河道改移中的擋土墻設(shè)計及施工*

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

1 工程概況

1.1 概念的提出

昆山市中環(huán)快速化改造工程E-Ⅱ標(biāo)段三星電機(jī)廠（下稱三星廠）門口河道（MK6+363～MK6+740）需要向東改道4 m，新建河道擋土墻為懸臂式鋼筋混凝土擋墻，混凝土等級為C30，擋墻內(nèi)凈寬度為10 m，深度為東側(cè)6.3 m，西側(cè)6.1～8.56 m。沉降縫設(shè)置為10～15 m一道，每2～3 m設(shè)置一道泄水孔。東側(cè)擋土墻下基礎(chǔ)為厚50 cm碎石墊層，西側(cè)擋土墻下基礎(chǔ)為PTC管樁加50 cm碎石基礎(chǔ)（圖1）。

圖1 三星廠新老河道關(guān)系示意（M6+450～6+710段）

1.2 地質(zhì)條件

本工程沿線主要為工業(yè)廠房及現(xiàn)有黃浦江路，地勢較平坦，實測的勘探孔標(biāo)高一般為1.0～3.0 m。淺部巖性主要為第四系沖積、湖積、海積相粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂等。本工程駁岸基坑底標(biāo)高為-4.13 m，該標(biāo)高以上為粉質(zhì)黏土層。

1.3 方案優(yōu)化

由于東側(cè)河道改移工程緊挨三星廠區(qū)，無開挖放坡條件。于2012年12月5日在昆山市交通發(fā)展股份有限公司召開了關(guān)于昆山中環(huán)快速化工程東線三星廠河擋土墻方案討論會，會議決議三星廠河?xùn)|岸擋土墻采用預(yù)制混凝土板樁結(jié)構(gòu)，并在河底設(shè)置橫向撐梁，河道西側(cè)擋墻維持原方案（圖2）。

預(yù)制混凝土板樁采用鋼筋混凝土C35，結(jié)構(gòu)厚度為0.35 m，每0.5 m放置1 塊板，板長為10.6～16.6 m，板頂以下 60 cm鑿除混凝土后與上部擋墻擋板結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆為整體。同時在河床以下0.5 m設(shè)置東西向橫撐，為改善板樁的受力及增強(qiáng)橫撐結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，在地梁橫撐東側(cè)設(shè)置八字形斜撐。橫向撐梁與圍檁及西側(cè)擋墻固結(jié)。

圖2 現(xiàn)設(shè)計圖紙

1.4 主要施工技術(shù)難點

1.4.1 對圍堰體系受力要求高

圍堰安全可靠：滿足圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及變形的要求，確保周圍環(huán)境的安全[1]。

1.4.2 對工期要求高

施工便利、經(jīng)濟(jì)合理及保證工期：在安全可靠的前提下，選擇施工工期短、節(jié)約成本有效可行的方案。

1.4.3 對板樁打設(shè)要求高

板樁數(shù)量多且打設(shè)要求高，需實地踏勘，了解河道周邊情況并選取合理的打樁機(jī)及打樁工藝。

2 主要施工技術(shù)措施

2.1 三星廠河道改移圍堰

因三星廠河道兩側(cè)均與其他河浜互通，因此該段河道采用封閉式斷流施工，施工前先在河道兩側(cè)筑1 條草包壩。草包壩圍堰兩側(cè)各設(shè)置寬0.75 m編織袋裝土護(hù)坡，中間用素土填筑密實，圍堰頂寬2.5 m，外側(cè)坡度1∶1，內(nèi)側(cè)坡度1∶0.5。施工期間南側(cè)河道流水流入馬路河，北側(cè)河道流入景王河。

2.2 河道清淤及原有駁岸挖除

待兩側(cè)河道斷流圍堰結(jié)束后，在兩側(cè)壩內(nèi)各設(shè)置一個集水坑，集水坑長寬各為3 m，深2 m，并在集水坑內(nèi)放置1 臺抽水泵，先抽干壩內(nèi)積水，然后由外向內(nèi)清除壩內(nèi)淤泥，淤泥清除采用挖掘機(jī)挖除，并用密封土方車裝置固定廢棄點傾倒。

因原有老駁岸底部為八字護(hù)坡底，并且設(shè)計圖紙要求需對新建擋墻至老駁岸之間需采取濕噴樁土體加固，因此在河道清淤后需對老駁岸的基礎(chǔ)及墻體進(jìn)行挖除并外運，便于后續(xù)PTC管樁施工。

