自密實高強高性能混凝土的研制與應用
一SMW工法樁簡介
含義：型鋼水泥土復合攪拌樁（SMW）支護是利用專門的多軸攪拌就地鉆進切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經(jīng)充分攪拌混合后，在各施工單位之間采取重疊搭接施工，在水泥土混合體未結(jié)硬前再將H型鋼或其他型材插入攪拌樁體內(nèi)，形成具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下連續(xù)墻體，該墻體可作為地下開挖基坑的檔土和止水結(jié)構(gòu)。
SMW工法適用范圍：
1.它可用于粘性土、粉土、砂土、砂礫土、Φ100以上卵石及單軸抗壓強度60MP以下的巖層應用。
2.一般作為深度小于15m的基坑圍護結(jié)構(gòu)。
二施工流程及設(shè)備簡介
1施工準備
機械進場前對攪拌樁施工區(qū)域內(nèi)地表淤泥、雜物進行清除及場地平整，加固做到地基堅實平整，保證SMW圍護結(jié)構(gòu)沿線道路平整、暢通，施工場地路基以能行走50t大吊車為準。施工前作好管線保護，清理障礙物，然后鋪設(shè)導木，安裝導軌，在導軌上安裝底盤（底盤上下為鋼板中間夾槽鋼焊成），并臨時固定，在底盤上搭設(shè)塔架。塔架拼裝完成后利用塔架進行深層攪拌樁機吊裝，同時安裝灰漿制備系統(tǒng)包括工作平臺、制漿設(shè)備及泵送設(shè)備、灰漿流動制備站。做好管線連接工作，最后進行機械調(diào)試。
（1）放線
根據(jù)設(shè)計圖紙要求進行圍護結(jié)構(gòu)中線放樣（根據(jù)設(shè)計要求，施工水平以及地層條件等，SMW樁中心應適當外放），并做好及臨時標志。放樣定位后用尺量復核，并設(shè)臨時控制樁，填好技術(shù)復核單并驗收。
（2）開挖溝槽
根據(jù)基坑圍護控制線，采用挖掘機開挖導槽，并清除地下障礙物，要求中心線兩側(cè)寬各0.6m，深0.5～0.7m，在施工中隨打隨挖，保證鉆機施工時涌土不外溢，挖出的余土和廢漿液應及時處理，以保證現(xiàn)場文明施工要求。
（3）定位型鋼放置
垂直溝槽方向放置兩根定位型鋼，規(guī)格為200×200，長約2.5m，再在平行溝槽方向放置兩根定位型鋼規(guī)格300×300，長約8～20m，轉(zhuǎn)角處H型鋼采取與圍護中心線成450角插入，H型鋼定位采用型鋼。
（4）樁機就位
用卷揚機和人力移動攪拌樁機到達作業(yè)位置，并調(diào)整樁架垂直度不大于1%。樁機移位由當班機長統(tǒng)一指揮，移動前必須仔細觀察現(xiàn)場情況，移位要做到平穩(wěn)、安全。樁機定位后，對樁位進行復核，偏差不得大于20mm。
（5）樁機垂直度校正
在樁架上焊接一半徑為5cm的鐵圈，10m高處懸掛一鉛錘，利用經(jīng)緯儀校直鉆桿垂直度，使鉛錘正好通過鐵圈中心。每次施工前必須適當調(diào)節(jié)鉆桿，使鉛錘位于鐵圈內(nèi)，即把鉆桿垂直度誤差控制在0.5%以內(nèi)。
2SMW成樁施工
（1）SMW攪拌機就位
樁機就位，移動前看清上、下、左、右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)障礙物應及時清除，樁機移動結(jié)束后認真檢查定位情況并及時糾正。樁機應平穩(wěn)、平正，并用線錘對龍門立柱垂直定位觀測以確保樁機的垂直度，垂直度偏差不大于1/100。三軸水泥攪拌樁樁位定位后再進行定位復核，偏差值應小于20㎜。操作人員根據(jù)確定的位置嚴格控制鉆機樁架的移動，確保鉆孔軸心就位不偏，同時控制鉆孔深度的達標，利用鉆桿和樁架相對定位原理，在鉆桿上劃出鉆孔深度的標尺線，嚴格控制下鉆、提升速度和深度。
（2）成樁施工
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，如圖
（3）水泥漿液拌制
水泥漿液的水灰比宜控制在1.3～2.0（水灰比根據(jù)地層調(diào)整），樁體水泥參量宜控制在20%～25%，水泥可采用復合或普通硅酸鹽水泥。
制備水泥漿：深層攪拌機預攪下沉的同時，按水灰比1.5拌制水泥漿液，攪拌樁采用普通硅酸鹽水泥，每次投料后拌合時間不得少于3min，待壓漿前將漿液倒入集料斗中。在水泥漿液中加0.5～1.0％高效減水劑，以減少水泥漿液在注漿過程中的堵塞現(xiàn)象。并摻入1～3％的膨潤土，利用其保水性提高水泥土的變形能力，減少墻體開裂，提高SMW墻的抗?jié)B性能很有效果。
（4）下鉆與提升
（1）預攪下沉：根據(jù)設(shè)計要求和有關(guān)技術(shù)資料規(guī)定，嚴格控制下沉和提升速度，下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，在樁底部分適當持續(xù)攪拌注漿，做好每次成樁的原始記錄。
