型钢水泥土搅拌墙在太原地区的设计应用

许彩琴

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

1 型钢水泥土搅拌墙简介

型钢水泥土搅拌墙，通常称为SMW工法，是一种在连续套接的三轴水泥土深层搅拌桩内插入型钢而形成复合的既挡土又隔水结构。即利用三轴水泥土深层搅拌桩钻机在原地层中切削土体，同时在钻机前端低压注入纯水泥浆液，再与切碎土体充分搅拌形成隔水性能较高的水泥土柱列式挡土墙，在水泥土浆液还未硬化前插入型钢(通长为H型钢或槽钢)的一种地下工程施工技术。

型钢水泥土搅拌墙起源于基坑工程，随着人们对该工法的深入认识和施工工艺的逐步成熟，该技术也逐渐应用在地基加固，地下水坝的加固、垃圾场护墙等领域。

型钢水泥土搅拌桩墙是由深层搅拌桩施工工艺发展起来的，这种结构充分发挥了水泥土混合体和型钢的力学性能，具有经济效益高、工期短、隔水性强、对周围环境影响小，对施工条件要求低等特点。型钢水泥土搅拌桩墙围护结构在工程地下室施工完成后，还可以将H型钢或槽钢从深层水泥土搅拌桩中拔出，以达到回收和再次利用的目的。因此该工法与常规的围护结构相比，不但施工工期短，施工过程无污染，施工场地整洁干净、噪声小，而且可以节约社会资源，避免围护结构在地下室施工完毕后永久遗留在地下，成为地下障碍物。在如今大力提倡建设节约型社会，实行可持续发展的今天，推广应用该工法技术更加具有现实意义。

型钢水泥土搅拌墙在上海，杭州及天津等软土地区应用较为广泛，在内陆地区使用较少，缺乏相应经验，本次我们在太原市妇幼保健院新建住院楼基坑支护工程中使用SMW工法，在山西地区尚属首次，意义重大。

2 型钢水泥土搅拌墙的优点

太原市妇幼保健院新建住院楼选址在南内环街与新建路交叉口西北角，水利大厦西侧，妇幼保健院院内。西侧地下室外墙距现有4层医院办公楼4 m，南侧地下室外墙距现有4层医院综合楼3．5 m，东北角有待拆迁2层砖混楼，场地十分紧张。

在此工程中推广型钢水泥土搅拌墙，主要有以下几个优点:

1)节约施工场地，对比传统灌注桩支护+水泥土搅拌桩止水帷幕，在支护结构占用场地上，灌注桩800mm+止水帷幕850 mm+两桩间隙200 mm共需占用至少1 850 mm。而SMW工法仅需占用850 mm水泥搅拌桩直径，按周长180 m计算，可为建设单位创造200 m2的施工场地，且支护结构距离既有建筑物越远，在其打桩施工时对建筑物的扰动就越小，相对就越安全。

2)施工进度快，传统的灌注桩+止水帷幕施工工期需要约1个多月的时间，而SMW工法由于其是在水泥土搅拌桩未产生强度时，当下插入，快捷方便，能节约10 d～15 d工期。

3)施工简便，无泥浆池及混凝土泵车运送问题。工程场地紧张，再设置灌注桩需要的泥浆池，导致施工工作面更加局促，影响工期及工程美观。另外南内环街为城市主干道，不做灌注桩同时解决了混凝土输送问题。

4)经济效益明显，由于插入水泥搅拌桩中的工字钢是可以回收利用的，故经初步测算，至少工程造价费用可节约30%以上。

本工程的设计计算按照等刚度法对型钢水泥土墙的桩顶水平位移等进行了计算。围护桩转成连续墙，等刚度转换。

1)钻孔桩:设钻孔桩径为D，桩净距为t，如图1所示，则单根桩应等价为长D+t的壁式地下墙，若等价后的地下墙厚为h，则由等刚度转换的原则可得:

若采用一字相切排列，t＜D，则h=0．838D。

图1 钻孔桩计算简图

2)SMW工法桩:

其中，Es，Is分别为型钢之弹性模量与惯性矩;Ec为混凝土弹性模量。

钢筋混凝土灌注桩进行等刚度换算为连续墙后h=0．544 m。

SMW工法进行等刚度换算为连续墙后h=0．511 m。

SMW工法根据等刚度转换后计算桩顶位移为24．94 mm，略大于方案一的22．33 mm，也符合都换算为连续墙后，计算结果可靠。

型钢的抗弯验算:

型钢抗弯强度满足设计要求。

型钢的抗剪验算:

经计算型钢水泥土墙在本次工程中的设计应用是合适可行的，待施工完成基坑开挖后根据监测单位提供的监测数据，可以对以后型钢水泥土挡墙在太原地区的应用起到积极的指导作用。

3 型钢水泥土搅拌墙的质量检查与质量验收标准

最后再说说型钢水泥土搅拌墙的质量检查与质量验收标准，希望有关部门按如下所述去检测验收:

1)型钢水泥土搅拌墙质量的检查与验收可分为施工成墙期的监控，成墙后的质量验收和基坑开挖时期的质量检查三个阶段。

2)型钢水泥土搅拌墙在成墙期的监控内容主要包括:验收施工机械的各项性能指标、进场材料的质量、试桩的资料及逐根检查水泥土深层搅拌桩和型钢的定位、长度、标高、垂直度偏差等等;严查水泥土搅拌桩的水灰比、水泥的质量及强度标号、水泥掺量、桩机下沉及提升速度、搅拌桩施工时间歇的时间以及型钢的规格、质量、焊缝的质量等是否满足设计和施工工艺技术方面的要求。

3)型钢水泥土搅拌墙在成墙后的验收宜按照施工段分为若干个检验批，除水泥土搅拌桩桩体强度检验项目外，每检验批抽查的桩数不得少于总桩数的20%。

4)在基坑开挖期间应重点检查开挖面墙体的质量和墙体渗漏水的情况，如果不符合设计的要求就应采取积极的补救措施。