SMW工法在雨水泵站改造工程中的應(yīng)用

舒國(guó)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(yīng)用

舒國(guó)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(xì)介紹了SMW工法作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑工程的施工，以及對(duì)施工周邊的環(huán)境和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)。

泵站改造；SMW工法；施工監(jiān)測(cè)

0 前言

在上海地區(qū)，有關(guān)調(diào)查資料顯示，有些地區(qū)雨水管道中旱流污水量達(dá)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(huì)給河道帶來(lái)污染。而上世紀(jì)90年代設(shè)計(jì)的雨水泵站一般都考慮在集水池內(nèi)設(shè)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(jìn)入集水池中垃圾較多，因此設(shè)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(yùn)營(yíng)管理帶來(lái)諸多不便，針對(duì)設(shè)置完整的污水截流設(shè)施的需求，通過(guò)在雨水泵站進(jìn)水閘門井中設(shè)旱流污水截留管，將污水截流至單獨(dú)的污水提升泵房中，在污水泵房中設(shè)置細(xì)格柵；雨水則進(jìn)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(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法。

1 工程概況

該項(xiàng)工程是在雨水泵站內(nèi)設(shè)置旱流污水截流設(shè)施，工藝部分共包括以下幾個(gè)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(jìn)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(shè)置計(jì)量設(shè)施(見(jiàn)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(jìn)水閘門井東南側(cè)，兩井凈距3.9 m，中間用φ600鋼管連接。泵井的結(jié)構(gòu)外徑為5.5 m×9.4 m，底板尺寸為6.7m×10.6 m，基坑開(kāi)挖深度8.1 m。按設(shè)計(jì)要求，基坑開(kāi)挖平面尺寸為7.7 m×13.45 m。

2 SMW工法施工設(shè)計(jì)

根據(jù)泵站內(nèi)場(chǎng)地實(shí)際情況，在征得建設(shè)單位和設(shè)計(jì)同意后將SMW工法修改為采用？700雙軸水泥攪拌樁局部結(jié)合φ800高壓旋噴樁，樁長(zhǎng)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(jìn)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(hù)墻內(nèi)側(cè)500 mm。

2.1 圍護(hù)樁施工工藝(見(jiàn)圖2、圖3)

圖2 圍護(hù)樁修改平面布置圖

圖3 圍護(hù)樁施工工藝流程圖

根據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)、總平面布置圖、圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圖，按圖放出SMW樁邊控制線，設(shè)立臨時(shí)控制樁，做好技術(shù)復(fù)核單，并提交監(jiān)理驗(yàn)收。然后根據(jù)基坑圍護(hù)邊線用挖機(jī)開(kāi)挖溝槽，并清除地下障礙物，開(kāi)挖溝槽的土體及時(shí)外運(yùn)，以保證SMW工法正常施工。樁機(jī)就位后，用經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)以確保鉆機(jī)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(guò)50 mm，樁身垂直度偏差不得超過(guò)0.5%。

根據(jù)該工程的特點(diǎn)，攪拌樁設(shè)計(jì)水灰比為2：1；32.5級(jí)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(qiáng)度，同時(shí)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(fù)合效應(yīng)，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(shí)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(jìn)到設(shè)計(jì)深度后開(kāi)啟壓漿泵，經(jīng)過(guò)高壓管、中心桿向土體噴射注漿，同時(shí)鉆頭旋轉(zhuǎn)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(yīng)控制在0.5 m/min以內(nèi)，當(dāng)攪拌頭提升至地面時(shí)，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(yīng)控制在1.0 m/min以內(nèi)，當(dāng)攪拌頭提升至地面時(shí)，噴完設(shè)計(jì)漿液量。并將集料斗中加入適量清水，開(kāi)啟灰漿泵，清洗壓漿管道及其它所用機(jī)具，然后移位再進(jìn)行下一根樁的施工。在二軸水泥攪拌樁施工完畢后，吊機(jī)立即就位，3 h內(nèi)完成吊放H型鋼。在主體結(jié)構(gòu)施作完畢且恢復(fù)地面后，開(kāi)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(shí)，對(duì)H型鋼留下的縫隙用黃砂及時(shí)填充，以控制變形量。如果在施工過(guò)程中由于意外原有造成攪拌樁體搭接時(shí)間超過(guò)24 h，必須在施工冷縫處圍護(hù)樁外側(cè)補(bǔ)澆素樁。而且需在圍護(hù)樁達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行補(bǔ)樁，以防偏鉆，保證補(bǔ)樁效果，素樁與圍護(hù)樁搭接厚度約10 cm(見(jiàn)圖4)。

