?jié)B就可取消插入H型鋼或鋼板工藝，降低投資，加快施工進度。
SMW工法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機，其中鉆桿有用于粘性土及用于砂礫土和基巖之分，此外還研制了其他一些機型，用于城市高架橋下等施工，空間受限制的場合，或海底筑墻，或軟弱地基加固。
兩側(cè)鉆桿高壓噴漿，中間鉆桿空壓機噴氣，同時旋轉(zhuǎn)攪拌使得每幅水泥土體水泥含量更均勻。
2. 工法的主要特點及適用范圍
傳統(tǒng)的深層攪拌樁工法是采用傳統(tǒng)的雙軸攪拌鉆機，施工時水泥漿注入充填在原土間隙中，而新型三軸攪拌鉆機則在充填水泥漿時加入高壓空氣，同時鉆機對水泥土進行充分?jǐn)嚢�，并換出大量原狀土，由于采用的設(shè)備不同，新型的三軸鉆機成樁體強度及樁身均勻性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雙軸鉆機，樁體的垂直性、樁與樁的平行性和搭接型程度都十分良好，保證了優(yōu)良可靠的防水性能，同時也有利于型鋼的插入和回收。與目前經(jīng)常采用的地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁等施工方法相比主要有以下特性：
（1）對居民干擾小：施工時基本無噪音。
（2）對周圍環(huán)境影響�。菏┕げ粩_動鄰近土體，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。
（3）可靠性強：插入H型鋼或鋼板，有一定的復(fù)合結(jié)構(gòu)強度。
（4）擋水性強：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，可使水泥系強化劑與土得到充分?jǐn)嚢�，而且墻體全長無接縫，從而使它可比傳統(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。
（5）造價低：此項圍護工法一般都能通過一定施工措施回收H型鋼等抗彎材料降低施工成本，且廢土外運量遠(yuǎn)比其他工法為少；一般臺班價格，大致在7000元左右每臺班，按水泥含量25%分析的綜合單價一般在220元/米左右。
（6）施工進度快：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70～80m2。
（7）多用途（能適應(yīng)各種地層）：可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土、Φ100以上卵石及單軸抗壓強度60MPa以下的巖層應(yīng)用。
（8）開挖深度大：可成墻厚度550～1300mm,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；一般作為深度小于15米的基坑圍護結(jié)構(gòu)。
（9）缺點：對場地要求較高，平整場地，自帶鋼板，一臺小勾機配合，場地寬度一般至少需要15米左右。
3. SMW工法施工順序
（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(biāo)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。
三軸攪拌樁的搭接以及成形攪拌樁的垂直度補正是依靠攪拌樁單孔重復(fù)套鉆來實現(xiàn)的，以確保攪拌樁的隔水帷幕作用。三軸攪拌樁一般采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪式施工，但在特殊情況下（例如攪拌樁成轉(zhuǎn)角施工或施工間斷）也可采用單側(cè)擠壓式施工。
三軸攪拌樁攪拌下鉆時噴漿、下鉆平均速度控制在1m/min,在穿越第4、6、7層粉砂層時按照不大于0.8m/min的速度攪拌至設(shè)計深度后，靜止噴漿20秒后開始復(fù)攪，按照不大于1m/min的速度提升5m后下沉，到樁底后攪拌提升至樁頂，提升速度不大于1.2m/min。
