淺談水閘基坑SMW工法樁圍護結(jié)構(gòu)施工及質(zhì)量控制

龔歡

（上海市嘉定區(qū)河道水閘管理所，上海市201800）

0 引 言

平原地區(qū)的水閘等控制工程大都落于土基上，尤其在南方地區(qū)地下水位高、地質(zhì)條件差、周邊環(huán)境復雜，水閘下部結(jié)構(gòu)施工大多需要進行基坑圍護等措施確保施工順利進行。SMW工法樁基坑圍護結(jié)構(gòu)相對其他圍護結(jié)構(gòu)（如鉆孔灌注樁+攪拌樁的型式）較為經(jīng)濟，且安全、可靠，常用在上海地區(qū)水閘、泵閘等水利控制工程基坑圍護。

橫瀝套閘，位于上海市嘉定區(qū)瀏河支河橫瀝河口的一座重要水利控制建筑物，老閘建設(shè)于上世紀70年代初期，水閘運行了40余年，由于當時設(shè)計標準低和施工技術(shù)落后等原因，后期運行安全難以保證，存在嚴重的安全隱患。嘉定區(qū)河道水閘管理所于2017年委托專業(yè)單位對該閘進行安全鑒定，評定為四類閘，需報廢重建。

1 工程概況

橫瀝套閘危閘改造工程位于上海市嘉定區(qū)婁塘鎮(zhèn)橫瀝北端，是橫瀝進入瀏河的一座重要水工建筑物，系在原套閘位置拆除重建的水利工程，主要由閘室、內(nèi)外閘首、上下游引航道、導航建筑物、靠船建筑物等組成。其中閘室及內(nèi)外閘首總長210 m，凈寬12 m，均為塢式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。內(nèi)外閘首基建面高程為-3.35 m，開挖深度為7.85 m；閘室基建面高程為-2.35 m，開挖深度為6.85 m。為確保閘首、閘室施工安全，以及施工過程中對周邊建構(gòu)筑物（如居民房屋、廠房等）安全的保護，閘首、閘室需進行基坑圍護施工，設(shè)計單位經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟必選，本工程基坑圍護方案采用三軸攪拌樁內(nèi)插H型鋼的SMW工法結(jié)構(gòu)形式。

基坑圍護總平面以及斷面見圖1、圖2。

圖1 基坑圍護總平面圖

圖2 基坑圍斷面圖（單位：mm）

2 施工條件及重點、難點分析

2.1 工程地質(zhì)

根據(jù)本工程詳勘報告，擬建場地自然地面以下40.0 m深度范圍內(nèi)各土層均為第四紀全新世Q4時代沉積的粘性土和粉性土。根據(jù)地基土的成因、結(jié)構(gòu)及物理力學性質(zhì)指標綜合分析,可劃分成填土、粉質(zhì)粘土、灰色淤泥質(zhì)粉粘土、灰色砂質(zhì)粉土、灰色粉質(zhì)粘土等五大層。

在勘察期間測得鉆孔中的地下水穩(wěn)定水位埋深為0.80～1.20 m，擬建場地地下水水位較高，地基土呈飽和狀態(tài)，地基土對混凝土亦有微腐蝕性。

場地淺部地基土均為軟弱土，不存在中軟土，其等效剪切波速小于150 m/s，可不考慮軟土震陷的影響；②3層灰色砂質(zhì)粉土為不液化土層，故本場地為不液化場地。

2.2 周邊環(huán)境條件

本工程周邊企業(yè)和居民較多，工程西岸分別有成亨實業(yè)公司、李家角村居民點、萬照新能源科技公司、費家弄居民點等；工程東岸分別有中聯(lián)重科廠房、天一機械配件公司、馨嶺木業(yè)有限公司等。現(xiàn)狀婁陸公路垂直穿越閘室，橋梁兩側(cè)存在管線，本工程將翻建橋梁，根據(jù)施工組織設(shè)計，婁陸公路橋下部結(jié)構(gòu)將后于橋下閘室段施工，橋下閘室段基坑開挖時先拆除現(xiàn)狀婁陸公路橋。周邊環(huán)境條件見圖3。

圖3 周邊環(huán)境條件示意圖

2.3 施工重點與難點分析

（1）工程內(nèi)容多，工期較緊。

工程涉及內(nèi)容多，包括原套閘及原有橋拆除、套閘工程、水電機械安裝工程、金屬結(jié)構(gòu)安裝工程、機電安裝工程、電纜外線工程、給排水外線工程、深基坑工程、臨時圍堰工程、管理用房工程以及綠化等，交叉平行作業(yè)施工多,加上施工作業(yè)面較長。如何有效的組織多項工程同時施工，均為工程考慮的重點。合同工期僅720 d，考慮到極端氣候影響、冬季及春節(jié)對施工的影響，工期壓力較大，需合理配置資源、科學組織施工，確保節(jié)點工期及總工期目標實現(xiàn)。

（2）合同工期跨越兩個汛期，防汛防臺壓力大。

本工程所處的位置較為特殊，外河瀏河為江蘇和上海嘉定區(qū)汛期重要的排水通道，受長江潮位、臺風暴雨等因素的影響，外河瀏河水位可能較高，防汛壓力較大。外河施工圍堰等防汛措施在滿足設(shè)計要求的前提下，予以一定量的拋高，在工程實施過程中加強對臨時防汛措施的監(jiān)測及檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時予以處理，確保臨時防汛措施的安全。

