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【摘 要】通过某退役场地修复工程基坑施工的实践，研究了SMW工法桩的设计方法和施工工艺，得出了SMW工法桩有节约成本、缩短工期、减少对周围环境的影响等特点，得到了施工技术参数和施工过程中对质量控制应采取的技术措施，为今后类似工程施工提供技术资料。
【关键词】SMW工法桩；土壤修复；施工
1.引言
SMW（Soil Mixing Wall）于1976年在日本问世，它是在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土止水结构[1]。SMW工法具有以下特点[3]：①施工效率高、工期短、造价低。日本已开发了4～6轴的钻机，一次成墙长度可达1.5～3m。它采用就地将原土加固一次成墙的方式施工，施工工艺简单，工期较短。在不回收型钢的前提下，其围护本身的费用仅为地下连续墙的70%，若考虑型钢的回收，费用可降到60%以下。②环境污染少。对邻近土体扰动较小，可以大大降低邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害；泥浆污染、废土外运量少。③止水效果好。由于钻杆推进与搅拌翼相间设置，钻掘和搅拌可以反复进行，从而使水泥强化剂与土体得到充分搅拌，墙体全长可以无接缝，其渗透系数约为10-7～10-8cm/s。④大壁厚、大深度。目前搅拌桩的直径有650、850、1000mm三种，最大搅拌深度达65m。但目前国内多考虑安全因素，开挖深度大于15米的一般不用SMW工法桩作为围护结构，而以地下连续墙等方法作为围护结构。
2.工程概况
某化工厂建于1986年，后于2010年关闭。根据规划，该厂区退役后规划用地调整为住宅用地。为保障规划后住宅用地的环境安全，该场地在开发利用前必须采用适当的方法对场地受污染土壤和地下水进行处置，使土壤和地下水中污染物浓度达到治理目标后方可使用。拟修复项目地块大致呈L型，占地面积三万多平方米，其中北侧95m×55m为受污染土壤区域，开挖深度为2～10.8m，开挖层以粉质粘土为主，适合采用SMW工法桩结合一道钢筋砼支撑支护形式，南侧基坑较浅基坑采取放坡开挖；其它划定区域主要为受污染地下水，采用止水帷幕处理。
本工程采用φ850@600三轴水泥搅拌桩，水泥搅拌桩采用标准连续方式施工，基坑范围搭接形式为全断面套打，仅作止水帷幕时搭接形式采用标准套打（桩底标高-22.50，桩顶标高-2.00）；采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.5，水泥掺入比22%；三轴水泥搅拌桩桩底要求进入3-2层淤泥质粉质粘土不小于0.5m。插拔型钢采用H700x300x13x24@1200型钢。
图1 某化工厂退役场地修复工程基坑围护结构平面图
图2 基坑围护结构SMW工法桩剖面图
3.SMW施工方法
SMW工法的施工原理是利用多轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到围护和止水效果。施工工艺流程如图3所示：
图3 SMW工法施工工艺流程图
3.1 施工顺序
SMW工法施工顺序按下图，其中阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量。水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。施工中采用跳槽式和单排挤压式搅拌桩施工，具体布置如图所示：
圖4 跳槽式全套复搅式搅拌桩施工顺序示意图
图5 单排挤压式搅拌桩施工顺序示意图
3.2搅拌速度及注浆控制
三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。桩身采用一次搅拌工艺，水泥和原状土须均匀拌和，下沉及提升均为喷浆搅拌，为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度一般在1m/min，提升搅拌速度一般在1.0～1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆。提升速度不宜过快，避免出现真空负压、孔壁塌方等现象。在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。
3.3制备水泥浆液及浆液注入
在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水灰比1.5，水泥掺入比22%；拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为1.5Mpa～2.5Mpa，以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28天抗压强度不小于1.5Mpa。
Φ850的三轴搅拌桩单根桩面积约1.495m2/米、土体容重以1870kg/m3计
水泥用量=1m*桩截面面积*土密度*参量=1m*1.495*1870*22%=615kg
水用量=水泥用量*水灰比=615*1.5=922kg
3.4 H型钢插入
三轴水泥搅拌桩施工完毕后，型钢宜在搅拌桩施工结束后30min内插入，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。型钢插入前必须涂刷减摩剂，以确保能顺利拔出；H型钢宜采用整材，当因施工需要短料接长时，宜采用坡口焊接，接头位置以及连接方式应由设计认可。
