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摘要：随着我国国民经济的快速发展，SMW工法广泛应用于现在的建筑工程中。本文主要按工程的国标、行业标准或地方标准中有关规定以及针对SMW工法的工艺要点，对SMW工法设计计算、设计理论和方法进行了研究。
Abstract: With rapid development of our national economy, the SMW method is widely used in the construction of. According to the national standard, industry standards or local standards in the relevant provisions as well as for the SMW method of SMW construction technology, design and calculation, the paper undertakes study the design theory and method
关键词： SMW工法桩 设计计算 调研分析
中图分类号：TU973+.3文献标识码：A文章编号：
Key Words: SMW pile design and calculation analysis
SMW工法是我国建筑施工技术创新中的技术引进与创新的典型。二次世界大战后，地基处理施工方法得到了长足发展。SMW工法以其经济、适用、环保等优势而越来越被广泛应用。
1 SMW工法桩设计计算的内容、流程、研究与应用现状、存在问题
1.1 SMW设计计算内容
SMW工法的设计计算内容主要包括：墙身型式选择、入土深度的确定、挡墙内力与变形分析、型钢间水泥土的抗剪计算及有关构造措施等。
SMW挡墙的设计受诸多因素的影响，如地层条件、施工方法等。因此，合理的安排设计流程可以简化设计过程，降低工作量。
(1) 型钢水泥桩的受力分析
型钢桩是在水泥土搅拌桩中插入H型钢构成的，通常认为：水土侧压力全部由型钢单独承担；水泥土桩的作用在于抗渗止水。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，水泥土起到套箍作用，可以防止型钢失稳，对H型钢还可以防止翼缘失稳，这样可使翼缘厚度减小到很薄。
在同样的荷载作用下水泥土与H型钢的组合体挠度要小一些，其抗弯刚度比相应同等型号H型钢的刚度大20%，刚度的提高可用刚度提高系数α表示。α＝ＥCSICS/ESIS
式中：ＥCS、ES分别为水泥土搅拌桩H型钢混合体和H型钢的弹性模量；ICS、IS分别为水泥土搅拌桩H型钢混合体和H型钢的惯性矩。
(2) 水泥土配合比的确定
在SMW围护的深基坑中，围护结构体的芯材（H型钢）主要承受地压作用，水泥土起防渗作用，同时必须保证非加筋区水泥土免受剪切破坏。影响水泥土强度的因素主要有：水泥用量、水泥标号、水灰比、土体含砂率、龄期等，所用水泥和外掺剂的掺入量必须在现场做试验以取得最优配合比。
(3) 入土深度的确定
①型钢的入土深度Dh
为了基坑施工结束后型钢能顺利回收，一般型钢的入土深度可比水泥土搅拌桩的入土深度小一些。型钢的入土深度主要由基坑的抗隆起稳定性和挡土墙的内力、变位不超过允许值， 以及能顺利拔出等条件决定。
在进行挡墙结构内力、变位和基坑抗隆起稳定分析时，挡墙结构的深度仅计算至型钢底端，不计型钢底面以下那部分水泥土搅拌桩对抗弯、抗隆起的作用。
②水泥土搅拌桩入土深度Dc
水泥土桩的入土深度主要通过水力条件确定，包括防止管涌、防止底鼓和考虑降水对周围环境的影响等三方面的内容。一般可依据Dc≥ DH条件初步确定水泥土桩入土深度，再綜合上述三个方面的水力条件加以校验和调整。
