中国有色金属工业昆明勘察设计研究院 云南昆明 650051
摘要：随着城市建设的发展，地下空间得到大规模开发利用，带动了基坑工程的迅速发展，型钢水泥土搅拌墙技术作为基坑围护的一种型式，相对于其它的围护型式具有大壁厚、大深度、抗渗性能好、环保等优点，是一种很有经济潜力的新型围护型式。本文将结合工程实例，从方案安全角度、实施工期以及环境影响等方面将SMW工法与传统的支护结构进行对比。
关键词：基坑支护；可持续发展；SMW
1 前言
近年来，全国各大城市为了满足日益增长的市民住、行、商业、停车等需要，城市用地愈发紧张，高层、超高层建筑和各类高重大型建设项目越来越多，结合城市建设改造开发大型地下空间已成为一种必然。所谓树大根深，楼高基深，随着大型地下空间开发进展速度加快，其中不可避免地大量涉及基坑支护工程。在我国，基坑的规模越来越大，基坑的开深度越来越深，图1为全国范围内比较深大的基坑项目。
图1 深大基坑项目
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我国正处于快速城镇化和工业化发展的主要阶段，资源和能源问题正成为制约增长的主要问题。据统计，我国直接建筑能耗占总能耗的30%，单位面积能耗是发达国家的2～3倍，每年为生产建筑材料要消耗各种矿产资源达70多亿吨，且大部分为不可再生矿产类资源，建筑垃圾的数量已经占到城市垃圾的30%～40%。现有的大量深基坑仍采用临时支护，在地下室施工完成后，就被废弃在地下，浪费大量建筑材料，节能减排与可持续发展问题突出。所以发展节能、降耗与可持续的支护工艺是基坑支护的一个发展方向。
2 SMW工法的适用条件
2.1SMW工法的特点
SMW工法同时具有隔水和承担水土压力的功能，其与基坑支护设计中常采用的钻孔灌注桩排桩相比，具有以下不同：
（1）SMW工法由型钢和水泥土组成，一种是力学特征复杂的水泥土，一种是近似线弹性材料的型钢，二者相互作用，工作机理非常复杂。
（2）针对这种复合围护结构，从经济角度考虑，型钢在地下室施工完成后可以回收利用是该工法的一个特点，从变形控制的角度看，型钢可以通过跳插、密插调整围护体刚度。
（3）在地下水水位较高的地区钻孔灌注桩围护结构尚需在外侧施工一排隔水帷幕，而SMW工法是在三轴水泥土搅拌桩中内插型钢，本身就已经具有较好的隔水效果，不需额外施工隔水帷幕，因此造价相对于钻孔灌注桩要经济。
（4）施工速度快，无泥浆污染（开槽施工），噪音小。
2.2 SMW工法适用的情况
（1）地质条件：SMW工法适用性较广，从广义上讲，凡是能够施工三轴水泥土搅拌桩的场地都可以考虑该工法，从粘性土到砂性土，甚至在含有砂卵石的地层中经过适当的处理都能够进行施工，适用范围较广。
（2）场地空间：当施工场地狭小或距离用地红线、建筑物等较近时，采用“钻孔灌注桩+隔水帷幕”等围护方案常常不具备足够的施工空间，而SMW工法只需在三轴水泥土搅拌桩中内插型钢，所需施工空间仅为三轴水泥搅拌桩的厚度和施工机械必要的操作空间，具有较明显的优势。
（3）变形控制：与地下连续墙、排桩相比，SMW工法的刚度较低，从而产生较大位移，所以如在基坑设计中采用SMW工法时，必要时需增加内支撑或预应力锚索等措施以控制水平变形。
3 SMW工法的施工工艺
SMW工法施工的工艺流程如下图所以：
SMW工法在云南采用的主要直径850mm的规格，为保证直径为850mm的三轴水泥搅拌桩的连续性和接头的施工质量，达到防渗要求，主要依靠重复套钻来保证，下图阴影部分为重复套钻。
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图3 SMW工法施工顺序示意图
H型钢回收操作工艺：搅拌桩与结构间空隙土方回填→清理基坑边线向外6m×20m的通道场地→吊机就位→起拔机械及千斤顶就位、施加反力→起拔H型钢→现场摆放堆放的型钢→整理装车离场→转到下一工作面。
4 工程效果
由我单位技术人员设计或施工的基坑支护工程项目中，采用SMW工法的项目较多，积累了较丰富的工程经验，比如：腾冲恒益东山休闲度假有限责任公司开发的腾冲高黎贡国际旅游城影视中心基坑支护工程、云南龙宇房地产开发有限公司开发的润城四区基坑支护工程等。
5 经济对比分析
根据多个项目的经济对比分析，SMW工法支护方法相对于灌注桩支护方法的经济分析主要如下：
（1）当基坑开挖深度小于10m时：当工期少于120日时（基坑开工之日——第一根型钢回收之日，另外再加30日），相比灌注桩支护方法要节约40%左右；当工期少于180日时，节约20%左右；当工期少于240日时，节约10%左右；当工期少于300日时，无经济优势。
（2）当基坑开挖深度在10m~15m时：当工期少于180日时，节约10%左右；当工期少于240日时，无经济优势。
（3）当基坑开挖深度大于15m时：无经济优势，并且安全性较低，不建议采用。
6 结论和展望
（1）SMW工法作为一个新兴的技术能有效减少地下空间资源污染，节约自然资源，保护环境，自身刚度也能很好的满足支护要求；
（2）SMW工作可以通过选用不同截面面积、截面刚度的内插型钢和设置内插型钢的不同间距，调整围护体的刚度，使围护设计方案更加具有针对性。且操作灵活；
（3）尽管SMW工法挡土墙构造简单，但其受力机理却相当复杂，目前，对SMW工法形成的H型钢和水泥土这种复合材料的工作机理认识不足，合理确定劲性水泥土连续墙的刚度，对正确计算墙体内力和位移，保证工程设计的合理性和安全性具有重要的意义。
参考文献：
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