此工法起源于美國(稱MIP工法)。
1955年在日本試驗性施工,嘗試將MIP工法依次連續施工,這就是SMW工法的雛形。
1971年日本開發出多軸攪拌樁機,有效地解決了搭接不完全,垂直度難控制等問題,使此工法得到了廣泛的應用和推廣。
20世紀90年代,在泰國、馬來西亞等東南亞國家及美國、法國等西方國家和地區廣泛應用,目前型鋼水泥土攪拌墻的圍護形式已經成為日本基坑圍護的主要形式。
1994年,上海引進SMW工法技術和設備,并解決了型鋼起拔回收的技術問題,使SMW 工法在上海地區得到逐步推廣應用。目前SMW工法在上海、江蘇、浙江、天津等沿海軟土地區的應用已經比較普遍,并逐步推廣到福建、安徽、湖北、河南、云南等地區。
國內的一些廠家對三軸鉆機進行進一步開發,使設備的性能大幅提高,主要體現在以下幾個方面:
具有超強的鉆孔扭矩,可以在中密的深厚砂層中鉆進,最大鉆孔深度達55米。
采用可靠、精確的導向裝置,確保成墻精度,保證垂直和搭接良好。
采用新型恒功率電機及減速機、減速箱,低噪音排放。
三軸鉆機的應用
做型鋼水泥土攪拌墻(即SMW工法)圍護結構,廣泛應用于建筑物基坑、地鐵樞紐站、下沉式隧道、下沉式廣場、大型地下施工設備的出入口等深大基坑的施工。
利用其施工的精確性在水利工程中做深大的地下止水帷幕,做到滴水不漏。還可以做河岸或堤壩的加固。
利用其具有強大的扭矩、搭接精確、鉆進深度大等特點,在深厚軟土層、砂層、圓礫層中做止水帷幕,替代目前在廣東地區廣泛應用的旋噴樁止水墻,從而降低工程造價和縮短工程周期。
在深厚松軟土層地段,穿越松軟土層做防擠地下墻,有效解決因樁基施工引起的擠土效應對周圍環境的影響。
軟土地基處理。
工程造價比較
重力式擋土結構時的比較
某疾控中心基坑圍護結構采用重力式的水泥土擋墻(如圖2),每水平延米造價為 8000元。
如改用三軸攪拌樁機替代施工(如圖3),每水平延米造價為8500元,造價略有增加,但其施工周期可以縮短15~20%,施工質量特別是均勻性和垂直度比傳統的單軸攪拌樁大幅提高。如果需要鉆進的深度大于10米甚至更深,則其優勢則更會突現。
與旋噴樁比較
某酒店有二層地下室,在砂層地質中止水部分的結構深度做到21米,上部8米采用單軸雙排攪拌樁,8米以下采用ф800mm直徑的旋噴樁(圖4),每水平延 米造價約為6500元。但如果改用850mm厚的三軸攪拌樁后,止水結構可以直接做到21米(圖5),每水平延米的造價約為6200元,造價節省了300 元/米,但其止水效果比原方案更保證,可以做到滴水不漏,而且施工工期可以比原方案節省約30~40%。以上的比較中可以看到,在深大基坑中,三軸攪拌樁 工藝與傳統工藝比較有很大的優勢。
SMW工法與傳統排樁工藝比較
某酒店設計有兩層地下室,基坑開挖深度為14米,場地土層分布如下表:
從上表可以看出,場地沖積土層厚度大,由于周邊處于繁華地段,民居林立,基坑支護方案必須要做到萬無一失,止水和擋土都非常重要,不能抽降地下水。
傳統的方案是,用雙排ф550mm8米深攪拌樁+ф1000mm﹫旋噴樁進行止水,止水深度30米,用ф1200mm﹫1350mm旋挖灌注樁排樁擋土,深度25米,再加內支撐(圖6)。
SMW工法則采用三軸鉆機施工,做一道850mm厚度的水泥土擋墻,直接做到30米深,然后在水泥土擋墻中插入700x300x13x24﹫650mm的型鋼,再加內支撐(圖7)。
兩方案比較
很明顯,smw工法在這個基坑中,無論從工期還是造價方面去比較都具有絕對的優勢。
新工法的試行者
佛山市順固業巖土工程有限公司的技術人員們,通過長期對這種工法設備的跟蹤考察和研究,并對照了國內開展SMW工法地區的地質條件,大膽地在工法設備上進 行投資。我們預計,這種在國內施工技術成熟并且領先,質量保證,造價合理的新工法將在珠三角地區得到廣泛的應用和推廣。