河道改移中的擋土墻設計及施工*

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

1 工程概況

1.1 概念的提出

昆山市中環快速化改造工程E-Ⅱ標段三星電機廠（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，擋墻內凈寬度為10 m，深度為東側6.3 m，西側6.1～8.56 m。沉降縫設置為10～15 m一道，每2～3 m設置一道泄水孔。東側擋土墻下基礎為厚50 cm碎石墊層，西側擋土墻下基礎為PTC管樁加50 cm碎石基礎（圖1）。

圖1 三星廠新老河道關系示意（M6+450～6+710段）

1.2 地質條件

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

1.3 方案優化

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

預制混凝土板樁采用鋼筋混凝土C35，結構厚度為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構現澆為整體。同時在河床以下0.5 m設置東西向橫撐，為改善板樁的受力及增強橫撐結構整體穩定性，在地梁橫撐東側設置八字形斜撐。橫向撐梁與圍檁及西側擋墻固結。

圖2 現設計圖紙

1.4 主要施工技術難點

1.4.1 對圍堰體系受力要求高

圍堰安全可靠：滿足圍堰支護結構本身強度、穩定性以及變形的要求，確保周圍環境的安全[1]。

1.4.2 對工期要求高

施工便利、經濟合理及保證工期：在安全可靠的前提下，選擇施工工期短、節約成本有效可行的方案。

1.4.3 對板樁打設要求高

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

2 主要施工技術措施

2.1 三星廠河道改移圍堰

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

2.2 河道清淤及原有駁岸挖除

待兩側河道斷流圍堰結束后，在兩側壩內各設置一個集水坑，集水坑長寬各為3 m，深2 m，并在集水坑內放置1 臺抽水泵，先抽干壩內積水，然后由外向內清除壩內淤泥，淤泥清除采用挖掘機挖除，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坡底，并且設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及墻體進行挖除并外運，便于后續PTC管樁施工。

2.3 素土回填

因西側新建擋墻下及新建擋墻至老駁岸之間按照設計圖紙要求需進行濕噴樁土體加固，因此在河內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，并采用挖掘機在每層上面進行碾壓密實后再回填上一層。待素土回填至現狀擋墻頂時，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運輸，在東側征地線至新建擋墻位置內新建一條寬3.5 m的混凝土施工便道，便道結構為10 cm碎石+20 cm C30混凝土。

3.2 施工放樣

1）根據軸線圖，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。根據控制點做好基線，再由基線測放出各個樁位和相應的控制樁。

2）在施工期間還應認真做好樁位的保護與定期校驗工作，發現問題，及時糾正，防止在打樁中土體受打變位，現場軸線控制點位置應不受沉樁作業影響[4]。

3）在場內建筑上設置不受沉樁影響的水準點，在施工過程中保護水準點不被破壞。

4）根據設計樁位圖，將樁逐一編號，依樁號所對應軸線尺寸；樁基的軸線和標高均已測定完畢，并經過檢查辦了預檢手續。

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

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→樁位復驗→就位打樁→平面及標高復測

3.4 打樁操作工藝

1）樁機安裝。安裝必須按有關程序或說明書進行。

2）樁機就位。打樁機就位時，應對準樁位，垂直穩定，使樁架（或導桿）處于鉛垂狀態，并在擬打樁的側面或樁架上設置標尺，并確保在施工中不傾斜、移動。打樁前，應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。插樁前應檢查樁身，發現裂縫寬度大于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，均應報告有關人員處理，未經處理，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，然后應用索具捆住樁上端吊環附近處，一般為50 cm，再起動機器吊樁，使樁尖對準樁位中心，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。樁帽與樁周邊應留5～10 mm間隙，錘與樁帽、樁帽與樁頂之間應有相應的彈性襯墊，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，應經常檢查，及時更換。

