SMW工法和拉森鋼板樁的發(fā)展應(yīng)用概況

1、 SMW工法和拉森鋼板樁的開展應(yīng)用概況 一、SMW工法的特點 SMWSMW 工法( (Soil Mixed Wall Soil Mixed Wall , ,型鋼水泥土攪拌墻)，是以多軸型 鉆掘攪拌機在原位地層向一定深度進行鉆掘， 同時在鉆頭處噴出水泥 系強化劑而與地基土反復混合攪拌，在各施工單元之間那么采取重疊搭 接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入 H H 型鋼或鋼板作為其應(yīng) 力補強材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完 整的、無接縫的地下墻體。 SMWSMW 工法的主要優(yōu)點如下： (1)(1)施工時原位切削攪拌土體、水土保持總量平衡，對鄰 近土體的擾動小，不會危害鄰近道路

2、地面、建筑物、地下設(shè)施等。 (2)(2)將止水止土帷幕和結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件結(jié)合成一體，圍護體 占地面積小，可充分利用土地資源。 (3)(3)內(nèi)插型鋼可回收重復使用，可節(jié)約大量鋼材，降低造 價。 (4)(4)圍護施工完、型鋼拔除后，留在地下的只是強度不高 的水泥攪拌樁，不會成為永久地下障礙物，不影響今后地下空間 資源的開發(fā)。 (5)(5)鉆桿的螺旋推進翼與攪拌翼相間設(shè)置，隨著鉆掘和攪拌反 復進行，使水泥系強化劑與土攪拌很均勻， 而且三軸樁為一軸全斷面 套打，樁長度范圍及橫向搭接時均無接縫，止水性能好。 (6)(6)對土層的適應(yīng)性強，配不同的鉆桿可在粘性土、粉土、砂 土、砂礫土、卵石及單軸抗壓強度 60

3、MPa60MPa 以下的巖層使用 (7)(7)施工速度快， 工期短， 在一般土層中每一臺班可成墻 100m100m3左右。 (8)(8)施工噪音低、振動小，產(chǎn)生的泥漿、廢土外運少，對 環(huán)境污染 小。 (9)(9)可成墻厚范圍大，達 5501300mm;5501300mm;目前成墻最大深度 達 65m65m。 SMWSMW 工法尚有以下缺乏之處： (1) (1) SMWSMW 工法比大直徑鉆孔灌注樁、 地下連續(xù)墻的剛度要小， 變形相對較大，對周邊環(huán)境保護的要求較高的工程需慎重采用。 一般 適合挖深不超過 12m12m 的基坑(具體與土質(zhì)條件有關(guān))，挖深較大時需 配合相對更多道支撐支護，影響施工。

4、 (2)(2)地下室層數(shù)多(三層以上)、挖深較深時，由于地下室結(jié) 構(gòu)本身的施工工期較長， SMWSMW 工法型鋼的使用時間相應(yīng)較長， 那么租 賃費用較高，此時經(jīng)濟優(yōu)勢不明顯。 (3) (3) SMWSMW 工法機械體量大，對地基承載力要求較高，假設(shè)施工 場地狹小時無法采用 SMWSMW 工法。 (4) (4) SMWSMW 工法的機械數(shù)量多，進退場費用高，工程較小時將 進退場費用計入反而不經(jīng)濟。 二、SMW工法的開展應(yīng)用 SMWSMW 工法于 19761976 年在日本成功開發(fā)，我國最先于 19931993 年通過 技術(shù)引進，并在上海靜安寺環(huán)球世界商廈基坑圍護中首先得到成功應(yīng) 用。 由于 SM

5、WSMW 工法工藝簡單、工期短、造價低、節(jié)約鋼材、節(jié) 約地下空間資源，符合國家建設(shè)節(jié)約型社會和開展循環(huán)經(jīng)濟需 要，在 19991999 年被建設(shè)部、上海市建委列為重點推廣工程。此后 在上海得到了大量推廣應(yīng)用， 并于 20052005 年制定了相關(guān)地方標準。 國家行業(yè)標準也已于 20212021 年 3 3 月發(fā)布，將于 20212021 年 1010 月實施。 以二層地下室中常見的深度 1010 米、周長 350350 米左右的基坑 為例，傳統(tǒng)的圍護形式為鉆孔灌注樁結(jié)合兩道鋼筋混凝土支撐支 護，鉆 孔灌注樁外側(cè)設(shè)水泥攪拌樁止水止土，基坑施工工期需 6 6 個月左右?；訃o完成后，鉆孔灌注樁留