（2）噴漿、攪拌、提升：深層攪拌機下沉到設(shè)計深度后，開啟灰漿泵，待漿液到達噴漿口，再嚴格按設(shè)計確定的提升速度邊噴漿邊提升深層攪拌機。
（3）重復攪拌
3型鋼加工
1、H型鋼制作：由于作為基坑圍護支護結(jié)構(gòu)部分的H型鋼在基坑結(jié)構(gòu)施工完成達到設(shè)計強度須全部拔出回收，所以進場的型鋼不得有彎曲、局部破損、斷裂等質(zhì)量缺陷的型鋼被使用。型鋼焊接前須平整、固結(jié)型鋼加工基座，然后將對接部位的型鋼用氧焊破口焊接，焊接過程中需保證焊縫飽滿、平整、不得夾渣，高出型鋼面的部分須打磨掉。
2H型鋼的減摩制作
H型鋼的減摩，主要通過涂刷減摩劑實現(xiàn)，減摩劑用量為1kg/m2。減磨隔離劑涂刷時避免在雨雪天進行，涂刷須均勻，厚度不小于1mm。
3、H型鋼的插入
H型鋼就位后，通過樁機定位裝置控制，靠型鋼自重或借助一定的外力（送樁錘）將型鋼插入攪拌樁內(nèi)。型鋼插入時須嚴格控制垂直度，被插入的型鋼不得碰撞導槽兩邊的定位型鋼。同時，不得頻繁上下抽動，避免隔減磨離劑被磨掉。
4、H型鋼的插入深度控制
根據(jù)高程控制點，用水準儀引放到定位型鋼上，根據(jù)定位型鋼與H型鋼頂標高的高度差確定吊筋長度，在型鋼兩腹板外側(cè)焊好吊筋（焊Φ12筋），誤差控制在±5cm以內(nèi)。
5、H型鋼成型
用槽鋼穿過吊筋擱置在定位型鋼上，待水泥土攪拌樁達到一定硬化時間后，將吊筋與溝槽定位型鋼撤除。
4H型鋼回收
1H型鋼隔離措施：澆筑壓頂圈梁（冠梁）時，H型鋼挖出并清理干凈露出部分H型鋼表面的水泥土后，在扎圈梁（冠梁）鋼筋前，埋設(shè)在圈梁中的H型鋼部分腹板和翼板二側(cè)必須先用泡沫塑料（厚度大于3mm）包裹。
2H型鋼起拔：在施工前應進行型鋼抗拔驗算與拉拔試驗，以確保型鋼的順利回收。待圈梁（冠梁）達到設(shè)計強度且地下主體結(jié)構(gòu)施工完成后，采用專用夾具及千斤頂以圈梁（冠梁）為反梁，起拔回收H型鋼；起拔過程中始終用吊車吊提住頂出的H型鋼，千斤頂逐段頂升將型鋼拔出樁體。H型鋼拔出見圖。
3H型鋼回收后注漿：注漿選用φ10mm鋼管順水泥土壁插入樁底，鋼管采用焊接。注漿材料采用細砂摻加0.5～1.0％高效減水劑及3～7％膨潤土，水灰比控制在0.7，通過高效減水劑及膨潤土調(diào)整水泥砂漿的流動性。注漿時采用壓力不小于1.0MPa的注漿泵。
施工要點：
（1）開機前必須探明和清除一切地下障礙物。
（2）采用標準水箱，按要求嚴格控制水灰比，水泥砂漿攪拌時間≥2-3min。
（3）每根樁需做7.07cm×7.07cm×7.07cm十塊一組（3塊）采用標養(yǎng)，28d后測定無側(cè)限抗壓強度，應達到設(shè)計強度。
（4）嚴格控制注漿量和提升速度，防止出現(xiàn)夾心層或斷漿情況。
三現(xiàn)階段應用及存在的問題
（1）“環(huán)球世界”商業(yè)大廈基坑
基坑開挖面積約3000㎡，開挖深度為8.65m，圍護結(jié)構(gòu)采用三排水泥土攪拌樁墻，攪拌樁直徑700mm，攪拌樁的中心間距為500mm，內(nèi)插型鋼H800×400，翼緣和腹板厚度均為10mmH型鋼長13.6m，間距1000mm。支撐體系采用一道鋼筋混凝土支撐，坑內(nèi)進行注漿加固。
（2）德隆大廈基坑
基坑開挖深度為5.5m，深坑7.10m，采用SMW工法三軸水泥土攪拌樁墻，攪拌樁直徑為850mm，內(nèi)插H700×300型鋼，H型鋼長15m、11m，中間距1200mm。支撐體系采用鋼筋砼圍檁（局部鋼圍檁）加一道H700×300鋼支撐的方案。
圖片
（3）上海南站基坑
地鐵一號線上海南站改建工程，基坑開挖深度普遍為15m，局部坑深為17m，采用三軸SMW工法樁，H700×300×13×24mm型鋼做圍護結(jié)構(gòu)，最大成樁深度為30m，且施工環(huán)境緊鄰運營中的地鐵線路，施工難度大。
現(xiàn)階段存在的問題
設(shè)計方面：
（1）目前還沒有一套完備的規(guī)范，只能參照有關(guān)規(guī)范或資料。
（2）水泥土與H型鋼組合構(gòu)件受力機理尚不十分明確。
（3）水泥土抗壓抗剪強度設(shè)計值及H型鋼與水泥土單位摩擦力只能依據(jù)工程經(jīng)驗取值。
施工方面：
（1）SMW圍護結(jié)構(gòu)在施工主體結(jié)構(gòu)時需要職稱倒替，因此會延長主體結(jié)構(gòu)回筑時間，基坑變形也會因此增加，對環(huán)境控制不利。
（2）由于摩擦劑等原因，H型鋼拔出存在困難，拔出后較難重復使用。
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