4）穩樁。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，再使樁垂直穩定。在2 臺經緯儀的校核下，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，應在樁架或樁身上設置尺寸標記，以便的施工中觀測、記錄[5]。

5）打樁。打樁順序根據基礎的設計標高，先深后淺；依樁的規格宜先大后小、先長后短。由于樁的密集程度不同，由一側向單一方向進行。在樁尖垂直對準樁位中心時，同時利用垂直的2 個方向用經緯儀檢查垂直度。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，應調準樁錘、樁墊及打樁的導桿，使之與打入方向成一線，樁在打入前，應在樁的側面或樁架上設置標尺，以便在施工中觀測記錄。正式施打時，開始落距小，在確認樁的中心位置及角度無誤后方可提高到規定的高度施打，用柴油錘打樁時，應使錘跳動正常。送樁前用水準儀確定地面標高，在送樁桿上做記號，送樁過程中進行跟蹤動態檢查送樁深度，送樁器下端設置樁墊，樁墊厚度均勻并與樁頂全斷面接觸。當板樁樁尖達到設計標高時，終止錘入。打樁過程中注意樁身是否發生位移或傾斜，若有不正常，應及時糾正，并同時做好打樁記錄。

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

7）打樁過程中，遇見下列情況時，應暫停施工，并及時與有關單位研究處理：

（1）貫入度劇變；

（2）樁身突然發生傾斜、位移或有嚴重回彈；

（3）樁頂或樁身出現嚴重裂縫或破碎、斷裂；

（4）樁到一定深度后打不下去，或樁錘和樁尖突然回彈。

造成上述現象原因很多，可能是樁尖穿過硬土層進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單位共同研究、處理，并應對照地質資料進行檢查，采取可行、有效地實施方案后方可繼續施工。

8）檢查驗收。每根樁打到貫入度要求，樁尖標高進入持力層，接近設計標高時，或打至設計標高時，應進行中間驗收。在控制時，一般要求最后3 次10 錘的平均貫入度不大于規定的數值，或以樁尖打至設計標高來控制，符合設計要求后，填好施工記錄。如發現樁位與要求相差較大時，應會同有關單位研究處理。然后移樁機到新樁位。待全部樁打完后，開挖至設計標高，做最后檢查驗收。

3.5 成品保護

1）樁在起吊和搬運時，必須做到吊點符合設計要求，應平穩并不得損壞。

2）樁的堆放應符合下列要求：

（1）場地應平整、堅實，不得產生不均勻下沉；

（2）墊木與吊點的位置應相同，并應保持在同一平面內；

（3）同樁號的樁應堆放在一起，而樁尖應向一端；

（4）多層墊木應上下對齊，最下層的墊木應適當加寬，堆放層數一般不宜超過4 層。

3）妥善保護好樁基的軸線和標高控制樁。不得由于碰撞和振動而位移。

4）打樁時如發現地質資料與提供的數據不符時，應停止施工，并與有關單位共同研究處理。

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

6）打樁完畢進行基坑開挖時，應制定合理的施工順序和技術措施，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，并打設一階段的鋼板樁，挖土后鋼板樁內側用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，依次類推進行施工。

擋土墻施工東西兩幅分幅施工，先施工西側擋土墻，待西側懸臂式擋土墻施工完成后，再開挖施工板樁內側的圍檁及地梁。西側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，東側擋墻因墻身為板樁，壓頂開挖深度淺，因此外側采取放坡施工工藝。

4.1 西側擋土墻鋼板樁圍護

因西側新建擋土墻挖深在6.08～8.56 m之間，屬于深基坑施工。結合現場實際情況，采取長6 m普通鋼板樁圍護，圍護時，兩側上口適當放坡，左側鋼板樁在基礎面上3 m位置開始打設，右側打設在有濕噴樁的外沿口，頂面和PTC管樁齊平，具體如下：