(4) SMW挡墙截面设计与计算
①截面形式的确定
日本有关资料介绍的SMW挡墙截面形式基本上是单排型钢“全位”布置方式，结合我国的情况，在地下水丰富且渗透系数大的地区因止水需要，水泥土搅拌桩有时也需做成双排形式。
②截面设计
SMW挡墙的截面尺寸主要取决于其承载力和刚度。墙体刚度，即组合刚度的大小，不但与H型钢的刚度有关，而且水泥土的刚度贡献起到很重要的作用。这种组合刚度的大小由两种材料的截面布置决定。SMW挡墙模拟试验表明，在挡墙正常工作状态下，水泥土的刚度贡献不能忽视，尤其显著的是水泥土的附加刚度效果。因此，以往只考虑H型钢的单独承载，水泥土作为强度储备的挡墙设计思想是保守的，不能达到优化设计的目的。
③SMW围护结构支撑的层间距设计
若SMW围护结构在基坑开挖过程中产生过量变形，挡墙非加筋区水泥土的裂纹发展便会加速，导致大量渗水，引起基坑失稳。因此，在基坑开挖过程中，应在计算预测基坑侧向变形、采取有效施工措施控制的基础上，合理确定支撑的层间距。
(5) 内力及位移计算
SMW挡墙内力计算模式与地下墙类似，以单排全位插1隔1为例，具体计算步骤如下：
①等刚度的混凝土壁式地下墙折算厚度h
设型钢宽度为w，净距为t，见图1。
分两种情况考虑：
1）不考虑刚度提高系数α
挡墙刚度仅考虑型钢刚度，则每根型钢应等价为宽w＋t， 厚度为h的混凝土壁式地下墙。按两者刚度相等的原则
图1地下墙折算厚度计算简图 可得：
式中：Es、Is——型钢弹性模量和惯性矩；Ec——混凝土弹性模量。
2）考虑刚度提高系数α
考虑刚度提高系数时，墙内力计算可直接按整体壁式地下墙进行计算。为方便，也可按等价为单位长的一定厚度的混凝土壁式地下墙进行计算。
②按厚度为h的混凝土壁式地下墙，计算出每延米墙的内力与位移Mw、Qw、Uw
③换算得每根型钢承受的内力和位移Mp、Qp、Up
Mp=(w+t) MwQp=(w+t) Qw Up=Uw
当按第一种情况（不考虑α）计算时，由于仅考虑型钢的作用，势必使位移较大，弯矩较小，设计不尽合理。当按第二种情况（考虑α）计算时，位移较小，弯矩较大，与实际情况比较吻合。故在有足够可靠的试验资料和工程经验的前提下，建议按第二种情况进行型钢桩强度验算。
2 设计计算研究现状
SMW挡墙是水泥土和型钢的组合体。其工作性能十分复杂，在这方面，国内外学者做了许多工作，主要从水泥土性能、组合结构工作特点、设计方法和施工技术几个方面进行了大量试验研究。
SMW工法挡土墙基本上是参照其它形式围护结构的计算方法进行设计计算的。随着应用经验的积累，日本材料学会较早发起成立《SMW工法设计施工指南》编制委员会，委员会由土木、建筑领域和从事施工技术工作的专家组成，同时，日本建筑学会正在进行《建筑基础构造设计规范及说明》的修订工作，其中一部分委员又兼任材料学会委员，因此，日本材料学会制定的《SMW工法设计施工指南》的内容被日本建筑学会的规范采纳。此后，日本土木学会及其它各协会制定的有关SMW工法相关标准基本上是采用日本材料学会的标准，1998年土建领域的SMW工法设计施工规范正式发布。
在我国，由于原先对此项技术的研究重视不够，缺乏有效的科研投入，只有在近十年来，SMW工法才得以在工程中应用，相关的资料积累较少，目前的实际和施工还处在照搬日本经验的较低应用层次上，还未形成一套可靠的SMW工法设计和施工规范。
参考文献：
1 张建成;SMW搅拌桩施工及质量控制[J];山西建筑;2008年01期
2 王俊平;SMW工法桩在地下工程中的应用[J];科技信息(科学教研);2008年01期
3 李凤明;SMW工法的设计与应用[J];市政技术;2007年01期
4 张璞;SMW工法在深基坑工程中的应用[J];岩石力学与工程学报;2000年S1期
