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浅议SMW工法应用的技术管理及其经济与社会价值
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内容提示：常见的基坑围护形式有地下连续墙、组合排桩和SMW工法等几种。SMW工法以其经济、适用、环保等优势而越来越被广泛应用，本文就SMW工法引进与创新这一建筑施工技术创新的典型探讨新技术应用研究的重要性及其经济与社会价值。
摘 要：常见的基坑围护形式有地下连续墙、组合排桩和SMW工法等几种。SMW工法以其经济、适用、环保等优势而越来越被广泛应用，本文就SMW工法引进与创新这一建筑施工技术创新的典型探讨新技术应用研究的重要性及其经济与社会价值。（参考《建筑中文网》）
关键词：基坑维护 SMW工法 技术创新 技术管理
0 前言
SMW工法是我国建筑施工技术创新中的技术引进与创新的典型。二次世界大战后，地基处理施工方法得到了长足发展。继美国首先研制出水泥搅拌桩施工方法后，1971年经日本成幸株式会社改进，研制出多轴搅拌机，使得渗漏、流砂等问题得到极大程度的改观。因此应用该工法的工程逐渐增多，成为日本国内基坑围护的主要方法，约占地下围护结构的80%。该工法可适用于粘性土、砂性土以及砂砾石等地层中施工。1993年，SMW工法通过技术引进并创新在我国发展起来，并在上海静安寺“环球世界”商厦基坑围护中最先得到应用，目前该工法主要应用于我国东南沿海地区的软土深基坑围护中，并逐步向内地推广。
1 SMW工法的内容及特点
SMW（Soil-cement Mixed Wall）工法是基于深层搅拌桩施工方法发展起来的，它通过在相互搭接的水泥土搅拌桩内插入H型钢或其他种类的受拉材料，连续并排形成地下柱列式复合挡土围护结构，从而起到防渗、支护作用。
SMW工法作为开挖深度在6～10米的基坑围护形式，同地下连续墙、组合排桩（咬合式钻孔灌注桩或钻孔灌注桩 水泥搅拌桩隔水帷幕）等其他基坑围护形式相比，具有明显的工艺简单、造价低、节约资源、减少地下空间资源的污染以及工期短等优势，具有很大的潜在应用推广市场。
然而，目前由于没有SMW工法基坑的设计规范和施工技术规范，造成了SMW工法的施工质量参差不齐，差异很大，有些甚至影响了基坑的安全，造成了一些事故。为此，本文通过分析SMW工法本身施工应用存在的问题，探讨新技术的应用研究的必要性及其经济与社会价值。
2 SMW工法应用存在的典型技术管理问题
2.1 忽视水泥土强度对基坑施工的影响
SMW工法中水泥土强度低对基坑失稳可能造成的影响：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，挖到基底时达到最大，随着开挖的进行，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工法的水泥土强度根据试验数据推断可能很低，不能够满足H型钢之间水泥土局部抗剪的要求，在巨大的内外压力差下，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。我们认为不排除这是SMW工法围护基坑失稳的一种可能，特别是在上海基坑开挖10米左右时，基底下土层一般为③3灰色淤泥质粉质粘土和④1灰色淤泥质粘土，该土层被动区土压力值非常低，而且该土层中具有明显的触变流动性。这也是SMW工法围护桩外土体通过H型钢之间流入基坑内的重要因素。因此必须对基坑内该土层进行加固，改变其土体物理力学性能，提高被动区土压力。
然而，SMW工法理论上通常认为：水土侧压力全部由型钢单独承担，水泥土桩的作用在于抗渗止水。所以设计中受力计算一般仅考虑由H型钢独立承受作用在围护体上的力，水泥土搅拌桩体仅作为一种安全储备加以考虑。因此造成许多工程管理人员、技术人员忽视了SMW工法中水泥土强度的重要性，甚至以此为借口推脱施工中水泥土强度达不到设计指标的问题。
2.2 忽视基坑坑底加固
目前一些业主、设计单位为了降低造价，减少了对坑底加固的设计措施，施工经验证明：采用坑底土体加固措施对采用SMW工法围护形式的基坑安全非常重要，可以起到暗撑的作用，为降低造价可采用裙边加固加抽条加固的方式。其中裙边加固对提高SMW工法整体性稳定意义很大，同时提高了基坑内侧被动区土体的抗侧压能力，对确保基坑的整体稳定和绝对安全作用重大。但目前实际施工中，地基加固的施工质量差异很大，造成较多地基加固达不到设计要求，效果不明显，因此必须加强地基加固施工作业队伍的市场准入管理和加强现场施工过程控制，确保地基加固效果的实现，提高基坑的整体稳定性。