2.2 支撐施工工藝

(1)第一道支撐(中心標(biāo)高3.40 m)為鋼筋混凝土支撐600 mm×600 mm，混凝土強(qiáng)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(kāi)挖到(中心標(biāo)高1.00m)設(shè)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(shè)牛腿。

圖4 素樁與圍護(hù)樁搭接示意圖

(3)第三道(中心標(biāo)高2.00 m)，此道作為臨時(shí)支撐，支撐圍檁型鋼同上。

2.3 基坑開(kāi)挖及泵井施工

(1)在基坑開(kāi)挖前，根據(jù)已有的地質(zhì)資料和實(shí)地勘察，了解開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)土質(zhì)情況，并摸清開(kāi)挖面內(nèi)有無(wú)地下管線、管網(wǎng)等地下設(shè)施，在確定開(kāi)挖面內(nèi)無(wú)地下管線后再開(kāi)挖。

(2)基坑開(kāi)挖，分兩次開(kāi)挖。第一次開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高-1.200 m，用挖機(jī)挖，挖出的土方及時(shí)裝車外運(yùn)。局部施工面小挖機(jī)挖不到，采用人工配合施工，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-1.200 m后人工清平，焊接鋼支撐。鋼支撐施工結(jié)束后再進(jìn)行第二次挖土。因截流井開(kāi)挖深度較深，故采用長(zhǎng)臂挖機(jī)挖土。機(jī)械挖土?xí)r，必須嚴(yán)格控制標(biāo)高，防止超挖和擾動(dòng)基底面，在挖至坑底標(biāo)高以上30 cm時(shí)，停止機(jī)械開(kāi)挖，采用人工開(kāi)挖、整修坑底，邊挖邊修邊，并創(chuàng)造條件進(jìn)行壓密注漿、地基加固，完成后準(zhǔn)備立即進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

(3)挖土與支撐要互相配合。由于基坑較深，當(dāng)土挖至一定深度時(shí)，必須及時(shí)對(duì)基坑的圍護(hù)做好支撐，支撐所采用材料的型號(hào)、規(guī)格及安裝的位置都必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工。

(4)挖到坑底時(shí)，及時(shí)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(shí)支撐系統(tǒng)，施工井壁及底板并用中粗砂回填至相應(yīng)標(biāo)高。拆除第二道支撐并施工井壁至相應(yīng)標(biāo)高。拆除第一道支撐，繼續(xù)施工至完成。中粗砂回填夯實(shí)，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(jié)束。

3 施工過(guò)程的控制

為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)盡可能符合設(shè)計(jì)各計(jì)算工況，為此，在施工過(guò)程中對(duì)下列關(guān)鍵事項(xiàng)進(jìn)行了全面控制：

(1)泵站內(nèi)施工場(chǎng)地狹窄，無(wú)臨時(shí)堆土區(qū)域，施工中采用隨挖隨清的方法，確?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)堆土。

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

(3)因?yàn)楸谜九c居民區(qū)一墻之隔，攪拌樁施工時(shí)嚴(yán)格控制噴漿壓力和施工速度，以盡量減小攪拌樁施工對(duì)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(zhì)量，坑內(nèi)雙軸攪拌樁施工先于壓密注漿進(jìn)行。注漿時(shí)應(yīng)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(jìn)行，以防止穿孔。注漿施工嚴(yán)格遵循“低壓慢速”的原則。

