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        SMW工法在雨水泵站改造工程中的應用

        2015-10-20 09:20:12舒國忠
        城市道橋與防洪 2015年8期
        關鍵詞:泵站施工

        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

        B

        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。

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