舒國忠

(上海浦東新區(qū)天佑市政有限公司，上海市201204)

SMW工法在雨水泵站改造工程中的應用

舒國忠

(上海浦東新區(qū)天佑市政有限公司，上海市201204)

以上海某泵站旱流污水截流改造工程為例，詳細介紹了SMW工法作為圍護結構的基坑工程的施工，以及對施工周邊的環(huán)境和圍護結構的變形監(jiān)測。

泵站改造；SMW工法；施工監(jiān)測

0 前言

在上海地區(qū)，有關調查資料顯示，有些地區(qū)雨水管道中旱流污水量達到地區(qū)污水總量的20%左右。由于雨水管道最終出口為就近河道，管道中的旱流污水隨雨水排入河道，會給河道帶來污染。而上世紀90年代設計的雨水泵站一般都考慮在集水池內(nèi)設置旱流污水泵，將分流制地區(qū)雨水排水系統(tǒng)中收集至泵站的旱流污水提升后就近排入市政污水管道。但由于格柵間隔較寬，進入集水池中垃圾較多，因此設置在雨水集水池中的污水節(jié)流泵堵塞頻率高，為泵站日常運營管理帶來諸多不便，針對設置完整的污水截流設施的需求，通過在雨水泵站進水閘門井中設旱流污水截留管，將污水截流至單獨的污水提升泵房中，在污水泵房中設置細格柵；雨水則進入雨水泵房，經(jīng)提升后排入河道。

本文介紹的某雨水泵站改造工程，是在原有進水閘門井旁邊新建旱流污水截流泵井，并采用SMW工法作為圍護結構的施工方法。

1 工程概況

該項工程是在雨水泵站內(nèi)設置旱流污水截流設施，工藝部分共包括以下幾個部分內(nèi)容：(1)新建旱流污水截流泵井；(2)新建雨水出水箱涵閘門井，改造進水閘門井；(3)原岔道管廢除，新建試泵回籠水管道；(4)污水出水總管設置計量設施(見圖1)。

圖1 雨水泵站平面圖

新建旱流污水截流泵井位于現(xiàn)有進水閘門井東南側，兩井凈距3.9 m，中間用φ600鋼管連接。泵井的結構外徑為5.5 m×9.4 m，底板尺寸為6.7m×10.6 m，基坑開挖深度8.1 m。按設計要求，基坑開挖平面尺寸為7.7 m×13.45 m。

2 SMW工法施工設計

根據(jù)泵站內(nèi)場地實際情況，在征得建設單位和設計同意后將SMW工法修改為采用？700雙軸水泥攪拌樁局部結合φ800高壓旋噴樁，樁長均為18 m，樁搭接間距20 cm, φ700雙軸水泥攪拌樁水泥摻量13%，內(nèi)插500 mm×300 mm×12 mm/ 18 mm“H”型鋼,間距50 cm?；拥装逡韵? m深范圍內(nèi)進行壓密注漿加固土體，避免基底土隆起。注漿孔呈梅花樁布置，其中外排注漿孔距圍護墻內(nèi)側500 mm。

2.1 圍護樁施工工藝(見圖2、圖3)

圖2 圍護樁修改平面布置圖

圖3 圍護樁施工工藝流程圖

根據(jù)坐標基準點、總平面布置圖、圍護結構施工圖，按圖放出SMW樁邊控制線，設立臨時控制樁，做好技術復核單，并提交監(jiān)理驗收。然后根據(jù)基坑圍護邊線用挖機開挖溝槽，并清除地下障礙物，開挖溝槽的土體及時外運，以保證SMW工法正常施工。樁機就位后，用經(jīng)緯儀進行觀測以確保鉆機的垂直度。雙軸水泥攪拌樁樁位定位偏差須小于1 cm，成樁后樁中心偏差不超過50 mm，樁身垂直度偏差不得超過0.5%。

根據(jù)該工程的特點，攪拌樁設計水灰比為2：1；32.5級普通硅酸鹽水泥摻量為13%，每立方米攪拌樁體中水泥摻量為234 kg。合理的水泥漿液及水灰比，不僅能確保水泥土強度，同時水泥土和涂有隔離層的型鋼具有良好的握箍力，確保水泥土和型鋼發(fā)揮復合效應，起到共同止水擋土的效果，并創(chuàng)造良好的型鋼上拔回收條件，即在上拔型鋼時隔離涂層易損壞，產(chǎn)生一定的隔離層間隙。