4. 設(shè)計要求
（1）型鋼采用熱軋H型鋼，H型鋼規(guī)格488×300×11×18（HM）現(xiàn)場700X300X13X24，型鋼上端露出冠梁500mm。當(dāng)型鋼焊接接長時，應(yīng)采用坡口等強焊接，焊縫質(zhì)量等級不應(yīng)低于二級。單根型鋼中焊接接頭不超過2個，焊接接頭位置不宜設(shè)在支撐位置或開挖面附近等型鋼受力較大處；相鄰型鋼接頭豎向位置應(yīng)相互錯開，錯開距離不小于1.0m。
（2）樁體與內(nèi)插型鋼的垂直度都不應(yīng)大于1/200，型鋼頂標(biāo)高允許偏差±50mm；型鋼平面位置允許偏差：平行于基坑邊線50mm，垂直于基坑邊線10mm；型鋼轉(zhuǎn)角允許偏差3°。
（3）型鋼宜在樁體施工結(jié)束后30min內(nèi)插入，插入前應(yīng)檢查其平整度和接頭焊縫質(zhì)量。
（4）在型鋼表面涂抹減摩劑前，必須清除表面鐵銹或灰塵，涂抹厚度大于1mm，并涂抹均勻，以確保減摩劑層的粘結(jié)質(zhì)量。
（5）三軸攪拌樁，樁徑Φ850mm，軸距600mm，相鄰樁咬合250mm，宜采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻量不小于土的天然質(zhì)量的30%，水泥中可摻入水泥質(zhì)量10%膨潤土。攪拌樁水泥漿液水灰比1.0，水泥土28天無側(cè)限抗壓強度不應(yīng)小于1.0MPa。
（6）三軸攪拌樁攪拌下鉆時噴漿、下鉆平均速度控制在1m/min,在穿越第4、6、7層粉砂層時按照不大于0.8m/min的速度攪拌至設(shè)計深度后，靜止噴漿20秒后開始復(fù)攪，按照不大于1m/min的速度提升5m后下沉，到樁底后攪拌提升至樁頂，提升速度不大于1.2m/min。
（7）液漿泵送量應(yīng)與攪拌下沉或提升速度相匹配，保證攪拌樁中水泥參量的均勻性。
（8）因擱置時間過長產(chǎn)生初凝的漿液，應(yīng)作為為廢料處理，嚴(yán)禁使用。
5. 施工中常見的問題及對策
（1）施工場地松軟樁機行走不穩(wěn)，或?qū)Р坶_挖較深而溝壁不穩(wěn)導(dǎo)致攪拌樁機傾斜，影響攪拌樁垂直度；要認(rèn)真做好“三通一平”和圍護樁的定位測量工作，確保鉆機的行走路線和地表的堅實度。
（2）有較多的地下障礙物無法施工；導(dǎo)槽沿線的地下障礙物必須清理干凈，有必要時進行換填，當(dāng)障礙物清理范圍和換填范圍較大時，應(yīng)出具專項施工方案，同時調(diào)整SMW樁的施工參數(shù)，以確保樁體的施工質(zhì)量和施工安全。
（3）在土性為中密以上的沙層中施工，若攪拌樁長度超過18m的極易發(fā)生埋鉆事故，而且鋼樁憑自重不能插到設(shè)計深度；在厚度較大且中密的粉細(xì)砂層中施工之前，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗適當(dāng)調(diào)整鉆機和注漿泵型號做到動力足夠、注漿壓力高、動力頭分級啟動，必要時調(diào)整空壓機型號、鉆桿螺旋片形式及鉆頭型號，在不影響樁體強度的前提下，適當(dāng)摻入占水泥用量2%-5%的優(yōu)質(zhì)膨潤土，快鉆慢拔，基本上能避免埋鉆事故發(fā)生。
（4）單型鋼加工的垂直度較難控制，容易變形；根型鋼無法滿足時需要現(xiàn)場拼裝，因此現(xiàn)場需要澆注（加工）固定的臺座，配備專職焊工和吊機，控型鋼接頭焊接質(zhì)量，確保型鋼成型質(zhì)量。