6、在地下，成為極難處 理的永久地下障礙物；鋼筋混凝土支撐撤除后成為建筑垃圾，僅 可用于臨時填埋場地；水泥攪拌樁也留在地下，但其強度不高， 遇到時處理的難度不大。所有圍護結(jié)構(gòu)體的材料均一次性損耗， 不能重復利用，甚至成為污染物、障礙物，造成較大的浪費。 表1鉆孔樁結(jié)合兩道鋼筋混凝土支撐支護與 SMW工法 結(jié)合兩道鋼支撐支護所損耗的混凝土、鋼材比照 1 - 混凝土 m3 鋼材噸 鉆孔樁結(jié)合兩道 鋼筋混凝土支撐 支護 鉆孔灌注樁 3700 440 1 鋼筋混凝土支 撐 1820 200 SMW工法結(jié)合 兩道鋼支撐支護 鋼筋混凝土壓 頂梁 300 35 SMW工法節(jié)約 5220 605 1 上述傳統(tǒng)圍護

7、形式完全可用 SMWSMW 工法結(jié)合兩道鋼支撐支護 的形式替代。由于 SMWSMW 工法的內(nèi)插型鋼及鋼支撐可回收重復使 用，損耗率極低，需損耗混凝土、鋼材的僅為型鋼頂部的鋼筋混 凝土壓頂梁，因此可節(jié)約大量混凝土、鋼材，降低 25%25%左右的圍 護造價；且施工速度快，工期可縮短 2020 天2525 天。 從表 1 1 可知，SMWSMW 工法節(jié)約的混凝土、鋼材量十分可觀， 是值 得大力推廣的綠色、環(huán)保的圍護形式。近幾年，杭州地區(qū)每年有近 200200 個采用鉆孔灌注樁支護的基坑， 一半以上可用 SMWSMW 工法替代， 可節(jié)約 2020 多萬立方米的混凝土、 2 2 萬多噸鋼材。 20062

8、006 年以后 SMWSMW 工法在杭州地區(qū)得到了大力推廣，通過多 個應(yīng)用工程的良好效果檢驗，現(xiàn)已為設(shè)計單位、建設(shè)單位、施工 單位所普遍認可， 應(yīng)用 SMWSMW 工法的深基坑工程數(shù)量迅速增長。 現(xiàn) SMWSMW 工法在杭州地區(qū)的基坑圍護工程中應(yīng)用率約為 810% ,810% , 正處于高速開展階段， 5 5 年內(nèi)在基坑圍護工程中的應(yīng)用率可達 2530%2530%。 從全國范圍看，目前 SMWSMW 工法主要應(yīng)用于我國東南沿海地 區(qū)的軟土深基坑圍護中，并逐步向內(nèi)地推廣。以上海為首的較早 推廣應(yīng)用的地區(qū)，SMWSMW 工法應(yīng)用較成熟，應(yīng)用率在 2530%;2530%;在 近 4 4、5 5 年開

9、始推廣應(yīng)用的大城市，如南京、蘇州、天津、武漢、 福州等，與杭州類似，正處于高速開展階段；而東南沿海的中小 城市及中西部地區(qū)的大中城市由于受經(jīng)濟開展水平限制， 基坑工 程的市場規(guī)模剛剛開始開展，對 SMWSMW 工法處于接受應(yīng)用、初期 推廣階段。 國內(nèi)各地區(qū)的地質(zhì)條件復雜多變，但 SMWSMW 工法適用于各種 土層，尤其適用于 413413 米深度的基坑，而這一深度的基坑也是 整個基坑工程中比例最大的。 由于地下空間的開發(fā)利用與經(jīng)濟發(fā) 展水平密切相關(guān)， 東南沿海的大中城市及中西部地區(qū)的大城市是 今后510510年 SMWSMW 工法應(yīng)用增長的主要市場。 三、拉森鋼板樁的應(yīng)用現(xiàn)狀 拉森鋼板樁是一種