2.3 素土回填

因西側(cè)新建擋墻下及新建擋墻至老駁岸之間按照設(shè)計圖紙要求需進(jìn)行濕噴樁土體加固，因此在河內(nèi)清淤及老駁岸拆除以后需回填素土，素土回填采取分層填筑，并采用挖掘機(jī)在每層上面進(jìn)行碾壓密實后再回填上一層。待素土回填至現(xiàn)狀擋墻頂時，挖除原有河道駁岸，施工PTC管樁[2,3]。

3 實施過程

板樁施工：在PTC管樁施工的同時，施工東側(cè)河道的混凝土板樁。

3.1 施工便道澆筑

為便于擋土墻的施工及板樁的場內(nèi)運輸，在東側(cè)征地線至新建擋墻位置內(nèi)新建一條寬3.5 m的混凝土施工便道，便道結(jié)構(gòu)為10 cm碎石+20 cm C30混凝土。

3.2 施工放樣

1）根據(jù)軸線圖，測出軸線控制點，將木樁打入土中，并在木樁上定出控制點位置。根據(jù)控制點做好基線，再由基線測放出各個樁位和相應(yīng)的控制樁。

2）在施工期間還應(yīng)認(rèn)真做好樁位的保護(hù)與定期校驗工作，發(fā)現(xiàn)問題，及時糾正，防止在打樁中土體受打變位，現(xiàn)場軸線控制點位置應(yīng)不受沉樁作業(yè)影響[4]。

3）在場內(nèi)建筑上設(shè)置不受沉樁影響的水準(zhǔn)點，在施工過程中保護(hù)水準(zhǔn)點不被破壞。

4）根據(jù)設(shè)計樁位圖，將樁逐一編號，依樁號所對應(yīng)軸線尺寸；樁基的軸線和標(biāo)高均已測定完畢，并經(jīng)過檢查辦了預(yù)檢手續(xù)。

5）根據(jù)軸線放出樁位線，用短竹片或短鋼筋打好定位樁，并用白灰做出標(biāo)志，便于施打，并設(shè)置樣樁，以供樁機(jī)就位和定位。

6）樁位放樣的允許偏差為：群樁不得超過20 mm，單排樁不得超過10 mm。

3.3 工藝流程

測量放線定位→樁位復(fù)驗→就位打樁→平面及標(biāo)高復(fù)測

3.4 打樁操作工藝

1）樁機(jī)安裝。安裝必須按有關(guān)程序或說明書進(jìn)行。

2）樁機(jī)就位。打樁機(jī)就位時，應(yīng)對準(zhǔn)樁位，垂直穩(wěn)定，使樁架（或?qū)U）處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，并在擬打樁的側(cè)面或樁架上設(shè)置標(biāo)尺，并確保在施工中不傾斜、移動。打樁前，應(yīng)在樁身畫出每米刻度線，便于掌握樁的入土深度及沉樁變化情況。插樁前應(yīng)檢查樁身，發(fā)現(xiàn)裂縫寬度大于0.25 mm，長度大于250 mm，掉角深度超過10 mm，且局部蜂窩、麻面超過表面積的0.5%等情況，均應(yīng)報告有關(guān)人員處理，未經(jīng)處理，不得使用。

3）起吊混凝土板樁。先栓好吊混凝土板樁的鋼絲繩及索具，然后應(yīng)用索具捆住樁上端吊環(huán)附近處，一般為50 cm，再起動機(jī)器吊樁，使樁尖對準(zhǔn)樁位中心，將樁帽徐徐松下套在樁頂，解除吊鉤，檢查并使千斤頂、樁帽及方樁三者處于同一縱軸線上，且垂直緩緩放下插入土中，位置要準(zhǔn)確；插樁必須正直，垂直度偏差不得超過0.5%，再在樁頂扣好樁帽，即可卸去索具。樁帽與樁周邊應(yīng)留5～10 mm間隙，錘與樁帽、樁帽與樁頂之間應(yīng)有相應(yīng)的彈性襯墊，一般采用麻袋、紙皮或木砧等襯墊材料，打縮后的厚度以120～150 mm為宜，在打樁過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查，及時更換。

4）穩(wěn)樁。樁尖插入樁位后，先用較小的落距冷錘1～2 次，樁入土一定深度，再使樁垂直穩(wěn)定。在2 臺經(jīng)緯儀的校核下，使插樁保持垂直，無異常即可打樁。樁插入時垂直度偏差不得超過0.5%。樁在入土前，應(yīng)在樁架或樁身上設(shè)置尺寸標(biāo)記，以便的施工中觀測、記錄[5]。