第一次噴漿攪拌提升：鉆進到設計深度后開啟壓漿泵，經(jīng)過高壓管、中心桿向土體噴射注漿，同時鉆頭旋轉攪拌提升，使灰漿與攪拌的原土充分拌和，攪拌頭提升速度應控制在0.5 m/min以內(nèi)，當攪拌頭提升至地面時，用掉總漿液量的60%～70%。 而后再次攪拌下沉后第二次噴漿攪拌提升，攪拌頭提升速度應控制在1.0 m/min以內(nèi)，當攪拌頭提升至地面時，噴完設計漿液量。并將集料斗中加入適量清水，開啟灰漿泵，清洗壓漿管道及其它所用機具，然后移位再進行下一根樁的施工。在二軸水泥攪拌樁施工完畢后，吊機立即就位，3 h內(nèi)完成吊放H型鋼。在主體結構施作完畢且恢復地面后，開始拔除H型鋼，采用專用夾具及千斤頂以圈梁為反梁，起拔回收H型鋼。在拔出H型鋼的同時，對H型鋼留下的縫隙用黃砂及時填充，以控制變形量。如果在施工過程中由于意外原有造成攪拌樁體搭接時間超過24 h，必須在施工冷縫處圍護樁外側補澆素樁。而且需在圍護樁達到一定強度后進行補樁，以防偏鉆，保證補樁效果，素樁與圍護樁搭接厚度約10 cm(見圖4)。

2.2 支撐施工工藝

(1)第一道支撐(中心標高3.40 m)為鋼筋混凝土支撐600 mm×600 mm，混凝土強度C30，型鋼帽梁(中圈梁)為1 400 mm×800 mm，中間支撐混凝土為600 mm×800 mm。

(2)開挖到(中心標高1.00m)設第二道支撐，為鋼支撐——500 mm×300 mm×12 mm/18 mm雙拼型鋼為圍檁，φ609×16鋼圓管為水平支撐，下設牛腿。

圖4 素樁與圍護樁搭接示意圖

(3)第三道(中心標高2.00 m)，此道作為臨時支撐，支撐圍檁型鋼同上。

2.3 基坑開挖及泵井施工

(1)在基坑開挖前，根據(jù)已有的地質資料和實地勘察，了解開挖區(qū)域內(nèi)土質情況，并摸清開挖面內(nèi)有無地下管線、管網(wǎng)等地下設施，在確定開挖面內(nèi)無地下管線后再開挖。

(2)基坑開挖，分兩次開挖。第一次開挖到設計標高-1.200 m，用挖機挖，挖出的土方及時裝車外運。局部施工面小挖機挖不到，采用人工配合施工，挖至設計標高-1.200 m后人工清平，焊接鋼支撐。鋼支撐施工結束后再進行第二次挖土。因截流井開挖深度較深，故采用長臂挖機挖土。機械挖土時，必須嚴格控制標高，防止超挖和擾動基底面，在挖至坑底標高以上30 cm時，停止機械開挖，采用人工開挖、整修坑底，邊挖邊修邊，并創(chuàng)造條件進行壓密注漿、地基加固，完成后準備立即進行基礎施工。

(3)挖土與支撐要互相配合。由于基坑較深，當土挖至一定深度時，必須及時對基坑的圍護做好支撐，支撐所采用材料的型號、規(guī)格及安裝的位置都必須嚴格按照圖紙施工。

(4)挖到坑底時，及時分塊澆搗 200厚φ8@200C20鋼筋混凝土(雙層雙向鋼筋網(wǎng)片)，拆除第三道臨時支撐系統(tǒng)，施工井壁及底板并用中粗砂回填至相應標高。拆除第二道支撐并施工井壁至相應標高。拆除第一道支撐，繼續(xù)施工至完成。中粗砂回填夯實，最后拔除攪拌樁內(nèi)“H”型鋼，邊拔邊注漿充填，基坑工程即告結束。

3 施工過程的控制

為保證圍護結構施工的質量，確保圍護結構的受力狀態(tài)盡可能符合設計各計算工況，為此，在施工過程中對下列關鍵事項進行了全面控制：

(1)泵站內(nèi)施工場地狹窄，無臨時堆土區(qū)域，施工中采用隨挖隨清的方法，確保現(xiàn)場無堆土。

(2)根據(jù)地質勘察報告所述，新建泵房區(qū)域填土層較厚，且局部區(qū)域場地淺部有障礙物，故施工前加強了地下雜物的清除工作，從而確保了攪拌樁施工的質量。

(3)因為泵站與居民區(qū)一墻之隔，攪拌樁施工時嚴格控制噴漿壓力和施工速度，以盡量減小攪拌樁施工對周圍環(huán)境的影響。

(4)為確?？觾?nèi)土體加固壓密注漿的施工質量，坑內(nèi)雙軸攪拌樁施工先于壓密注漿進行。注漿時應采用先外圍后內(nèi)部的施工順序，并按跳孔間隔注漿方式進行，以防止穿孔。注漿施工嚴格遵循“低壓慢速”的原則。