10、帶鎖口或鉗口的熱軋或冷彎型鋼， 靠鎖口或鉗 口相互連接咬合，形成連續(xù)的鋼板樁墻擋土止水，具有高強、輕質(zhì)、 施工機械簡單、施工方便快捷、無需養(yǎng)護即插即用、止水性好、耐久 性好、可回收循環(huán)利用、環(huán)保無污染等優(yōu)點。 以一層地下室中常見的深度 5 5 米、周長 500500 米左右的基坑為 例，最常用、最經(jīng)濟的圍護形式為土釘支護，但需分層開挖、分 層施工、 分層養(yǎng)護，工期要受土釘施工、養(yǎng)護時間的制約；土釘 抗拔力受土層性質(zhì)的影響大?；訃o完成后，土釘留在地下， 成為永久地下障礙物，由于土釘體中間為鋼材、抗拉強度高，且 長度較長，密度大，極難處理。所有材料均一次性損耗，不能重 復利用，成為污染物、障礙

11、物，雖然單個基坑產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量 不算多，但由于用土釘支護的二、三級基坑多達三、四百個，累 計的量非常大，即使每年僅一百個基坑用拉森鋼板樁替代，也可 節(jié)約 3 3 萬多立方米的混凝土、水泥漿和 5 5 千噸鋼材。 表2常規(guī)基坑采用土釘支護損耗的混凝土、水泥漿、鋼材 混凝土 m3 水泥漿m3 鋼材噸 噴射混凝土面層 240 16 土釘支護 土釘 95 30 廠 合計 口 240 95 46 而且隨著土地供給的緊張，對土釘超越用地紅線使用的要求越來 越嚴格。受周邊環(huán)境、用地紅線等制約，許多二、三級基坑只得采用 造價要高得多的鉆孔樁支護。況且采用鉆孔樁支護造價高，混凝土、 鋼材的一次性損耗更大。假設(shè)

12、采用拉森鋼板樁支護，由于全部為可重 復利用的鋼材，高強輕質(zhì)、無需養(yǎng)護即插即用，可回收循環(huán)利用，基 本不生成一次性損耗材料，無疑是數(shù)量眾多的二、三級基坑的最理想、 最環(huán)保的支護材料。 目前全球鋼板樁年消費量近 300300 萬噸，其中歐洲約 50605060 萬噸， 北美 5050 萬噸以上，日本 50605060 萬噸，韓國約 2020 萬噸，東南亞近 20 20 萬噸，香港、臺灣的消費量也超過 5 5 萬噸。其中約 60%60%用于一次性適 用的永久結(jié)構(gòu)，40%40%在臨時結(jié)構(gòu)中反復適用。廣泛應(yīng)用于防波堤、護 岸、船塢、碼頭、人工島、船閘、地下隧道、路堤、擋土墻、防滲墻、 地基加固等永久性 工程和圍堰、基坑圍護等臨時性工程。 我國鋼板樁年消費量僅 3 3 萬多噸，市場保有量小，僅限于港口、 碼頭、船廠建設(shè)等永久性工程和建橋墩時圍堰、少量基坑等臨時性工 程。僅馬鋼等少數(shù)鋼廠曾小規(guī)模生產(chǎn)過，大局部依靠進口，到 2007 2007 年才制定相關(guān)國家標準，與中國鋼產(chǎn)量占全球一半的地位極不相稱。 與此相反，東南沿海的鋼板樁租賃市場異?；鸨?常出現(xiàn)無樁可租的 局面。工程建設(shè)對鋼板樁的需求增長迅速， 不少工程設(shè)計時考慮采用 鋼板樁，往往因無樁可租賃而不得不變更方案。 現(xiàn)階段我國鋼板樁的市場形勢與 1010 年前的 H H 型鋼相似，剛處于 市場開展初期，也預(yù)示