5）打樁。打樁順序根據(jù)基礎(chǔ)的設(shè)計標(biāo)高，先深后淺；依樁的規(guī)格宜先大后小、先長后短。由于樁的密集程度不同，由一側(cè)向單一方向進(jìn)行。在樁尖垂直對準(zhǔn)樁位中心時，同時利用垂直的2 個方向用經(jīng)緯儀檢查垂直度。樁尖插入樁位后，先用較小的落距試錐1～2 擊，樁入30～50 cm后，應(yīng)調(diào)準(zhǔn)樁錘、樁墊及打樁的導(dǎo)桿，使之與打入方向成一線，樁在打入前，應(yīng)在樁的側(cè)面或樁架上設(shè)置標(biāo)尺，以便在施工中觀測記錄。正式施打時，開始落距小，在確認(rèn)樁的中心位置及角度無誤后方可提高到規(guī)定的高度施打，用柴油錘打樁時，應(yīng)使錘跳動正常。送樁前用水準(zhǔn)儀確定地面標(biāo)高，在送樁桿上做記號，送樁過程中進(jìn)行跟蹤動態(tài)檢查送樁深度，送樁器下端設(shè)置樁墊，樁墊厚度均勻并與樁頂全斷面接觸。當(dāng)板樁樁尖達(dá)到設(shè)計標(biāo)高時，終止錘入。打樁過程中注意樁身是否發(fā)生位移或傾斜，若有不正常，應(yīng)及時糾正，并同時做好打樁記錄。

6）施工記錄。做好打樁原始記錄，認(rèn)真記錄每根樁迄止時間、錘擊數(shù)、貫入度、樁尾偏移及樁的標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高差值等。遇到異常情況，在備注中詳細(xì)說明。

7）打樁過程中，遇見下列情況時，應(yīng)暫停施工，并及時與有關(guān)單位研究處理：

（1）貫入度劇變；

（2）樁身突然發(fā)生傾斜、位移或有嚴(yán)重回彈；

（3）樁頂或樁身出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或破碎、斷裂；

（4）樁到一定深度后打不下去，或樁錘和樁尖突然回彈。

造成上述現(xiàn)象原因很多，可能是樁尖穿過硬土層進(jìn)入軟弱土層或樁已被打斷，樁尖碰到孤石或已打到硬土層。這時應(yīng)減小樁錘落距，慢慢往下打，待樁尖穿過障礙之后再加落距，總之必須及時會同有關(guān)單位共同研究、處理，并應(yīng)對照地質(zhì)資料進(jìn)行檢查，采取可行、有效地實施方案后方可繼續(xù)施工。

8）檢查驗收。每根樁打到貫入度要求，樁尖標(biāo)高進(jìn)入持力層，接近設(shè)計標(biāo)高時，或打至設(shè)計標(biāo)高時，應(yīng)進(jìn)行中間驗收。在控制時，一般要求最后3 次10 錘的平均貫入度不大于規(guī)定的數(shù)值，或以樁尖打至設(shè)計標(biāo)高來控制，符合設(shè)計要求后，填好施工記錄。如發(fā)現(xiàn)樁位與要求相差較大時，應(yīng)會同有關(guān)單位研究處理。然后移樁機(jī)到新樁位。待全部樁打完后，開挖至設(shè)計標(biāo)高，做最后檢查驗收。

3.5 成品保護(hù)

1）樁在起吊和搬運時，必須做到吊點符合設(shè)計要求，應(yīng)平穩(wěn)并不得損壞。

2）樁的堆放應(yīng)符合下列要求：

（1）場地應(yīng)平整、堅實，不得產(chǎn)生不均勻下沉；

（2）墊木與吊點的位置應(yīng)相同，并應(yīng)保持在同一平面內(nèi)；

（3）同樁號的樁應(yīng)堆放在一起，而樁尖應(yīng)向一端；

（4）多層墊木應(yīng)上下對齊，最下層的墊木應(yīng)適當(dāng)加寬，堆放層數(shù)一般不宜超過4 層。

3）妥善保護(hù)好樁基的軸線和標(biāo)高控制樁。不得由于碰撞和振動而位移。

4）打樁時如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)資料與提供的數(shù)據(jù)不符時，應(yīng)停止施工，并與有關(guān)單位共同研究處理。

