1.前言
該工法是以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)向一定深度進(jìn)行鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無(wú)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(lái),使之成為同時(shí)具有擋土與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)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(jìn)度。
SMW工法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機(jī)，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(jī)型，用于城市高架橋下等施工，空間受限制的場(chǎng)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(jī)噴氣，同時(shí)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(diǎn)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(jī)，施工時(shí)水泥漿注入充填在原土間隙中，而新型三軸攪拌鉆機(jī)則在充填水泥漿時(shí)加入高壓空氣，同時(shí)鉆機(jī)對(duì)水泥土進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁Q出大量原狀土，由于采用的設(shè)備不同，新型的三軸鉆機(jī)成樁體強(qiáng)度及樁身均勻性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雙軸鉆機(jī)，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(shí)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(duì)居民干擾�。菏┕r(shí)基本無(wú)噪音。
（2）對(duì)周圍環(huán)境影響�。菏┕げ粩_動(dòng)鄰近土體，不會(huì)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(qiáng)：插入H型鋼或鋼板，有一定的復(fù)合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
（4）擋水性強(qiáng)：鉆桿具有螺旋推進(jìn)翼與攪拌翼相間設(shè)置的特點(diǎn)，隨著鉆掘和攪拌反復(fù)進(jìn)行，可使水泥系強(qiáng)化劑與土得到充分?jǐn)嚢�，而且墻體全長(zhǎng)無(wú)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(dá)10-7cm/s。
（5）造價(jià)低：此項(xiàng)圍護(hù)工法一般都能通過(guò)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(yùn)量遠(yuǎn)比其他工法為少；一般臺(tái)班價(jià)格，大致在7000元左右每臺(tái)班，按水泥含量25%分析的綜合單價(jià)一般在220元/米左右。
（6）施工進(jìn)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(tái)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(qiáng)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(hù)結(jié)構(gòu)。
（9）缺點(diǎn)：對(duì)場(chǎng)地要求較高，平整場(chǎng)地，自帶鋼板，一臺(tái)小勾機(jī)配合，場(chǎng)地寬度一般至少需要15米左右。
3. 設(shè)備組成、分類及性能指標(biāo)
4. 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(shí)攪拌。（5）置放應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材（H型鋼）（6）固定應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)正是依靠攪拌樁單孔重復(fù)套鉆來(lái)實(shí)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(shí)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(shí)按照不大于0.8m/min的速度攪拌至設(shè)計(jì)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。
5. 設(shè)計(jì)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(chǎng)700X300X13X24，型鋼上端露出冠梁500mm。當(dāng)型鋼焊接接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)采用坡口等強(qiáng)焊接，焊縫質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。單根型鋼中焊接接頭不超過(guò)2個(gè)，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(cuò)開，錯(cuò)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(rùn)土。攪拌樁水泥漿液水灰比1.0，水泥土28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于1.0MPa。
（6）三軸攪拌樁攪拌下鉆時(shí)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(shí)按照不大于0.8m/min的速度攪拌至設(shè)計(jì)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生初凝的漿液，應(yīng)作為為廢料處理，嚴(yán)禁使用。
6. 施工中常見的問(wèn)題及對(duì)策
（1）施工場(chǎng)地松軟樁機(jī)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(jī)傾斜，影響攪拌樁垂直度；要認(rèn)真做好“三通一平”和圍護(hù)樁的定位測(cè)量工作，確保鉆機(jī)的行走路線和地表的堅(jiān)實(shí)度。
（2）有較多的地下障礙物無(wú)法施工；導(dǎo)槽沿線的地下障礙物必須清理干凈，有必要時(shí)進(jìn)行換填，當(dāng)障礙物清理范圍和換填范圍較大時(shí)，應(yīng)出具專項(xiàng)施工方案，同時(shí)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(zhǎng)度超過(guò)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(jì)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(yàn)適當(dāng)調(diào)整鉆機(jī)和注漿泵型號(hào)做到動(dòng)力足夠、注漿壓力高、動(dòng)力頭分級(jí)啟動(dòng)，必要時(shí)調(diào)整空壓機(jī)型號(hào)、鉆桿螺旋片形式及鉆頭型號(hào)，在不影響樁體強(qiáng)度的前提下，適當(dāng)摻入占水泥用量2%-5%的優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)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(wú)法滿足時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)拼裝，因此現(xiàn)場(chǎng)需要澆注（加工）固定的臺(tái)座，配備專職焊工和吊機(jī)，控型鋼接頭焊接質(zhì)量，確保型鋼成型質(zhì)量。