（5）停機、停電機械故障處理方法及措施：發(fā)生意外停機事件，將鉆桿提高100cm，重新攪拌，防止出現(xiàn)斷樁或夾層現(xiàn)象，若兩樁咬合超過24小時，則第二根樁采用增加20%漿量，或采用加樁。當(dāng)H型鋼不能完全靠自重完全下插到位時，采用挖掘機進行送壓或采用振動錘振動下沉使型鋼插到設(shè)計標(biāo)高。當(dāng)上述方案失敗時，割除露出地面部分的型鋼，在外側(cè)加一幅水泥土攪拌樁，加插型鋼作強度補償。在長時間停工后恢復(fù)施工時，應(yīng)在外側(cè)加作一幅單排水泥土攪拌樁，以防止內(nèi)檔因時間過長造成新老攪拌樁接觸面的縫隙漏水。
（6）滲漏水處理方法及措施：開挖階段，一旦發(fā)現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)有漏點，及時進行封堵。A、引流管：在基坑滲水點插引流管，在引流管周圍用速凝防水水泥砂漿封堵，待水泥砂漿到達強度后，再將引流管打結(jié)。B、雙液注漿：1)配制化學(xué)漿液。2)將配制拌合好的化學(xué)漿和水泥漿送入貯漿桶內(nèi)備用。3)注漿時啟動注漿泵，通過2臺注漿泵2條管路同時接上Y型接頭從H口混合注入孔底被加固的土體部位。4)注漿過程中應(yīng)盡可能控制流量和壓力，防止?jié){液流失。建議施工參數(shù)為注漿壓力：0.3—0.8Mpa；注漿流量：25—35L／min；注漿量：0.375 m3／延米；漿液配比，A液：水：水泥：膨潤土：外摻劑＝0.7：1：0.03：0.03（水泥選用普通硅酸鹽水泥標(biāo)號為425＃），B液：水玻璃選用波寬度為35—40°bl
A液：B液＝1：1；初凝時間45秒；凝固強度3—4 Mpa／2h。
6．現(xiàn)場質(zhì)量控制
(1)水泥用量計算:按設(shè)計要求水泥參量25%，膨潤土參量10%;公式T=SXdXrX25%;
T——每幅樁水泥用量；S——單幅樁截面積；d——樁長度；r——天然土平均重度；首幅樁水泥用量15.74t膨潤土用量1.57t;單幅樁水泥用量10.50t膨潤土用量1.05t。
（2）水灰比控制：對后臺工人專門交底，控制水灰比1:1，每幅樁拌制11桶水泥漿，其中10桶1000kg水泥兌1000kg水，1桶500kg水泥兌500kg水，并將相應(yīng)參數(shù)貼于操作室內(nèi)；要求施工隊伍安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)督前臺、后臺工人操作，施工員全程監(jiān)督，技術(shù)部門每天每臺三軸攪拌機械抽查不低于8次，發(fā)現(xiàn)一次問題立即責(zé)令該幅樁按未施工復(fù)打并給予嚴(yán)格處罰。
（3）控制注漿壓力：嚴(yán)格按照首兩幅樁試樁時取用的注漿壓力，不擅自調(diào)整；注漿泵應(yīng)保證其實際流量與攪拌機的噴漿鉆進下沉或噴漿提升速度相匹配，使水泥摻量在水泥土樁中均勻分配。在實際施工中噴漿壓力大小應(yīng)根據(jù)土質(zhì)特性來控制，�？刂圃�0.8MPa-1.0MPa。（我們現(xiàn)場的各階段注漿壓力根據(jù)前兩幅樁試樁確定）
（4）控制鉆桿提升速度：攪拌下沉速度控制在0.5m/min-1m/min,提升速度控制在1m/min-2m/min,并保持勻速下沉或提升；將計算所得水泥用量每幅樁10.5t分為11桶拌制，其中10桶按水泥1000kg兌1000kg水，1桶按500kg水泥兌500kg水，每幅樁下沉（包括復(fù)攪下沉）用光5桶，提升（包括復(fù)攪提升）用光5桶，1桶（500kg水泥兌500kg水）用于樁底停轉(zhuǎn)加固；控制分包水泥進場數(shù)量，定期根據(jù)樁幅總數(shù)進行復(fù)核；要求施工隊伍安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)督前臺、后臺工人操作，施工員全程監(jiān)督，技術(shù)部門每天每臺三軸攪拌機械抽查不低于8次，發(fā)現(xiàn)一次問題立即責(zé)令該幅樁按未施工復(fù)打并給予嚴(yán)格處罰。
