SMW工法及所用多轴式连续墙钻孔机郭传新SMW工法是土(Soil)和水泥浆在原位置混合(Mixing)建造挡土防水墙(Wall)技术的简称,也叫柱列式土壤水泥墙工法。它是利用多轴式长螺旋钻孔机在土中钻孔,达到预定深度后,边提钻边从钻头端部注入适合不同工事连续墙的水泥浆,与原土壤进行混合搅拌,在原位置上建成一段土壤水泥墙;然后再进行第二段墙的施工,并使相邻的土壤水泥墙彼此有重合段。依此类推,连续施工即可造成地下连续墙。SMW工法的特点(1)防水性好;(2)施工深度大;(3由于可利用H形钢等作为加强梁,不需要高强度的土壤水泥;(4)施工费用低廉。另外,与通常的地下连续墙工法相比,SMW工法还具备以下优点:(1)产生残土少;(2)工期大大缩短;(3)低振动,低噪音等。由于SMW工法具有以上特点,除了在软弱地盘中进行的地下掘削工事方面采用该工法造成挡土墙防水墙之外,还可以在江河堤坝修筑工程中做防渗墙,在解决土壤液化方面也被应用。1图1墙体造成的概念图施工机械的削孔、混合搅拌机构如下:(1)为了提高削孔机构的削孔能力,钻头端部的高度是相互错开的。(2)各钻杆上的搅拌叶片、螺旋叶片的形状根据土质不同而有所变化,共计有砂质土用、粘性土用砂砾及岩盘用三种钻具(图2)。SMW工法的原理SMW工法所使用的施工机械是具有削孔与混合搅拌功能的多轴式钻孔机(图4),如图1所示水泥浆能够从钻头端部喷出。此种多轴式钻孔机沿连续墙构筑方向有复数的搅拌轴并列,而且搅拌叶片之间有一部分相互重叠,因此横方向的连续性是很高的。2图2钻孔搅拌机构建筑机械1999(4)45施工技术(3)为使土壤与水泥浆的搅拌充分、均匀,相邻钻杆的回转方向恰好相反,叶片回转轨迹的重合部分宽度要在100mm以上(图3)。施工装置SMW工法所用施工装置,如图4所示。该机由打桩架、钻孔机动力头、钻孔搅拌轴等,还有附属设备水泥浆处理装置、履带式起重机等组成4图3各叶片的回转轨迹及重叠宽度(平面图)SMW工法用水泥浆的配合设计SMW工法从粘性土到砂砾地盘被广泛应用。作为施工对象的地盘,从均一地盘到不连续地盘范围很广,并且地下水也有自由水和被压水,因此进行水泥浆配合设计时,以上这些情况都要考虑进去。另外,影响土壤水泥墙压缩强度的因素,如地盘的性质(土的粒度、有机物含量等)、水泥浆的配合(固化材料的种类、水和水泥比例、单位注入量等)、施工性(混合搅拌的均匀性、悬浮性),这些也必须考虑。基于以上这些原因,特别是在土层构成复杂的地盘施工时,必须进行水泥浆配合试验,然后再进行配合设计。SMW工法所用基本的水泥浆配合如表1。311打桩架21钻机动力头31钻杆41连接装置51钻头61支承架图4SMW工法所用施工装置图4参数表表1水泥浆的基本配合水泥浆中使用的固化材料有普通水泥、高炉水泥、水泥类地盘改良材等。添加剂有抑制凝固的澎润土、耐海水用的增粘剂、长时间作业固凝结延迟剂等。使用这些材料的水泥浆,在SMW工法中除作为固化液之外,还具有削孔时的润滑机能、掘削土砂的分散机能、防止塌孔的护壁机能等。建筑机械1999(4)46©1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net土质区分配合(每1m3对象土)压缩强度(MPa)水泥(kg)澎润土(kg)水(L)粘性土300～4505～15450～9000.5～1砂质土200～4005～20300～8000.5～3砂砾土200～4005～30300～8000.5～3粘土及特殊土在室内试验等基础上配合设计-DH508-100MM70DA70D4225mmM70D4455mmB4507mmC5415mmD4554mmE21～33mG17～29m全装备重量(最大时)(t)100设置面积(cm2)77700额定功率(kW)84.5额定转速(r/min)1550行走速度(km/h)0.56爬坡能力(.)(不含上车)16.7钢丝绳提升速度(m/min)39.5纲丝绳下放速度(m/min)39.5施工技术SMW工法所用多轴式钻孔机于1976年在日本首次被开发成功。以后经过多次改进现已形成系列产品,钻机功率主要有90kW、120kW、150kW、180kW等,其中90kW、120kW最为常用,150kW以上主要用于软岩地层。在我国SMW工法最近两年刚被应用到连续墙的施工中,所用设备均为进口,价格十分昂贵。一套日本产二手多轴钻机价格在人民币100万左右,新产品还要更贵。设备的短缺严重制约了SMW工法在我国的推广应用,因此,建设部北京建筑机械综合研究所吸收国外的先...