5）在鄰近有建筑物或岸邊、斜坡上打樁時，應(yīng)會同有關(guān)單位采取有效的加固措施。施工時應(yīng)隨時進(jìn)行觀測，確保避免因打樁振動而發(fā)生安全事故。

6）打樁完畢進(jìn)行基坑開挖時，應(yīng)制定合理的施工順序和技術(shù)措施，防止樁的位移和傾斜。

4 擋土墻施工

擋土墻分階段施工，先施工一階段，并打設(shè)一階段的鋼板樁，挖土后鋼板樁內(nèi)側(cè)用H型鋼圍檁及支撐。

一階段施工時再分段施工，即先施工1、3段落，再施工2、4段落，每個段落長度控制在10～15 m之間。待一階段施工結(jié)束后，拔除一階段鋼板樁，施打二階段鋼板樁并施工新建駁岸，依次類推進(jìn)行施工。

擋土墻施工東西兩幅分幅施工，先施工西側(cè)擋土墻，待西側(cè)懸臂式擋土墻施工完成后，再開挖施工板樁內(nèi)側(cè)的圍檁及地梁。西側(cè)擋土墻因墻體為混凝土，開挖較深，因此需采取鋼板樁圍堰措施施工，東側(cè)擋墻因墻身為板樁，壓頂開挖深度淺，因此外側(cè)采取放坡施工工藝。

4.1 西側(cè)擋土墻鋼板樁圍護(hù)

因西側(cè)新建擋土墻挖深在6.08～8.56 m之間，屬于深基坑施工。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采取長6 m普通鋼板樁圍護(hù)，圍護(hù)時，兩側(cè)上口適當(dāng)放坡，左側(cè)鋼板樁在基礎(chǔ)面上3 m位置開始打設(shè)，右側(cè)打設(shè)在有濕噴樁的外沿口，頂面和PTC管樁齊平，具體如下：

1）景王橋東南側(cè)橋頭至MK6+450段。該段西側(cè)老駁岸外3 m處有一根φ500 mm的自來水管道及信息等綜合管道，并且西側(cè)老駁岸外4 m處為新建人非混合車道，西側(cè)新建擋墻高度在6.08～8.56 m之間，按1∶1.5放坡后寬度為在9～13 m之間，如放坡施工，將對自來水管道及人非車道進(jìn)行破壞，因此不具備放坡條件，需打設(shè)鋼板樁施工。在西側(cè)新建擋墻施工前，在新建擋墻基礎(chǔ)兩側(cè)20 cm外各打設(shè)一排長6 m普通鋼板樁，中間間距4 m用型鋼進(jìn)行支撐。鋼板樁施工斷面布置如圖3所示。

圖3 西側(cè)河道擋土墻施工斷面示意

2）M6+450～M6+710段。該段西側(cè)擋墻施工時，因西側(cè)老駁岸外3 m處有一根φ500 mm的自來水管道及信息等綜合管道，并且西側(cè)老駁岸外4 m處為新建人非混合道，西側(cè)新建擋墻高度在6.08～8.56 m之間，按1∶1.5放坡后施工，將對自來水管道及人非混合道進(jìn)行破壞，因此也不具備放坡條件，需打設(shè)鋼板樁施工。

在西側(cè)新建擋墻施工前，在新建擋墻基礎(chǔ)兩側(cè)20 cm外各打設(shè)一排長6 m普通鋼板樁，中間間距4 m用型鋼進(jìn)行支撐。

4.2 擋土墻施工工藝

4.2.1 施工測量準(zhǔn)備

1）測量控制原則。認(rèn)真對業(yè)主提供的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測，若在復(fù)測中發(fā)現(xiàn)有超出容許范圍的誤差，重新進(jìn)行復(fù)測，直至無誤為止。利用業(yè)主所提供的控制點和資料，在現(xiàn)況路面進(jìn)行控制適當(dāng)加密，在沒有控制點的施工區(qū)，新做測量控制網(wǎng)，其所作測量控制網(wǎng)點的原則與加密點原則相同，均應(yīng)滿足設(shè)計要求[6]。

2）控制點檢測與橫斷面復(fù)核。開工前，對平面、高程控制網(wǎng)點進(jìn)行復(fù)測驗線。利用全站儀對導(dǎo)線點進(jìn)行檢測，配合自動安平水準(zhǔn)儀及雙面尺進(jìn)行測量，將檢測結(jié)果及時上報監(jiān)理工程師審批。

