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基坑支护新法-SMW工法及三轴钻机应用简介

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-10-11  
核心提示:型钢水泥土搅拌墙,通常称为SMW工法(SoilMixedWall),是一种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隔水结构。
型钢水泥土搅拌墙,通常称为SMW工法(Soil  Mixed  Wall),是一种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隔水结构。 它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,与切削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。

    此工法起源于美国(称MIP工法)。
    1955年在日本试验性施工,尝试将MIP工法依次连续施工,这就是SMW工法的雏形。
    1971年日本开发出多轴搅拌桩机,有效地解决了搭接不完全,垂直度难控制等问题,使此工法得到了广泛的应用和推广。
    20世纪90年代,在泰国、马来西亚等东南亚国家及美国、法国等西方国家和地区广泛应用,目前型钢水泥土搅拌墙的围护形式已经成为日本基坑围护的主要形式。
    1994年,上海引进SMW工法技术和设备,并解决了型钢起拔回收的技术问题,使SMW 工法在上海地区得到逐步推广应用。目前SMW工法在上海、江苏、浙江、天津等沿海软土地区的应用已经比较普遍,并逐步推广到福建、安徽、湖北、河南、云南等地区。
 

    国内的一些厂家对三轴钻机进行进一步开发,使设备的性能大幅提高,主要体现在以下几个方面:
    具有超强的钻孔扭矩,可以在中密的深厚砂层中钻进,最大钻孔深度达55米。
    采用可靠、精确的导向装置,确保成墙精度,保证垂直和搭接良好。
    采用新型恒功率电机及减速机、减速箱,低噪音排放。


    三轴钻机的应用 
    做型钢水泥土搅拌墙(即SMW工法)围护结构,广泛应用于建筑物基坑、地铁枢纽站、下沉式隧道、下沉式广场、大型地下施工设备的出入口等深大基坑的施工。

    利用其施工的精确性在水利工程中做深大的地下止水帷幕,做到滴水不漏。还可以做河岸或堤坝的加固。 
    利用其具有强大的扭矩、搭接精确、钻进深度大等特点,在深厚软土层、砂层、圆砾层中做止水帷幕,替代目前在广东地区广泛应用的旋喷桩止水墙,从而降低工程造价和缩短工程周期。
    在深厚松软土层地段,穿越松软土层做防挤地下墙,有效解决因桩基施工引起的挤土效应对周围环境的影响。
 软土地基处理。

工程造价比较
    重力式挡土结构时的比较
某疾控中心基坑围护结构采用重力式的水泥土挡墙(如图2),每水平延米造价为 8000元。
如改用三轴搅拌桩机替代施工(如图3),每水平延米造价为8500元,造价略有增加,但其施工周期可以缩短15~20%,施工质量特别是均匀性和垂直度比传统的单轴搅拌桩大幅提高。如果需要钻进的深度大于10米甚至更深,则其优势则更会突现。 


  
    与旋喷桩比较 
    某酒店有二层地下室,在砂层地质中止水部分的结构深度做到21米,上部8米采用单轴双排搅拌桩,8米以下采用ф800mm直径的旋喷桩(图4),每水平延 米造价约为6500元。但如果改用850mm厚的三轴搅拌桩后,止水结构可以直接做到21米(图5),每水平延米的造价约为6200元,造价节省了300 元/米,但其止水效果比原方案更保证,可以做到滴水不漏,而且施工工期可以比原方案节省约30~40%。以上的比较中可以看到,在深大基坑中,三轴搅拌桩 工艺与传统工艺比较有很大的优势。 
  
    SMW工法与传统排桩工艺比较
    某酒店设计有两层地下室,基坑开挖深度为14米,场地土层分布如下表: 

从上表可以看出,场地冲积土层厚度大,由于周边处于繁华地段,民居林立,基坑支护方案必须要做到万无一失,止水和挡土都非常重要,不能抽降地下水。
传统的方案是,用双排ф550mm8米深搅拌桩+ф1000mm﹫旋喷桩进行止水,止水深度30米,用ф1200mm﹫1350mm旋挖灌注桩排桩挡土,深度25米,再加内支撑(图6)。
SMW工法则采用三轴钻机施工,做一道850mm厚度的水泥土挡墙,直接做到30米深,然后在水泥土挡墙中插入700x300x13x24﹫650mm的型钢,再加内支撑(图7)。


    两方案比较 



    很明显,smw工法在这个基坑中,无论从工期还是造价方面去比较都具有绝对的优势。 



  
    新工法的试行者 
    佛山市顺固业岩土工程有限公司的技术人员们,通过长期对这种工法设备的跟踪考察和研究,并对照了国内开展SMW工法地区的地质条件,大胆地在工法设备上进 行投资。我们预计,这种在国内施工技术成熟并且领先,质量保证,造价合理的新工法将在珠三角地区得到广泛的应用和推广。

 


 

 
 
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