2.3 SMW工法支护体系的设计与施工问题
（1）SMW工法支护体系的设计问题
根据以往的基坑施工经验，支护体系中支撑的设计至关重要，特别是首道支撑形式的选择。首道采用钢筋混凝土支撑能有效地控制基坑变形，对基坑施工的安全性能起到重大作用。最近在一些SMW工法作为围护形式的支护体系的设计中，已经有一些基坑围护的第一道支撑采用了钢筋混凝土支撑，例如：上海市轨道交通9号线虹梅路站（R409B标）工程、上海中环线五角场立交工程。
（2）开挖过程中支撑体系施工控制问题
在支撑体系中，围檩的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大，但目前普遍存在对型钢围檩制作不规范、认识不足的现象，造成了一些因围檩失稳引起的基坑事故。因此设计、施工单位都必须高度重视这个问题。
3 SMW工法技术管理问题的对策
3.1 从技术和管理两方面提高SMW工法的水泥土强度
3.1.1 SMW工法水泥土强度低的原因分析
从目前SMW工法施工中水泥土强度来看：在SMW工法设计图纸中设计会提出如下设计要求，SMW工法中水泥土28天无侧限抗压强度不小于1.2MPa。但是在实际施工中，通过采用钻孔取芯进行水泥土强度试验证明：普遍地远远达不到1.2MPa的设计要求，而且水泥土强度的离散性很大，同时呈现随深度增加强度递减的规律。某工程水泥土强度试验数据显示：最大0.10MPa，最小0.03MPa，甚至低于相应土层的土体强度。但SMW工法水泥土强度还有一个重要现象：埋在地下时，强度形成非常慢，而一旦随着基坑的开挖暴露于空气中，强度上升非常快，基本三天可以达到设计指标。
在水泥制品中，在能够满足水泥水化反应和施工可行性的前提下，水灰比越低，强度越高，因此选择低水灰比的方案是一个施工原则。
目前SMW工法施工时水泥浆液的水灰比一般为：1.5:1～2:1，主要考虑搅拌后的水泥土中的含水量不能太小，以便H型钢可以靠自重下沉到位。作者认为这么高的水灰比存在两点问题：第一，如此高的水灰比，势必造成水泥土强度较低；第二，在水泥土中水泥掺量一定的前提下，越高的水灰比，势必造成水泥浆液灌注量的增加，同时造成产生更多的水泥土浆液溢出，增加外溢水泥土处理成本。
根据资料显示，日本公司在施工时，水灰比W/C为0.3~0.8，根据工程类别及土性选择使用，而且目前日本有的水泥土强度已达到了3~5MPa。
综上所述，降低水泥浆液中水灰比是提高SMW工法中水泥土强度的一个重要因素。
3.1.2 提高水泥土强度的对策
（1）技术手段：在采用辅助措施，能解决H型钢下沉到位的前提下，尽可能采用较低的水灰比，例如：采用振动锤辅助H型钢下沉。其次还可在水泥浆液中掺加一些外掺剂，例如膨润土等。最好的方法是通过现场试验，确定其合理的配比及其强度值。
3.2 确保开挖过程中的基坑稳定
施工单位应根据设计对基坑开挖提出的参数和挖土和支撑施工方案，运用“时空效应”理论，采用分段、分层、平衡、对称的开挖方式，快挖快撑，在限定的时间内和限定的空间内完成开挖及支撑，做到不超时、不超挖。
3.3 改善围檩的设计与施工
首先设计单位在设计时应对围檩型钢原材料、围檩杆件的加强和焊接制作工艺提出具体的设计要求，例如：双拼型钢的规格型号、双拼型钢之间的焊接要求、双拼型钢焊接后两侧加劲板和型钢腹板处加劲板的具体布置要求、相邻两节围檩接头之间的构造要求等等；在施工过程中，施工单位要严格按照设计图纸采购材料和加工制作钢围檩。建议实现钢围檩的标准化、规范化。
通常钢围檩与SMW工法围护桩H型钢之间的缝隙用快硬细石混凝土填实，待达到强度时，支撑才能施加预应力。目前还有一种较好的工艺，为了保证支撑及时施加预应力，先在钢围檩与H型钢之间的缝隙安放一些铁垫块，施加完预应力后在缝隙间及时填筑细石混凝土。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200811/1267.htm
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