SMW工法及其在地铁工程中的应用

摘要：SMW工法具有经济效益突出、工期短、隔水性强、对周围环境影响小等特点。在提倡建设节约型社会，实现可持续发展的今天，推广应用SMW工法更具有现实意义。本文介绍了SMW工法概念及其特点，分析了其在地铁工程中的应用，并重点提出施工中应当注意的关键技术。

关键词：SMW工法；地铁工程；支护

Abstract: the SMW method has the obvious economic value, short construction period, lie between water strong, minor impact on the environment characteristics. In advocate construction of economical society and realize the sustainable development today, popularization and application of SMW method has more practical meaning. This paper introduces the concept and characteristics of SMW method, and analyzes the application in the engineering construction, and focuses on the key technology should pay attention to.

Keywords: SMW method; The subway engineering; support

中图分类号： U231+.3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、SMW工法概述

（一）SMW工法及适用范围

SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，即利用三轴搅拌桩钻机在原地层中切削土体，同时钻机前端低压注入水泥浆液，与切碎土体充分搅拌形成隔水性较高的水泥土柱列式挡墙，在水泥土浆液尚未硬化前插入型钢的一种地下工程施工技术。

适用范围：SMW工法源于基坑工程，后逐渐应用于地基加固、地下坝加固、垃圾填埋场的护墙等领域。

（二）SMW工法特点

1、地下支护墙体施工过程中不扰动邻近土体，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、在基坑开挖过程中，配合使用内撑支护法或预应力锚索支护法对SMW墙体施加预应力，消除基坑周围土体主动土压力对基坑的变形影响，保证基坑在开挖过程中的安全。

3、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壤得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，从而使它可比传统的止水围幕墙具有更可靠的止水性。

4、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、Φ100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用。

5、可成墙厚度650——1300mm,常用厚度650——850 mm，成墙深度可达35m。

6、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200——300m2。

7、废土外运量远比其他工法为少。且外运废土为掺了水泥的改良土，可作为回填材料使用。

二、SMW工法在地铁工程中的应用

（一）工程概述

本段地铁结构采用明挖法施工，由于本工程地铁区段较长、地质参数变化较大、基坑周围建筑物和地下管线位置、埋深及结构形式不同，本设计取地质勘察报告“沈阳北街站—重工街站区间”钻孔ZC033号为计算依据，开挖深度按10.0m深考虑，进行方案比较。

（二）基坑支护方案选择

1、基坑变形控制标准

地铁明挖基坑开挖宽度标准段约7~12m、深度约10m。根据基坑规模与周边环境条件，参照两个行业标准：《建筑基坑工程技术规范》（YB9258—97）和〈〈建筑基坑支护技术规程〉〉（JGJ120—99），基坑变形控制等级为一级，基坑变形控制标准为地面最大沉降量≤0.15%H；支护结构最大水平位移≤0.2%H，且≤30mm。

2、支护方案的选择

根据地质参数，基坑穿越含富水砂砾层、粉质粘土交互层等，考虑充分利用渗透系数较小的粉质粘土土层作为止水层，支护结构进入基坑底部粉质粘土2~3米，止水效果较好。

由于砂砾层中常规水泥搅拌桩施做困难，旋喷桩止水效果不易保证，钢筋砼地下连续墙施工造价高等因素，同时综合考虑地铁施工位置位于市区中心，周边荷载较大，水平、垂直变形要求较严等因素，根据基坑的变形控制等级，本区段采用SMW地下连续墙+内支撑方案。

3、内支撑系统的选择

桩、墙支护均为柔性支挡结构，内部均须设置多道支撑系统。常用的支撑形式有内支撑和锚拉支撑，即刚支撑和预应力锚杆两种。

地铁车站基坑窄而长，较适合采用内部刚支撑。钢支撑在其他城市深基坑施工中被普遍采用并形成了完备的租赁市场。刚支撑刚度大，有利于控制支护结构变形及地面沉降，但支撑的架设对基坑内作业空间有一定影响。

从技术安全性看，锚杆与钢支撑在本区段基坑施工中均适用，其主要选择的依据是工程造价和施工工期。钢支撑可多次重复使用，一次性成本摊销较小，因而价格较低；另外，钢支撑施工及预加支撑力无材料龄期限制，可加快基坑开挖进度。经初步估算，基坑采用刚支撑比锚杆可节省造价38%。经综合比选后本工程除区间存车线及渡线段开挖宽度较大采用锚杆施工外，其它地段建议采用钢支撑方案为支护结构的支撑系统。

（二）SMW连续墙施工工艺

SMW连续墙（多轴钻搅拌墙）工法是采用进口多轴型钻掘机向一定深度土层进行钻掘，同时在钻头处喷射出水泥系土壤固化剂与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间采取重叠搭接施工，形成致密的水泥土地下连续墙，在水泥土混合体未结硬之前，根据地址条件和用途插入H型钢或钢板桩等其他材料作为其应力补强材料与水泥土构成复合材料。水泥土结硬后，便形成一道具有一定强度和刚度的连续完整、致密无接缝的SMW地下连续墙。

SMW机械设备性能：成墙厚度0.2~0.85m，成墙深度65m，机械效率可达70~80m2/台班（一般情况），适用范围为粘性土、粉土、砂砾土及单轴抗压强度小于50MPa的岩层等。

SMW工法围护桩施工工艺流程图

比较SMW工法国内及国外设备的各项技术指标参数，采用进口三轴搅拌机。国内设备水泥浆水灰比0.5~0.7，搅拌后水泥土不易流动，造成型钢难以沉放；相比，其进口三轴搅拌机采用长螺旋多层多组叶片，叶片面积较大，从而有效搅拌长度长，同时水泥浆水灰比达1.5~2.0，搅拌后水泥土呈流动态，后插型钢在一定深度范围内可依靠自重沉放。施工质量好，速度快。

SMW工法围护工程中H型钢起拔回收为该工法的重点，施工中建议采用具有优良粘结力和流动性的新型减磨隔离剂涂刷，该减磨隔离剂能在不同气候中涂刷型钢表面而不脱落，并减小水泥土固化后与H型钢的磨阻力，以利于H型钢顺利而完好的回收，控制回收率在80%以上。

（2）支护结构力学检算

基坑设计采用理正软件进行内力及变形、边坡的倾覆验算、整体稳定、底部抗隆起稳定、抗渗流稳定性计算。