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境和圍護結構的變形監測。

泵站改造；SMW工法；施工監測

0 前言

在上海地區，有關調查資料顯示，有些地區雨水管道中旱流污水量達到地區污水總量的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設置旱流污水泵，將分流制地區雨水排水系統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設置旱流污水截流設施，工藝部分共包括以下幾個部分內容：(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

根據泵站內場地實際情況，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%，內插500 mm×300 mm×12 mm/ 18 mm“H”型鋼,間距50 cm。基坑底板以下3 m深范圍內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，并提交監理驗收。然后根據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揮復合效應，起到共同止水擋土的效果，并創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，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，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，根據已有的地質資料和實地勘察，了解開挖區域內土質情況，并摸清開挖面內有無地下管線、管網等地下設施，在確定開挖面內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(雙層雙向鋼筋網片)，拆除第三道臨時支撐系統，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，繼續施工至完成。中粗砂回填夯實，最后拔除攪拌樁內“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)泵站內施工場地狹窄，無臨時堆土區域，施工中采用隨挖隨清的方法，確保現場無堆土。

(2)根據地質勘察報告所述，新建泵房區域填土層較厚，且局部區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境的影響。

(4)為確保坑內土體加固壓密注漿的施工質量，坑內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，經設計同意向基坑內側平移50 cm后施鉆，當鉆頭同樣進尺至-3.5 m土層時,仍無法鉆進。經設計同意后，再往基坑內側平移50 cm，結果同樣無法施鉆。最后再往基坑內側平移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 施工監測

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

(1)基坑周圍建筑物和管線的變形監測：基坑施工期間選取管線監測點8個、建筑物測點9個及道路測點6個進行監測，在樁基礎施工期間，每天監測一次，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測：基坑施工期間對基坑的南側、北側的測斜孔進行監測，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)基坑內外地下水位監測：采用地下水位監測儀在預設的水位觀測孔內測定，分析坑內外水位變化。在圍護結構內外側布設3個水位觀測孔，孔深為12 m。

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

(6)孔隙水壓力監測：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。

經過基坑開挖及施工期間全周期的監測，各項監測的沉降及水平位移值均在日均及累計允許變化范圍內，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、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。