SMW工法在雨水泵站改造工程中的应用

舒国忠

(上海浦东新区天佑市政有限公司，上海市201204)

SMW工法在雨水泵站改造工程中的应用

舒国忠

(上海浦东新区天佑市政有限公司，上海市201204)

以上海某泵站旱流污水截流改造工程为例，详细介绍了SMW工法作为围护结构的基坑工程的施工，以及对施工周边的环境和围护结构的变形监测。

泵站改造；SMW工法；施工监测

0 前言

在上海地区，有关调查资料显示，有些地区雨水管道中旱流污水量达到地区污水总量的20%左右。由于雨水管道最终出口为就近河道，管道中的旱流污水随雨水排入河道，会给河道带来污染。而上世纪90年代设计的雨水泵站一般都考虑在集水池内设置旱流污水泵，将分流制地区雨水排水系统中收集至泵站的旱流污水提升后就近排入市政污水管道。但由于格栅间隔较宽，进入集水池中垃圾较多，因此设置在雨水集水池中的污水节流泵堵塞频率高，为泵站日常运营管理带来诸多不便，针对设置完整的污水截流设施的需求，通过在雨水泵站进水闸门井中设旱流污水截留管，将污水截流至单独的污水提升泵房中，在污水泵房中设置细格栅；雨水则进入雨水泵房，经提升后排入河道。

本文介绍的某雨水泵站改造工程，是在原有进水闸门井旁边新建旱流污水截流泵井，并采用SMW工法作为围护结构的施工方法。

1 工程概况

该项工程是在雨水泵站内设置旱流污水截流设施，工艺部分共包括以下几个部分内容：(1)新建旱流污水截流泵井；(2)新建雨水出水箱涵闸门井，改造进水闸门井；(3)原岔道管废除，新建试泵回笼水管道；(4)污水出水总管设置计量设施(见图1)。

图1 雨水泵站平面图

新建旱流污水截流泵井位于现有进水闸门井东南侧，两井净距3.9 m，中间用φ600钢管连接。泵井的结构外径为5.5 m×9.4 m，底板尺寸为6.7m×10.6 m，基坑开挖深度8.1 m。按设计要求，基坑开挖平面尺寸为7.7 m×13.45 m。

2 SMW工法施工设计

根据泵站内场地实际情况，在征得建设单位和设计同意后将SMW工法修改为采用？700双轴水泥搅拌桩局部结合φ800高压旋喷桩，桩长均为18 m，桩搭接间距20 cm, φ700双轴水泥搅拌桩水泥掺量13%，内插500 mm×300 mm×12 mm/ 18 mm“H”型钢,间距50 cm。基坑底板以下3 m深范围内进行压密注浆加固土体，避免基底土隆起。注浆孔呈梅花桩布置，其中外排注浆孔距围护墙内侧500 mm。

2.1 围护桩施工工艺(见图2、图3)

图2 围护桩修改平面布置图

图3 围护桩施工工艺流程图

根据坐标基准点、总平面布置图、围护结构施工图，按图放出SMW桩边控制线，设立临时控制桩，做好技术复核单，并提交监理验收。然后根据基坑围护边线用挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，开挖沟槽的土体及时外运，以保证SMW工法正常施工。桩机就位后，用经纬仪进行观测以确保钻机的垂直度。双轴水泥搅拌桩桩位定位偏差须小于1 cm，成桩后桩中心偏差不超过50 mm，桩身垂直度偏差不得超过0.5%。

根据该工程的特点，搅拌桩设计水灰比为2：1；32.5级普通硅酸盐水泥掺量为13%，每立方米搅拌桩体中水泥掺量为234 kg。合理的水泥浆液及水灰比，不仅能确保水泥土强度，同时水泥土和涂有隔离层的型钢具有良好的握箍力，确保水泥土和型钢发挥复合效应，起到共同止水挡土的效果，并创造良好的型钢上拔回收条件，即在上拔型钢时隔离涂层易损坏，产生一定的隔离层间隙。