作者简介：解廷龙（1977.1） ，男（汉族） ，籍贯江苏建湖，多年从事工程施工管理工作
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
Abstract: With rapid development of our national economy, the SMW method is widely used in the construction of. According to the national standard, industry standards or local standards in the relevant provisions as well as for the SMW method of SMW construction technology, design and calculation, the paper undertakes study the design theory and method
关键词： SMW工法桩 设计计算 调研分析
中图分类号：TU973+.3文献标识码：A文章编号：
Key Words: SMW pile design and calculation analysis
SMW工法是我国建筑施工技术创新中的技术引进与创新的典型。二次世界大战后，地基处理施工方法得到了长足发展。SMW工法以其经济、适用、环保等优势而越来越被广泛应用。
1 SMW工法桩设计计算的内容、流程、研究与应用现状、存在问题
1.1 SMW设计计算内容
SMW工法的设计计算内容主要包括：墙身型式选择、入土深度的确定、挡墙内力与变形分析、型钢间水泥土的抗剪计算及有关构造措施等。
SMW挡墙的设计受诸多因素的影响，如地层条件、施工方法等。因此，合理的安排设计流程可以简化设计过程，降低工作量。
(1) 型钢水泥桩的受力分析
型钢桩是在水泥土搅拌桩中插入H型钢构成的，通常认为：水土侧压力全部由型钢单独承担；水泥土桩的作用在于抗渗止水。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，水泥土起到套箍作用，可以防止型钢失稳，对H型钢还可以防止翼缘失稳，这样可使翼缘厚度减小到很薄。
在同样的荷载作用下水泥土与H型钢的组合体挠度要小一些，其抗弯刚度比相应同等型号H型钢的刚度大20%，刚度的提高可用刚度提高系数α表示。α＝ＥCSICS/ESIS
式中：ＥCS、ES分别为水泥土搅拌桩H型钢混合体和H型钢的弹性模量；ICS、IS分别为水泥土搅拌桩H型钢混合体和H型钢的惯性矩。
(2) 水泥土配合比的确定
在SMW围护的深基坑中，围护结构体的芯材（H型钢）主要承受地压作用，水泥土起防渗作用，同时必须保证非加筋区水泥土免受剪切破坏。影响水泥土强度的因素主要有：水泥用量、水泥标号、水灰比、土体含砂率、龄期等，所用水泥和外掺剂的掺入量必须在现场做试验以取得最优配合比。
(3) 入土深度的确定
①型钢的入土深度Dh
为了基坑施工结束后型钢能顺利回收，一般型钢的入土深度可比水泥土搅拌桩的入土深度小一些。型钢的入土深度主要由基坑的抗隆起稳定性和挡土墙的内力、变位不超过允许值， 以及能顺利拔出等条件决定。
在进行挡墙结构内力、变位和基坑抗隆起稳定分析时，挡墙结构的深度仅计算至型钢底端，不计型钢底面以下那部分水泥土搅拌桩对抗弯、抗隆起的作用。
②水泥土搅拌桩入土深度Dc
水泥土桩的入土深度主要通过水力条件确定，包括防止管涌、防止底鼓和考虑降水对周围环境的影响等三方面的内容。一般可依据Dc≥ DH条件初步确定水泥土桩入土深度，再綜合上述三个方面的水力条件加以校验和调整。
(4) SMW挡墙截面设计与计算
①截面形式的确定
日本有关资料介绍的SMW挡墙截面形式基本上是单排型钢“全位”布置方式，结合我国的情况，在地下水丰富且渗透系数大的地区因止水需要，水泥土搅拌桩有时也需做成双排形式。
