SMW围护墙防渗设计与控制技术.docx

SMW围护墙防渗设计与控制技术

浅基坑施工中，SMW围护结构能较好地满足防水性能的要求；但对于超深基坑(挖深超过15m)，受地压、土性、设备性能、施工控制技术等影响，围护结构防渗控制相对较难。本文在对超深基坑SMW围护结构渗水原因分析的基础上，从理论上对防渗墙的厚度及墙体的变形进行了设计计算，并从施工的角度，对防渗控制技术进行了探讨，对SMW围护结构的设计与施工起一定的指导意义。

SMW工法水泥土搅拌桩防渗技术

一、概述

SMW(Soil-cementMixedWall)工法是基于深层搅拌桩施工方法发展起来的、具有很大经济潜力的一种围护形式。二次世界大战后，美国首先研制出水泥土搅拌桩施工方法，即MIP(Mixingin-placepile)工法。1953年由日本清水株式会社经美国普里帕特公司允许引进日本，开始仅为单轴搅拌，形成围护结构体相邻桩的搭接程度、桩的垂直精度等难以控制。1971年，日本成幸株式会社经改进，研制出多轴搅拌机，使得渗漏、流砂等问题得到极大程度的改观。因此，应用该工法的工程逐渐增多，成为日本国内基坑围护的主要方法，约占地下围护工程的80%。目前，日本SMW工法一次成墙宽度可达1.5～3.0m，最大成墙深度为65m；水泥土强度亦较高，约在1.0～3.0MPa间，钻孔精度可控制到1/200桩长，可适应于粘性土、砂性土以及砂砾石等地层中施工；此外，还开发成功了矩形断面的TMW工法施工专用机械。1993年，SMW施工技术引进我国，并在上海静安寺“环球世界”商厦基坑围护中最先得到应用，目前该工法主要应用于我国东南沿海地区的软土深基坑围护中，并逐步向内地推广。

二、SMW围护结构渗水原因分析

当基坑埋深较浅时，地层土压力、孔隙水压力皆较小，依靠水泥土搅拌桩墙及芯材，就能有效地起到隔水挡压作用；但对于特大型深基坑，周边水土压力较大，给搅拌桩及型钢的安插带来一定困难，并极易导致围护墙的局部或大面积渗水。

引起SMW围护结构渗水的原因很多，土质条件、设计厚度或强度不足、施工控制不当等均易导致渗漏。

土质条件

原状土颗粒的大小、形状、级配以及颗粒的排列和土的固有结构构造等，影响着SMW围护结构的渗透性。若土的级配均匀、构造排列整齐，则搅拌水泥土渗透性较强，易发生渗水现象。对于孔隙较小的细粒粘性土，原状土的渗透较弱，加上水泥土的搅拌胶结充填，存在着厚的结合水膜，渗流的孔隙通道变得狭小，则止水效果好。

设计厚度或强度不足

若水泥土防渗墙的厚度过薄或其强度、刚度等的不足，在基坑开挖过程中，会因地压作用而导致SMW围护墙大的变形，墙体便产生微裂纹以及一些贯穿的裂缝，特别是在SMW围护体的芯材(如型钢)与水泥土之间，由于芯材本身与已涂刷的减摩剂层结合薄弱，两者刚度亦不同，变形不协调，易引起渗水。

施工控制不当

施工控制不当将是引起SMW墙渗漏的最主要原因。施工过程中，每个工序、每个环节的质量问题，都极有可能导致墙体渗漏。如搅拌喷浆提升速度过快、桩体搭接厚度不足、桩位偏斜、配合比控制不稳定、基坑开挖支撑不及时，以及一

些意外的因素如遇障碍物或设备故障而导致长时间间隔出现施工冷缝等，都会造成SMW防渗挡土墙的渗漏，严重的会引起涌水冒砂，甚至基坑坍塌。

三、SMW围护体的防渗设计

为保证基坑开挖过程中SMW围护结构的抗渗性能符合开挖要求，应加强以下几个方面的控制，如围护壁厚度、水泥土强度、型钢插入间距及施工变形控制等。

水泥土强度

对于SMW围护结构类型的深基坑，承受地压作用的，主要是依靠围护结构体的芯材(如H型钢)，水泥土主要起防渗作用。因此，该围护结构体对水泥土的强度要求较低。但是，倘若水泥土的强度过低，基坑开挖时微小的变形即会导致水泥土裂纹(缝)的产生，并使得围护结构体失去防渗的功能。因此，必须确保水泥土的强度。影响水泥土强度的因素主要有：水泥用量、水泥标号、水灰比、土的含砂率、龄期等。

铃木健夫等(1994)对水泥土地下墙的材料特性进行室内试验研究表明：相同注浆量的水泥土，水灰比越小、含砂率越大的水泥土，其无侧限抗压强度亦越大，并符合下述经验公式：

式中：

qn28-龄期28天的无侧限抗压强度；

水灰比；s-含砂率；

含砂率为0%的qn28k-系数。

对于超深(大于15m)基坑工程，应尽量使用高标号水泥。研究表明，水泥标号每提高100#，水泥土的无侧限抗压强度约增大20%～30%。此外，适当增加水泥用量亦有助于提高水泥土的强度，一般宜控制在15%～20%之间，这样水泥土的强度可达到1.5MPa以上。

水泥土搅拌桩厚度与芯材间距设计

水泥土厚度的确定，主要须考虑周边地层水土压力、水泥土的强度、H型钢的间、排