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SMW工法在国内发展和应用现状

319 2021-07-22 15:29:17

SMW 工法的社会、经济效益相当不错,不过我国对这种工法相关的设计理念、具体的作用原理、完善的设计规范,以及施工设备和型钢回收等方面的研究比较滞后,令该工法的推广使用增加了难度。20 世纪 80 年代末,我国工程界开始关注 SMW 工法,并作了一些研究。上海市科委技术于 1997年 8月对"型钢水泥土复合搅拌桩支护结构研究"进行了鉴定并且顺利通过,建设部于 1999年将其作为科技成果领域的重要项目推广。相关的设计施工规程以及规范也被编制了,主要有天津市工程建设标准(J10591-2005)、上海市工程建设规范《型钢水泥土搅拌墙技术规程》(DGJO8-116-2005)以及国家行业标准《型钢水泥搅拌墙技术规程》(JGJ/T199-2010)。

SMW 工法刚开始主要应用在我国江苏省和浙江省、上海市、天津市等沿海省城的软土地区,随后渐渐发展到安徽省、福建省、湖北省等地方。1994 年,上海环球世界商厦基坑围护工程最早成功应用了该工法,不过并没有对型钢进行回收,因此围护工程造价并不低。上海隧道工程股份有限公司以及其他一些公司在 1994 年系统地研究了型钢水泥土搅拌墙中所涉及的施工设备的选择、施工方法的执行、型钢水泥土在组合结构中所涉及的受力性能和设计中采用的计算方法、型钢起拔和回收关键技术等等。1998 年至 1999 年,SMW 工法在很多工程应用起到非常不错的效果,如上海下沉式广场、浦东国际会议中心、陆家嘴站第五号出入口的地下人行通道、地铁四号线蓝村路站、海共和新路高架 12.4标段工程、上海德隆总部的专用办公大楼的基坑支护工程、上海宝钢分公司的不锈钢工程基坑支护、上海东方明珠国际会议中心所使用的基坑支护、上海金叶大楼地下车库所使用的基坑支护工程以及申海大厦地下车库工程等等。统计资料表明,对于型钢水泥土搅拌桩墙施工,上海地区在 20 世纪 90 年代的基坑面积达到1.37万 m²,成桩深度达到25m,基坑开挖深度达到15m。该工法在天津工程中也得到广泛应用,南开二纬路地铁车站、洪湖里车站和鞍山道车站应用了该方法;天津开发区英泰汽车厂房的基坑支护采用该方法;天津环渤海经贸大厦的基坑支护也采用等等。

广大学者在水泥土性状、芯材、减摩剂材料和 SMW 工法组合结构特性等多个方面开展了研究。研究结果表明,在不同工程中选用合适芯材,一般采用型钢、钢板、混凝土桩或其他劲性材料。水泥土的性状受到水泥的掺入量与搅拌程度、地层环境、土质变化及土的含水量等方面的影响比较大。贾坚等人通过试验,得到了水泥掺入量对无侧限抗压强度的影响关系。王健通过对工程实践经验和试验的研究分析,提出了水泥土的刚度贡献系数和 SMW 工法设计计算方法。张剑锋等人提出当芯材刚度小于墙体截面的5%且墙体变形不超过 30mm 时,可考虑水泥土对墙体刚度的影响,刚度增大系数不超过 1.2,否则墙体刚度只按芯材截面刚度进行计算。目前研究的重点是水泥土搅拌桩与型钢组合后的特性,水泥土具有止水的作用,还能对 H型钢的平面侧移和扭转有所限制,使得 H 型钢不至于过早失稳,同时结构的整体稳定性也有所提高,增加总体刚度。孔德志对型钢水泥土组合梁进行试验,推导了全截面布置型钢和半截面布置型钢的组合梁的刚度计算公式。吴飞对型钢水泥土进行粘贴滑移试验,得到粘结力和相对滑移的关系。

SMW 工法具有广泛的应用,但是也存在一定的不足∶

(1)SMW 工法在沿海软质土层的实践应用多,在内地硬质土层应用较少。原因在于搅拌机设备在硬质土层中钻孔,困难,施工难度大,要采用预钻孔,工艺才可以使用该工法。

(2)SMW 工法桩体的变形较大,应用受到限制,若基坑周围环境对保护要求较高,以及对地下水位变化敏感时,桩体的刚度应该加强。

(3)目前三轴搅拌机的最大钻进深度是 30m,如果超过该深度的话应进行钻杆的加接,施工机械和施工工艺有待进一步完善。