②截面设计
SMW挡墙的截面尺寸主要取决于其承载力和刚度。墙体刚度，即组合刚度的大小，不但与H型钢的刚度有关，而且水泥土的刚度贡献起到很重要的作用。这种组合刚度的大小由两种材料的截面布置决定。SMW挡墙模拟试验表明，在挡墙正常工作状态下，水泥土的刚度贡献不能忽视，尤其显著的是水泥土的附加刚度效果。因此，以往只考虑H型钢的单独承载，水泥土作为强度储备的挡墙设计思想是保守的，不能达到优化设计的目的。
③SMW围护结构支撑的层间距设计
若SMW围护结构在基坑开挖过程中产生过量变形，挡墙非加筋区水泥土的裂纹发展便会加速，导致大量渗水，引起基坑失稳。因此，在基坑开挖过程中，应在计算预测基坑侧向变形、采取有效施工措施控制的基础上，合理确定支撑的层间距。
(5) 内力及位移计算
SMW挡墙内力计算模式与地下墙类似，以单排全位插1隔1为例，具体计算步骤如下：
①等刚度的混凝土壁式地下墙折算厚度h
设型钢宽度为w，净距为t，见图1。
分两种情况考虑：
1）不考虑刚度提高系数α
挡墙刚度仅考虑型钢刚度，则每根型钢应等价为宽w＋t， 厚度为h的混凝土壁式地下墙。按两者刚度相等的原则
图1地下墙折算厚度计算简图 可得：
式中：Es、Is——型钢弹性模量和惯性矩；Ec——混凝土弹性模量。
2）考虑刚度提高系数α
考虑刚度提高系数时，墙内力计算可直接按整体壁式地下墙进行计算。为方便，也可按等价为单位长的一定厚度的混凝土壁式地下墙进行计算。
②按厚度为h的混凝土壁式地下墙，计算出每延米墙的内力与位移Mw、Qw、Uw
③换算得每根型钢承受的内力和位移Mp、Qp、Up
Mp=(w+t) MwQp=(w+t) Qw Up=Uw
当按第一种情况（不考虑α）计算时，由于仅考虑型钢的作用，势必使位移较大，弯矩较小，设计不尽合理。当按第二种情况（考虑α）计算时，位移较小，弯矩较大，与实际情况比较吻合。故在有足够可靠的试验资料和工程经验的前提下，建议按第二种情况进行型钢桩强度验算。
2 设计计算研究现状
SMW挡墙是水泥土和型钢的组合体。其工作性能十分复杂，在这方面，国内外学者做了许多工作，主要从水泥土性能、组合结构工作特点、设计方法和施工技术几个方面进行了大量试验研究。
SMW工法挡土墙基本上是参照其它形式围护结构的计算方法进行设计计算的。随着应用经验的积累，日本材料学会较早发起成立《SMW工法设计施工指南》编制委员会，委员会由土木、建筑领域和从事施工技术工作的专家组成，同时，日本建筑学会正在进行《建筑基础构造设计规范及说明》的修订工作，其中一部分委员又兼任材料学会委员，因此，日本材料学会制定的《SMW工法设计施工指南》的内容被日本建筑学会的规范采纳。此后，日本土木学会及其它各协会制定的有关SMW工法相关标准基本上是采用日本材料学会的标准，1998年土建领域的SMW工法设计施工规范正式发布。
在我国，由于原先对此项技术的研究重视不够，缺乏有效的科研投入，只有在近十年来，SMW工法才得以在工程中应用，相关的资料积累较少，目前的实际和施工还处在照搬日本经验的较低应用层次上，还未形成一套可靠的SMW工法设计和施工规范。
参考文献：
1 张建成;SMW搅拌桩施工及质量控制[J];山西建筑;2008年01期
2 王俊平;SMW工法桩在地下工程中的应用[J];科技信息(科学教研);2008年01期
3 李凤明;SMW工法的设计与应用[J];市政技术;2007年01期
4 张璞;SMW工法在深基坑工程中的应用[J];岩石力学与工程学报;2000年S1期
作者简介：解廷龙（1977.1） ，男（汉族） ，籍贯江苏建湖，多年从事工程施工管理工作
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。