图6 导向沟开挖和定位型钢设置示意图
起吊前在距H型钢顶端0.07m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用5t吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，必须确保垂直。在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制。根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在定位型钢上搁置槽钢，焊Ф8吊筋控制H型钢顶标高，型钢插入定位误差不超过30mm，底部标高误差不大于50cm，垂直度偏差不应大于1%。待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。若H型钢插放达不到设计标高时，则采取振动锤辅助下沉，使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。若仍然无法达到设计标高，则提升后重新搅拌喷浆再下沉。
3.5 H型钢回收
待基坑回填至绝对高程5.00m并压实后开始拔除型钢，采用隔一拔一的工序施工，型钢拔除时应及时采取注浆措施，以保证周边环境的安全；型钢拔除期间，坑内暂停降水或进行控制性降水。采用专用夹具及千斤顶以压顶梁为反梁，起拔回收H型钢。用0.5水灰比的水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙，减少对邻近建筑物及地下管线的影响。
4.小结
SMW工法桩在某退役场地修复工程基坑围护施工中取得良好的经济和修复效果。它与地下连续墙相比，节约造价近半，工期大为缩减。它抗渗性能较好，渗透系数达10-7cm/s，桩体刚度与灌注桩相近，弃土少，对周边环境污染少。特别是在污染场地基坑围护中，其他桩体施工过程中会产生大量浆液，还需回收修复处置，但SMW工法桩产生浆液少，对洁净土体扰动少，H型钢便于回收，可反复利用于不同的场地。
参考文献：
[1]DGJ08-116-2005，型钢水泥土搅拌墙技术规程[S].
[2]孔德志，等.SMW工法在大型深基坑工程的应用[J].建筑技术，2006，37（12）：910-912.
[3]傅德明.SMW围护桩在上海地区的开发和应用[J].江苏地质，2002，26（2）：101-105.
[4]马洪建.SMW工法在天津地铁车站建设中的应用[J].铁道建筑，2004，（6）：24-26.
[5]夏明耀 曾进伦.地下工程手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.
作者简介：董博（1983年6月2日生），男，工程师，硕士研究生。
【关键词】SMW工法桩；土壤修复；施工
1.引言
SMW（Soil Mixing Wall）于1976年在日本问世，它是在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土止水结构[1]。SMW工法具有以下特点[3]：①施工效率高、工期短、造价低。日本已开发了4～6轴的钻机，一次成墙长度可达1.5～3m。它采用就地将原土加固一次成墙的方式施工，施工工艺简单，工期较短。在不回收型钢的前提下，其围护本身的费用仅为地下连续墙的70%，若考虑型钢的回收，费用可降到60%以下。②环境污染少。对邻近土体扰动较小，可以大大降低邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损或地下设施破坏等危害；泥浆污染、废土外运量少。③止水效果好。由于钻杆推进与搅拌翼相间设置，钻掘和搅拌可以反复进行，从而使水泥强化剂与土体得到充分搅拌，墙体全长可以无接缝，其渗透系数约为10-7～10-8cm/s。④大壁厚、大深度。目前搅拌桩的直径有650、850、1000mm三种，最大搅拌深度达65m。但目前国内多考虑安全因素，开挖深度大于15米的一般不用SMW工法桩作为围护结构，而以地下连续墙等方法作为围护结构。
2.工程概况
某化工厂建于1986年，后于2010年关闭。根据规划，该厂区退役后规划用地调整为住宅用地。为保障规划后住宅用地的环境安全，该场地在开发利用前必须采用适当的方法对场地受污染土壤和地下水进行处置，使土壤和地下水中污染物浓度达到治理目标后方可使用。拟修复项目地块大致呈L型，占地面积三万多平方米，其中北侧95m×55m为受污染土壤区域，开挖深度为2～10.8m，开挖层以粉质粘土为主，适合采用SMW工法桩结合一道钢筋砼支撑支护形式，南侧基坑较浅基坑采取放坡开挖；其它划定区域主要为受污染地下水，采用止水帷幕处理。
本工程采用φ850@600三轴水泥搅拌桩，水泥搅拌桩采用标准连续方式施工，基坑范围搭接形式为全断面套打，仅作止水帷幕时搭接形式采用标准套打（桩底标高-22.50，桩顶标高-2.00）；采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.5，水泥掺入比22%；三轴水泥搅拌桩桩底要求进入3-2层淤泥质粉质粘土不小于0.5m。插拔型钢采用H700x300x13x24@1200型钢。
图1 某化工厂退役场地修复工程基坑围护结构平面图