（3）婁陸公路交通流量大，通行跨省市公交，施工便道、便橋的架設(shè)要求高。

婁陸公路是連接江蘇省太倉市與上海市嘉定區(qū)的重要交通道路，車流十分繁忙，同時還有跨省市公交通行，原來跨越橫瀝套閘閘室的婁陸公路橋列入本項目同步翻建，涉及便道、便橋的位置選擇、建設(shè)標準等需要與規(guī)土、交警等管理部門協(xié)調(diào)、辦理相關(guān)手續(xù)，以及臨時交通組織設(shè)計等問題。在方圓1 km各個路口設(shè)置翻交指引疏導標志，減輕交通壓力，做好翻交期間的組織管理，避免造成擁堵現(xiàn)象發(fā)生。

（4）深基坑施工技術(shù)控制是重點。

根據(jù)《基坑工程設(shè)計規(guī)范》（DG/T J08-61—2010），本工程基坑開挖深度7.85 m，屬二級安全等級基坑工程，環(huán)境保護等級為三級。基坑施工方案經(jīng)專家評審通過，并針對專家意見修改完善后施工。委托專業(yè)單位編制深基坑監(jiān)測方案，設(shè)定報警值。按照監(jiān)測方案要求布控監(jiān)測點，定期收集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)匯總分析。制定深基坑應急預案，按照應急預案要求配備物資、設(shè)備及人員，并按預案要求組織演練。

3 SMW工法樁施工管理

φ850@600三軸攪拌樁內(nèi)插300×700×13×24L17 000H型鋼，采用φ609σ16雙拼鋼管支撐，鋼管支撐中部設(shè)φ800@8 000L18 000灌注樁立柱。

3.1 三軸水泥土攪拌樁施工

φ850 mm三軸水泥土攪拌樁采用強度等級為P.O42.5級的新鮮普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為20%，水灰比為1.5～2.0。在型鋼依靠自重和必要的輔助設(shè)備可插入到位的前提下應取下限。28 d無側(cè)限抗壓強度qu28d不小于1.0 MPa，滲透系數(shù)應小于1×10-7cm/s，搭接250 mm。三軸水泥土攪拌樁采用套接一孔方式施工，水泥土攪拌樁未達到設(shè)計強度前不得開挖基坑。

3.2 鉆孔灌注樁立柱施工

采用泥漿護壁，混凝土充盈系數(shù)不小于1.1，樁徑容許偏差±50 mm。樁位偏差±100 mm，樁的垂直度及偏差±1/100樁長。沉渣厚度不大于200 mm。主筋保護層厚度50 mm。主筋連接采用搭接焊接，焊縫長度不小于10 d，在同一截面上的接頭數(shù)量不得大于主筋總數(shù)的1/2。主筋焊接接頭間距應不小于1 000，螺旋筋箍和加強筋箍與主筋之間必須點焊。鋼筋籠在制做和吊運過程中，不允許產(chǎn)生不可恢復的變形，且不得采用強行加壓或自重墜落的方法沉入孔中，放入樁孔時要采取切實有效的措施保證其標高及保護層厚度符合設(shè)計要求，鋼筋籠放入樁孔后要盡快澆灌混凝土，并必須連續(xù)灌注不得中斷。施工前應探明地下障礙物，采取措施，確保成孔質(zhì)量，并做好成樁過程中各個環(huán)節(jié)的施工原始記錄和試工作。

3.3 H型鋼施工

插入深層攪拌樁內(nèi)的H型鋼采用HN700×300×13×24型鋼，H型鋼插入深層攪拌樁前表面涂減摩劑，與圍檁間采用牛皮紙隔離，覆土完成后拔出，邊拔邊注漿充填。H型鋼需接長時，焊縫作剖口焊接，翼緣接縫與腹板接縫應錯開200 mm。

4 質(zhì)量控制

工程施工前，要求項目技術(shù)負責人組織項目部全體技術(shù)管理人員認真學習閱讀基坑圍護設(shè)計圖紙，認真參加設(shè)計圖紙交底、編制施工組織設(shè)計。施工過程具體控制如下：

（1）開工前對攪拌樁機進行維護保養(yǎng)，盡量減少施工過程中由于設(shè)備故障而造成的質(zhì)量問題。設(shè)備由專人負責操作，上崗前必須檢查設(shè)備的性能，確保設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。

（2）觀察樁架垂直度指示針調(diào)整樁架垂直度，并用線錘進行校核。場地布置綜合考慮各方面因素，避免設(shè)備多次搬遷、移位，減少攪拌間隔時間，盡量保證施工的連續(xù)性。

（3）嚴禁使用過期水泥、受潮水泥，對每批水泥進行復試合格后方可使用。嚴格控制型鋼質(zhì)量，核查進場型鋼質(zhì)保資料，檢查其外觀質(zhì)量。

（4）孔位放樣誤差小于20 mm，樁身垂直度按不大于1/200，誤差不大于50 mm，相鄰樁施工間隔小于等于10 h。

（5）嚴格控制漿液配比，做到掛牌施工，并配有專職人員負責管理漿液配置。嚴格控制鉆進提升及下沉速度，下沉速度不大于1 m/min，提升速度不大于2 m/min。

（6）整個施工過程對基坑自身及周邊建筑物進行監(jiān)測，進行信息化施工，為基坑自身及周邊環(huán)境進行及時、有效的保護提供依據(jù)。

5 結(jié)語

本工程基坑施工2017年6月開始，2017年9月完成。圍護結(jié)構(gòu)頂部沉降及水平位移、圍護體裂縫、圍護體傾斜、基坑外地下水位等監(jiān)測數(shù)據(jù)均未超過報警值，保證了主體工程順利進行和完工。