(5)在按設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)與原進(jìn)水閘門井之間有長(zhǎng)3 m，寬1.2 m的范圍，當(dāng)鉆頭進(jìn)尺至-3.5 m土層時(shí)，無(wú)法鉆進(jìn)，施工方在詳細(xì)閱讀了設(shè)計(jì)施工圖后，經(jīng)設(shè)計(jì)同意向基坑內(nèi)側(cè)平移50 cm后施鉆，當(dāng)鉆頭同樣進(jìn)尺至-3.5 m土層時(shí),仍無(wú)法鉆進(jìn)。經(jīng)設(shè)計(jì)同意后，再往基坑內(nèi)側(cè)平移50 cm，結(jié)果同樣無(wú)法施鉆。最后再往基坑內(nèi)側(cè)平移50 cm，結(jié)果施鉆成功。

基于上述情況，從基坑安全和圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的角度考慮，設(shè)計(jì)同意采用高壓旋噴樁對(duì)該部位的土體進(jìn)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(zhǎng)和深層攪拌樁同長(zhǎng)均為18m，旋噴樁樁尖標(biāo)高-14.10 m，樁頂標(biāo)高3.9 m。旋噴樁施工完成28 d后，順利通過(guò)靜力觸探方法對(duì)加固土體進(jìn)行的檢驗(yàn)。

4 施工監(jiān)測(cè)

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

(1)基坑周圍建筑物和管線的變形監(jiān)測(cè)：基坑施工期間選取管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)8個(gè)、建筑物測(cè)點(diǎn)9個(gè)及道路測(cè)點(diǎn)6個(gè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在樁基礎(chǔ)施工期間，每天監(jiān)測(cè)一次，當(dāng)“日變量”增大時(shí)或有異常情況時(shí)，指其沉降、位移大于2 mm/d或累計(jì)大于20 mm時(shí)報(bào)警。

(2)圍護(hù)樁樁頂(圈梁)水平位移，沉降監(jiān)測(cè)：在圍護(hù)樁樁頂(圈梁)每隔10 m布設(shè)一個(gè)點(diǎn)，支撐桿件為一個(gè)支撐一個(gè)測(cè)點(diǎn)。

(3)深層土體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)：基坑施工期間對(duì)基坑的南側(cè)、北側(cè)的測(cè)斜孔進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)斜孔布設(shè)在距施工場(chǎng)地最近的管線和施工場(chǎng)地之間。為了保護(hù)管道和基坑的安全，在南北兩側(cè)各布設(shè)1個(gè)深層土體位移監(jiān)測(cè)孔，孔深20 m，鉆機(jī)成孔后，下入測(cè)斜管，并保證測(cè)斜管凹槽垂直于場(chǎng)地。測(cè)斜管四周孔隙用細(xì)砂充填密實(shí)。

(4)基坑內(nèi)外地下水位監(jiān)測(cè)：采用地下水位監(jiān)測(cè)儀在預(yù)設(shè)的水位觀測(cè)孔內(nèi)測(cè)定，分析坑內(nèi)外水位變化。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)布設(shè)3個(gè)水位觀測(cè)孔，孔深為12 m。

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

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

經(jīng)過(guò)基坑開(kāi)挖及施工期間全周期的監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)的沉降及水平位移值均在日均及累計(jì)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(shù)支持和保證。

5 結(jié)語(yǔ)

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(shù)可靠的水泥土連續(xù)攪拌墻(SMW工法)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在各參與單位的密切配合下，整個(gè)施工過(guò)程搭接緊湊，有條不紊，從而使支撐系統(tǒng)、土方開(kāi)挖和地下結(jié)構(gòu)施工的時(shí)間大大縮短，減少了基坑大面積暴露的時(shí)間，從而有效地降低了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變位；通過(guò)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(guó)忠(1973-)，男，浙江定海人，工程師，注冊(cè)一級(jí)建造師，從事市政工程施工管理工作。