（5）樁位控制：施工前放線定位樁位點，鉆機就位后鋼尺、線錘、一米 線定準(zhǔn)樁位；
（6）垂直度控制：鉆機就樁位定位后，鉆桿自帶線錘調(diào)整垂直度。
（7）型鋼頂標(biāo)高控制：首根型鋼插入，用經(jīng)緯儀定位樁頂標(biāo)高，并采用吊筋方式進行固定，而后施工過程中用鉆機將型鋼壓入同上一根頂標(biāo)高。
（8）型鋼型芯轉(zhuǎn)角控制：型鋼定位導(dǎo)向架和豎向定位的懸掛構(gòu)件控制型鋼型芯轉(zhuǎn)角不大于3°。
（9）攪拌下沉和提升速度一定要均勻，遇到障礙物要減速慢行防止設(shè)備損壞。
（10）采用信息法施工，后臺和樁機要密切聯(lián)系配合，保證工序的連續(xù)性和完整性。
7. 施工質(zhì)量保證措施
（1）確保樁身強度和均勻性要求做到：嚴(yán)格控制每桶攪拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取總量控制；土體應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁瑖?yán)格控制鉆孔下沉、提升速度，使原狀土充分破碎有利于水泥漿與土均勻拌和；漿液不能發(fā)生離析，水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作，為防止灰漿離析，放漿前必須攪拌3min（放水泥時開始計時）再倒入存漿桶；壓漿階段輸漿管道不能堵塞，不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，全樁須注漿均勻，不得發(fā)生土漿夾心層；發(fā)現(xiàn)管道堵塞，應(yīng)立即停泵處理。待處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具上提和下沉1.0m后方能繼續(xù)注漿，等10～20秒恢復(fù)向上提升攪拌，以防斷樁發(fā)生。
（2）插入H型鋼質(zhì)量保證措施：型鋼到場需得到監(jiān)理單位確認(rèn)，待監(jiān)理檢查型鋼的平整度、焊接質(zhì)量，認(rèn)為質(zhì)量符合施工要求后，進行下插H型鋼施工；型鋼進場要逐根吊放，型鋼底部墊枕木以減少型鋼的變形，下插H型鋼前要檢查型鋼的平整度，確保型鋼順利下插；型鋼插入前必須將型鋼的定位設(shè)備準(zhǔn)確固定，并校核其水平；型鋼吊起后用經(jīng)緯儀調(diào)整型鋼的垂直度，達到垂直度要求后下插H型鋼，利用水準(zhǔn)儀或其他可靠措施控制H型鋼的頂標(biāo)高，保證H型鋼的插入深度。
8. 施工參數(shù)
通過試樁確定注漿壓力、氣壓、下沉與提升速度、漿液流量、水泥摻量：注漿壓力0.5～0.8Mpa、氣壓為0.5～0.6Mpa、下沉速度0.22m/min、提升速度0.88m/min、漿液流量460L/min。
9. 施工組織
后臺水泥攪拌班組５人、SMW工法鉆機操作２人、型鋼焊接及吊裝班組８人、涂刷減摩劑４人、跟班作業(yè)技術(shù)人員２人。
工效：粘土層成樁400m3/ｄ.臺, 水泥用量180噸（水泥摻量為25%、土容重取1.8噸）,中密砂層中成樁300m3/ｄ.臺。
10.成本分析（綜合單價）
每立方水泥土分包價為人工與機械費100元（折合1m為140元）+水泥費（260元/噸）+型鋼費用（含型鋼運費200元/噸、焊接、吊裝、插拔等1100元/噸、租金8元/噸．天）。LT系列減摩涂料呈現(xiàn)黑褐色膏狀固體，用量為1kg/m2，軟化點不小于55°，與A3鋼粘結(jié)強度大于0.7Mpa。例如：水泥土攪拌樁樁徑為φ850mm，間距為600mm，樁間搭接250mm，設(shè)計要求采取重疊搭接施工，采用32.5級A型礦渣硅酸鹽水泥，水泥摻量為25%；水泥土攪拌樁垂直偏差<1%，攪拌樁樁位偏差<5㎝；大致在7000元左右每臺班，綜合單價一般在220元/米左右。