1）景王橋東南側橋頭至MK6+450段。該段西側老駁岸外3 m處有一根φ500 mm的自來水管道及信息等綜合管道，并且西側老駁岸外4 m處為新建人非混合車道，西側新建擋墻高度在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行破壞，因此不具備放坡條件，需打設鋼板樁施工。在西側新建擋墻施工前，在新建擋墻基礎兩側20 cm外各打設一排長6 m普通鋼板樁，中間間距4 m用型鋼進行支撐。鋼板樁施工斷面布置如圖3所示。

圖3 西側河道擋土墻施工斷面示意

2）M6+450～M6+710段。該段西側擋墻施工時，因西側老駁岸外3 m處有一根φ500 mm的自來水管道及信息等綜合管道，并且西側老駁岸外4 m處為新建人非混合道，西側新建擋墻高度在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行破壞，因此也不具備放坡條件，需打設鋼板樁施工。

在西側新建擋墻施工前，在新建擋墻基礎兩側20 cm外各打設一排長6 m普通鋼板樁，中間間距4 m用型鋼進行支撐。

4.2 擋土墻施工工藝

4.2.1 施工測量準備

1）測量控制原則。認真對業主提供的測量數據進行復測，若在復測中發現有超出容許范圍的誤差，重新進行復測，直至無誤為止。利用業主所提供的控制點和資料，在現況路面進行控制適當加密，在沒有控制點的施工區，新做測量控制網，其所作測量控制網點的原則與加密點原則相同，均應滿足設計要求[6]。

2）控制點檢測與橫斷面復核。開工前，對平面、高程控制網點進行復測驗線。利用全站儀對導線點進行檢測，配合自動安平水準儀及雙面尺進行測量，將檢測結果及時上報監理工程師審批。

3）擋土墻施工測量。測量人員應嚴格按照道路、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。溝槽開挖前詳細調查現況管線位置，物探人員測定管線高程并現場挖探坑，對現有管線做明顯標記，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，并通知有關部門處理。開挖采用挖掘機，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。當挖至距槽底標高20 cm時用人工清底，不得超挖，嚴禁擾動槽底原狀土。

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

3）模板安裝。擋墻模板采用組合模板和九夾板，根據擋墻基礎上控制線進行立模，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，外側設斜撐、拋撐固定；模板安裝好后，進行模板內雜物清理和堵滲漏工作，再組織相關人員對模板的幾何尺寸、拼縫、穩定性、支撐、螺桿間距等進行自檢，經自檢合格后，報監理復查，經監理驗收合格后方可進入下道工序施工。

4）澆筑擋墻混凝土。混凝土配比必須符合設計強度要求；混凝土要振搗密實，墻身位置更應加強加細振搗，以防漏筋和出現蜂窩麻面；預埋件按設計位置鋼筋焊接，以免振搗混凝土時發生變形和位移。

5）其他附屬工程施工。擋土墻每10～15 m，設置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。泄水口出口應高于路面或地面20 cm，保證出口暢通。在擋土墻頂預留鋼筋與混凝土護欄連接，在要安裝欄桿的地方需預埋鋼管。

5 實施效果

1）測量檢測情況：比較實測坐標與設計坐標，最終的各項點位差均控制在3 mm以內；比較實測標高與設計標高，最終差值均控制在3 mm以內，且以上數據均符合設計規范要求。

2）經濟效果：通過東側方案的優化。通過采用預制板樁的形式，為項目直接節約成本10%左右（主要包括開挖土方、基坑圍護、人工費等），間接減少了鋼材、電、油的能源損耗。

3）進度效果：通過采取預制板樁的形式取代傳統的現澆形式，其無需大面積開挖和大面積圍護，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，通過合理的技術變更及選擇不同的施工方法，施工過程中切實落實設計和規范要求，加上人機料的合理搭配，最后工程得以保質保量按時完成。

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，周邊建筑物、管線保護完好，并通過合理的施工方案確定及施工組織安排，節約了工期、節省了成本，得到了業主等單位的好評。