smw工法在深基坑工程中的应用

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1、万方数据第19卷增刊岩石力学与工程学报19(增)。1104～1107SMW工法在深基坑工程中的应用张璞(同济大学地下建筑与工程系上海200092)柳荣华(宁渡经济技术开发区城市建设总公司宁披315800)摘要详细阐述了劲性水泥土连续墙(sMw工法)的受力与变形机理，并结合工程实倒，通过各种方案比较．介绍了劲性水泥土连续墙在深基坑工程中的应用．关键调基坑，酗护结构。$MW工法分类号tu473．2文献标识玛A文章组号1000—6915(2000)蚌01104．041引言劲性水泥土连续墙(SMW工法)是采用专用多轴搅拌机，就地钻

2、进切削土体，同时从其钻头前端将水泥浆液注入土体，经反复搅拌和充分混合后，再将H型钢或其它芯材插入搅拌体内，形成地下连续墙体。这种墙体具有止水性好，对周围环境影响小，无泥浆污染，施工速度快，以及对地层适应性强等特点，在国外得到广泛的应用。在我国，SMW工法的应用尚处在起步阶段，很有必要对此工法的受力机理以及典型工程作详细的阐述。2SMW工法受力与变形机理2．1受力分析SMW工法是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料，通常为H型钢．一般认为水泥土与型钢之间的粘结强度和混凝土与钢筋之同的粘结强度相比很小，因而很难认为水泥土与型钢是共同工

3、作的．通常认为：水土俩压力全部由型钢独立承担，水泥土搅拌桩用于抗渗止水．不过试验表明，水泥土对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度，可起到减少位移的作用．此外，水泥土还起到套箍作用，可以防止型钢失稳。图1为日本材料协会对H型钢与水泥土共同作用的试验结果曲线。试件在现场养护70d后进行压弯试验，同时用相同尺寸的H型钢进行对比试验．图1中a曲线表示水泥土与H型钢混合体的荷载与挠度之间的关系，6曲线对应与H塑钢．对比可见：在相同荷载作用下水泥土与H型钢的混合体挠度要小一些，其抗弯刚度比相应H型钢的刚度要大20％．刚度的提高可用刚度提高

4、系数n表示为a一铃㈣式中：口。，冒。分别为水泥土搅拌桩H型钢混合体与H型钢的弹模；，。，，。分别为水泥土搅拌桩H型钢混合体与H型钢的惯性矩。用式(I)计算出的提高系数a值与实测n值相差较远，原因是实际工程中的构件很难达到理想化的状态。而准确确定a值，对于计算墙体变位具有重要意义．目前由于试验数据及工程经验还很有限，准确挠度，，OoImm图1劲性桩与H型钢压弯比较Fig．1CompaLriaonbetweencomposRepileandHshapedsteel2000年3月71：1收到来稿．作者张璞简介：男．1973年生．

5、1996年毕业于同济大学地下建筑与工程系地下建筑专业·现为博士生t主要从事基坑田护、软土隧道和地基加同方面的研究工作。万方数据第19卷增刊张璞等．SMW工法在深基坑工程中的应甩确定a值有一定困难，所以设计中受力计算一般仅考虑由H型铜独立承受作用在挡墙上的内力，当有足够可靠的试验资料和工程经验的前提下，可考虑水泥土对墙体刚度的提高作用。2．2变形机理搅拌桩体对芯材料(H型钢)的适应性如何是SMW工法的关键所在．如果由于芯材的变形与搅拌桩不协调，造成桩体开裂，形成大量漏水，就会导致工程失败。根据一些试验研究表明，搅拌桩的强度增

6、加在空气中较快，而在土中较慢．在开挖过程中，搅拌桩的变形在土中即已发生，此时由于桩体强度较低。因而变形适应性较好．待开挖出来后，桩体的强度迅速提高，但变形巳大部分完成。因此，根据国内外大量工程实例证明，一般基坑计算变形在30mm左右是不会导致搅拌桩体大量开裂的。3工程实例3．I工程概况上海某工程，基坑开挖面积约1838m2，挖深12．4m，日护挡土结构长约220延长米，工程场地地质条件如表l所示．衰l场地地荫条件TablelThegeologiccondltlonIⅡsite土层土层层底埋耀ycf掺遗系数耳u编号名称肺／k

7、N·m叫／kPa／(‘)／cm·，_1@-簧蕃璺牯2．5～3．018．98273-45X10。@z蓉垒砂质9．6～12．·18．46．230．6‘．62X10一I④簧矬泥15～t6．317¨3llt4683X10“@1灰色粘土20～21．817．915．71292．43X10。@2莛呈粉质24．5～25．418{16．31765．68X10“皇塞墼兰竺二竺竺竺13．2圈护结构设计本工程地处闹市中心，场地四周皆为道路，地下管线密集，尤其在基坑两侧有一条合流污水管，距地下室外墙只有4m，是重点保护对象，如图2所示。因此客观上要

8、求圉护结构施工离污水管愈远愈好。在上海地区，如此挖探的基坑，围护结构常规可采用钻孔灌注桩挡土，双排搅拌桩止水的结构形式，也可以采用地下连续墙。然而本工程所处场地土在一12．0m上砂性严重，钻孔桩难以成孔，可能产生的后果是搅拌桩完成后施工钻孔灌注桩时易造成孔斜，同时砂性土层易塌孔，从而造成后继围护灌注桩难