(5)在按設計樁位進行圍護結構施工時，圍護結構的外側與原進水閘門井之間有長3 m，寬1.2 m的范圍，當鉆頭進尺至-3.5 m土層時，無法鉆進，施工方在詳細閱讀了設計施工圖后，經(jīng)設計同意向基坑內(nèi)側平移50 cm后施鉆，當鉆頭同樣進尺至-3.5 m土層時,仍無法鉆進。經(jīng)設計同意后，再往基坑內(nèi)側平移50 cm，結果同樣無法施鉆。最后再往基坑內(nèi)側平移50 cm，結果施鉆成功。

基于上述情況，從基坑安全和圍護結構穩(wěn)定性的角度考慮，設計同意采用高壓旋噴樁對該部位的土體進行加固。高壓旋噴樁直徑為φ800 mm,采用單排布置，旋噴樁之間咬口20 cm，旋噴樁與深層攪拌樁之間咬口20 cm，旋噴樁樁長和深層攪拌樁同長均為18m，旋噴樁樁尖標高-14.10 m，樁頂標高3.9 m。旋噴樁施工完成28 d后，順利通過靜力觸探方法對加固土體進行的檢驗。

4 施工監(jiān)測

該工程在基坑開挖、結構施工過程中，委托專業(yè)單位進行了監(jiān)測，內(nèi)容包括基坑周圍建筑物和地下管線的變形監(jiān)測；圍護樁樁頂(圈梁)水平位移，沉降，支撐桿件水平、垂直位移監(jiān)測；支撐內(nèi)力監(jiān)測；深層土體側向位移監(jiān)測；坑內(nèi)外地下水位變化監(jiān)測；孔隙水壓力監(jiān)測；圍護墻體變形監(jiān)測；坑底隆起監(jiān)測等。

(1)基坑周圍建筑物和管線的變形監(jiān)測：基坑施工期間選取管線監(jiān)測點8個、建筑物測點9個及道路測點6個進行監(jiān)測，在樁基礎施工期間，每天監(jiān)測一次，當“日變量”增大時或有異常情況時，指其沉降、位移大于2 mm/d或累計大于20 mm時報警。

(2)圍護樁樁頂(圈梁)水平位移，沉降監(jiān)測：在圍護樁樁頂(圈梁)每隔10 m布設一個點，支撐桿件為一個支撐一個測點。

(3)深層土體側向位移監(jiān)測：基坑施工期間對基坑的南側、北側的測斜孔進行監(jiān)測，測斜孔布設在距施工場地最近的管線和施工場地之間。為了保護管道和基坑的安全，在南北兩側各布設1個深層土體位移監(jiān)測孔，孔深20 m，鉆機成孔后，下入測斜管，并保證測斜管凹槽垂直于場地。測斜管四周孔隙用細砂充填密實。

(4)基坑內(nèi)外地下水位監(jiān)測：采用地下水位監(jiān)測儀在預設的水位觀測孔內(nèi)測定，分析坑內(nèi)外水位變化。在圍護結構內(nèi)外側布設3個水位觀測孔，孔深為12 m。

(5)坑底隆起監(jiān)測：基坑回彈測點由于布置在基坑內(nèi)，受施工的影響較大保護難度較高，在基坑內(nèi)設置一孔，每孔設3只磁環(huán)，測量不同深度出土的回彈量。

(6)孔隙水壓力監(jiān)測：在靠近基坑外南側和北側各布置一個觀測孔隙水壓力觀測孔，每個孔布置3個孔隙水壓力，分別在-5.0 m、-10.0 m及-15.0 m處。

經(jīng)過基坑開挖及施工期間全周期的監(jiān)測，各項監(jiān)測的沉降及水平位移值均在日均及累計允許變化范圍內(nèi)，也為安全順利地完成泵井的施工提供了有力的技術支持和保證。

5 結語

該雨水泵站新建旱流污水截流泵井的基坑工程施工，由于選用了技術可靠的水泥土連續(xù)攪拌墻(SMW工法)圍護結構，在各參與單位的密切配合下，整個施工過程搭接緊湊，有條不紊，從而使支撐系統(tǒng)、土方開挖和地下結構施工的時間大大縮短，減少了基坑大面積暴露的時間，從而有效地降低了圍護結構的變位；通過全程全方位的監(jiān)控，有效地控制基坑周圍地下管線和鄰近的建筑物的形變，確保了各類地下管線和周圍道路的安全。

TU992.25

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1009-7716(2015)08-0105-04

2015-05-05

舒國忠(1973-)，男，浙江定海人，工程師，注冊一級建造師，從事市政工程施工管理工作。