（5）停機(jī)、停電機(jī)械故障處理方法及措施：發(fā)生意外停機(jī)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(guò)24小時(shí)，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(shí)，采用挖掘機(jī)進(jìn)行送壓或采用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉使型鋼插到設(shè)計(jì)標(biāo)高。當(dāng)上述方案失敗時(shí)，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(qiáng)度補(bǔ)償。在長(zhǎng)時(shí)間停工后恢復(fù)施工時(shí)，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(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(hù)結(jié)構(gòu)有漏點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行封堵。A、引流管：在基坑滲水點(diǎn)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(dá)強(qiáng)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(shí)啟動(dòng)注漿泵，通過(guò)2臺(tái)注漿泵2條管路同時(shí)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(guò)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(rùn)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(hào)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(shí)間45秒；凝固強(qiáng)度3—4 Mpa／2h。
7．現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制
(1)水泥用量計(jì)算:按設(shè)計(jì)要求水泥參量25%，膨潤(rùn)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(zhǎng)度；r——天然土平均重度；首幅樁水泥用量15.74t膨潤(rùn)土用量1.57t;單幅樁水泥用量10.50t膨潤(rùn)土用量1.05t。
（2）水灰比控制：對(duì)后臺(tái)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(duì)伍安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)督前臺(tái)、后臺(tái)工人操作，施工員全程監(jiān)督，技術(shù)部門每天每臺(tái)三軸攪拌機(jī)械抽查不低于8次，發(fā)現(xiàn)一次問(wèn)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(shí)取用的注漿壓力，不擅自調(diào)整；注漿泵應(yīng)保證其實(shí)際流量與攪拌機(jī)的噴漿鉆進(jìn)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(shí)際施工中噴漿壓力大小應(yīng)根據(jù)土質(zhì)特性來(lái)控制，�？刂圃�0.8MPa-1.0MPa。（我們現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(jìn)場(chǎng)數(shù)量，定期根據(jù)樁幅總數(shù)進(jìn)行復(fù)核；要求施工隊(duì)伍安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)督前臺(tái)、后臺(tái)工人操作，施工員全程監(jiān)督，技術(shù)部門每天每臺(tái)三軸攪拌機(jī)械抽查不低于8次，發(fā)現(xiàn)一次問(wèn)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(diǎn)，鉆機(jī)就位后鋼尺、線錘、一米 線定準(zhǔn)樁位；
（6）垂直度控制：鉆機(jī)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(jìn)行固定，而后施工過(guò)程中用鉆機(jī)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(tái)和樁機(jī)要密切聯(lián)系配合，保證工序的連續(xù)性和完整性。
8. 施工質(zhì)量保證措施
（1）確保樁身強(qiáng)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�，�?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(shí)開始計(jì)時(shí)）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(chǎng)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(jìn)行下插H型鋼施工；型鋼進(jìn)場(chǎng)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(dá)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。
9. 施工參數(shù)
通過(guò)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。
10. 施工組織
后臺(tái)水泥攪拌班組５人、SMW工法鉆機(jī)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(tái), 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(tái)。
11.成本分析（綜合單價(jià)）
每立方水泥土分包價(jià)為人工與機(jī)械費(fèi)100元（折合1m為140元）+水泥費(fèi)（260元/噸）+型鋼費(fèi)用（含型鋼運(yùn)費(fèi)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(diǎn)不小于55°，與A3鋼粘結(jié)強(qiáng)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(jì)要求采取重疊搭接施工，采用32.5級(jí)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(tái)班，綜合單價(jià)一般在220元/米左右。