图2 基坑围护结构SMW工法桩剖面图
3.SMW施工方法
SMW工法的施工原理是利用多轴搅拌机，以水泥作为固化剂与地基土进行原位强制搅拌，按照一定间距插入H型钢，待水泥土固化后形成具有一定强度的连续桩墙，达到围护和止水效果。施工工艺流程如图3所示：
图3 SMW工法施工工艺流程图
3.1 施工顺序
SMW工法施工顺序按下图，其中阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量。水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。施工中采用跳槽式和单排挤压式搅拌桩施工，具体布置如图所示：
圖4 跳槽式全套复搅式搅拌桩施工顺序示意图
图5 单排挤压式搅拌桩施工顺序示意图
3.2搅拌速度及注浆控制
三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。桩身采用一次搅拌工艺，水泥和原状土须均匀拌和，下沉及提升均为喷浆搅拌，为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度一般在1m/min，提升搅拌速度一般在1.0～1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆。提升速度不宜过快，避免出现真空负压、孔壁塌方等现象。在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。
3.3制备水泥浆液及浆液注入
在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水灰比1.5，水泥掺入比22%；拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为1.5Mpa～2.5Mpa，以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28天抗压强度不小于1.5Mpa。
Φ850的三轴搅拌桩单根桩面积约1.495m2/米、土体容重以1870kg/m3计
水泥用量=1m*桩截面面积*土密度*参量=1m*1.495*1870*22%=615kg
水用量=水泥用量*水灰比=615*1.5=922kg
3.4 H型钢插入
三轴水泥搅拌桩施工完毕后，型钢宜在搅拌桩施工结束后30min内插入，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。型钢插入前必须涂刷减摩剂，以确保能顺利拔出；H型钢宜采用整材，当因施工需要短料接长时，宜采用坡口焊接，接头位置以及连接方式应由设计认可。
图6 导向沟开挖和定位型钢设置示意图
起吊前在距H型钢顶端0.07m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用5t吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，必须确保垂直。在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制。根据高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在定位型钢上搁置槽钢，焊Ф8吊筋控制H型钢顶标高，型钢插入定位误差不超过30mm，底部标高误差不大于50cm，垂直度偏差不应大于1%。待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。若H型钢插放达不到设计标高时，则采取振动锤辅助下沉，使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。若仍然无法达到设计标高，则提升后重新搅拌喷浆再下沉。
3.5 H型钢回收
待基坑回填至绝对高程5.00m并压实后开始拔除型钢，采用隔一拔一的工序施工，型钢拔除时应及时采取注浆措施，以保证周边环境的安全；型钢拔除期间，坑内暂停降水或进行控制性降水。采用专用夹具及千斤顶以压顶梁为反梁，起拔回收H型钢。用0.5水灰比的水泥砂浆自流充填H型钢拔除后的空隙，减少对邻近建筑物及地下管线的影响。
4.小结
SMW工法桩在某退役场地修复工程基坑围护施工中取得良好的经济和修复效果。它与地下连续墙相比，节约造价近半，工期大为缩减。它抗渗性能较好，渗透系数达10-7cm/s，桩体刚度与灌注桩相近，弃土少，对周边环境污染少。特别是在污染场地基坑围护中，其他桩体施工过程中会产生大量浆液，还需回收修复处置，但SMW工法桩产生浆液少，对洁净土体扰动少，H型钢便于回收，可反复利用于不同的场地。
参考文献：
[1]DGJ08-116-2005，型钢水泥土搅拌墙技术规程[S].
[2]孔德志，等.SMW工法在大型深基坑工程的应用[J].建筑技术，2006，37（12）：910-912.
[3]傅德明.SMW围护桩在上海地区的开发和应用[J].江苏地质，2002，26（2）：101-105.
[4]马洪建.SMW工法在天津地铁车站建设中的应用[J].铁道建筑，2004，（6）：24-26.
[5]夏明耀 曾进伦.地下工程手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.
作者简介：董博（1983年6月2日生），男，工程师，硕士研究生。