3）擋土墻施工測量。測量人員應(yīng)嚴(yán)格按照道路、橋梁施工中線、高程點控制擋墻的平面位置和縱斷高程。

4.2.2 擋土墻施工方法

1）開槽。溝槽開挖前詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)況管線位置，物探人員測定管線高程并現(xiàn)場挖探坑，對現(xiàn)有管線做明顯標(biāo)記，開槽時遇有管線處必須人工開挖，施工中，遇到不明管線，及時妥善保護(hù)，并通知有關(guān)部門處理。開挖采用挖掘機(jī)，挖出的土方及時外運，在挖至底部時，在頂部下1 m處用H型鋼圍檁并支撐。當(dāng)挖至距槽底標(biāo)高20 cm時用人工清底，不得超挖，嚴(yán)禁擾動槽底原狀土。

2）基礎(chǔ)處理。設(shè)計基礎(chǔ)尺寸與基礎(chǔ)處理厚度均與地基承載力有關(guān)，基礎(chǔ)處理的材料采用厚50 cm碎石墊層，碎石墊層應(yīng)分層攤鋪平整夯實。

3）模板安裝。擋墻模板采用組合模板和九夾板，根據(jù)擋墻基礎(chǔ)上控制線進(jìn)行立模，模板與模板拼縫處采用雙面膠帶紙防止接縫漏漿，底部用厚2～3 cm水泥砂漿找平；模板采用φ48 mm鋼管作豎橫楞，雙向間距500 mm，并設(shè)對拉螺桿，螺桿外套塑料套管，模板上口以鋼管固定位置，外側(cè)設(shè)斜撐、拋撐固定；模板安裝好后，進(jìn)行模板內(nèi)雜物清理和堵滲漏工作，再組織相關(guān)人員對模板的幾何尺寸、拼縫、穩(wěn)定性、支撐、螺桿間距等進(jìn)行自檢，經(jīng)自檢合格后，報監(jiān)理復(fù)查，經(jīng)監(jiān)理驗收合格后方可進(jìn)入下道工序施工。

4）澆筑擋墻混凝土?；炷僚浔缺仨毞显O(shè)計強(qiáng)度要求；混凝土要振搗密實，墻身位置更應(yīng)加強(qiáng)加細(xì)振搗，以防漏筋和出現(xiàn)蜂窩麻面；預(yù)埋件按設(shè)計位置鋼筋焊接，以免振搗混凝土?xí)r發(fā)生變形和位移。

5）其他附屬工程施工。擋土墻每10～15 m，設(shè)置1 條沉降縫，沉降縫用2 層油毛氈3 層熱瀝青膠合，縫寬約2 cm；擋土墻泄水孔間距為2～3 m，在泄水孔的墻背入口處附近填30 cm碎石，外面加以土工織物覆蓋，以免淤塞。泄水口出口應(yīng)高于路面或地面20 cm，保證出口暢通。在擋土墻頂預(yù)留鋼筋與混凝土護(hù)欄連接，在要安裝欄桿的地方需預(yù)埋鋼管。

5 實施效果

1）測量檢測情況：比較實測坐標(biāo)與設(shè)計坐標(biāo)，最終的各項點位差均控制在3 mm以內(nèi)；比較實測標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高，最終差值均控制在3 mm以內(nèi)，且以上數(shù)據(jù)均符合設(shè)計規(guī)范要求。

2）經(jīng)濟(jì)效果：通過東側(cè)方案的優(yōu)化。通過采用預(yù)制板樁的形式，為項目直接節(jié)約成本10%左右（主要包括開挖土方、基坑圍護(hù)、人工費等），間接減少了鋼材、電、油的能源損耗。

3）進(jìn)度效果：通過采取預(yù)制板樁的形式取代傳統(tǒng)的現(xiàn)澆形式，其無需大面積開挖和大面積圍護(hù)，加快了施工流程。通過采用該形式，提前2 個月完成了所有擋墻的施工。

6 結(jié)語

在此工程中，我們在有限的空間和時間里，通過合理的技術(shù)變更及選擇不同的施工方法，施工過程中切實落實設(shè)計和規(guī)范要求，加上人機(jī)料的合理搭配，最后工程得以保質(zhì)保量按時完成。

目前本擋土墻工程已施工完畢，從實施情況來看，本工程基坑本身變形處于控制范圍內(nèi)，周邊建筑物、管線保護(hù)完好，并通過合理的施工方案確定及施工組織安排，節(jié)約了工期、節(jié)省了成本，得到了業(yè)主等單位的好評。