第一次喷浆搅拌提升：钻进到设计深度后开启压浆泵，经过高压管、中心杆向土体喷射注浆，同时钻头旋转搅拌提升，使灰浆与搅拌的原土充分拌和，搅拌头提升速度应控制在0.5 m/min以内，当搅拌头提升至地面时，用掉总浆液量的60%～70%。 而后再次搅拌下沉后第二次喷浆搅拌提升，搅拌头提升速度应控制在1.0 m/min以内，当搅拌头提升至地面时，喷完设计浆液量。并将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。在二轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机立即就位，3 h内完成吊放H型钢。在主体结构施作完毕且恢复地面后，开始拔除H型钢，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H型钢。在拔出H型钢的同时，对H型钢留下的缝隙用黄砂及时填充，以控制变形量。如果在施工过程中由于意外原有造成搅拌桩体搭接时间超过24 h，必须在施工冷缝处围护桩外侧补浇素桩。而且需在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10 cm(见图4)。

2.2 支撑施工工艺

(1)第一道支撑(中心标高3.40 m)为钢筋混凝土支撑600 mm×600 mm，混凝土强度C30，型钢帽梁(中圈梁)为1 400 mm×800 mm，中间支撑混凝土为600 mm×800 mm。

(2)开挖到(中心标高1.00m)设第二道支撑，为钢支撑——500 mm×300 mm×12 mm/18 mm双拼型钢为围檩，φ609×16钢圆管为水平支撑，下设牛腿。

图4 素桩与围护桩搭接示意图

(3)第三道(中心标高2.00 m)，此道作为临时支撑，支撑围檩型钢同上。

2.3 基坑开挖及泵井施工

(1)在基坑开挖前，根据已有的地质资料和实地勘察，了解开挖区域内土质情况，并摸清开挖面内有无地下管线、管网等地下设施，在确定开挖面内无地下管线后再开挖。

(2)基坑开挖，分两次开挖。第一次开挖到设计标高-1.200 m，用挖机挖，挖出的土方及时装车外运。局部施工面小挖机挖不到，采用人工配合施工，挖至设计标高-1.200 m后人工清平，焊接钢支撑。钢支撑施工结束后再进行第二次挖土。因截流井开挖深度较深，故采用长臂挖机挖土。机械挖土时，必须严格控制标高，防止超挖和扰动基底面，在挖至坑底标高以上30 cm时，停止机械开挖，采用人工开挖、整修坑底，边挖边修边，并创造条件进行压密注浆、地基加固，完成后准备立即进行基础施工。

(3)挖土与支撑要互相配合。由于基坑较深，当土挖至一定深度时，必须及时对基坑的围护做好支撑，支撑所采用材料的型号、规格及安装的位置都必须严格按照图纸施工。

(4)挖到坑底时，及时分块浇捣 200厚φ8@200C20钢筋混凝土(双层双向钢筋网片)，拆除第三道临时支撑系统，施工井壁及底板并用中粗砂回填至相应标高。拆除第二道支撑并施工井壁至相应标高。拆除第一道支撑，继续施工至完成。中粗砂回填夯实，最后拔除搅拌桩内“H”型钢，边拔边注浆充填，基坑工程即告结束。

3 施工过程的控制

为保证围护结构施工的质量，确保围护结构的受力状态尽可能符合设计各计算工况，为此，在施工过程中对下列关键事项进行了全面控制：

(1)泵站内施工场地狭窄，无临时堆土区域，施工中采用随挖随清的方法，确保现场无堆土。

(2)根据地质勘察报告所述，新建泵房区域填土层较厚，且局部区域场地浅部有障碍物，故施工前加强了地下杂物的清除工作，从而确保了搅拌桩施工的质量。

(3)因为泵站与居民区一墙之隔，搅拌桩施工时严格控制喷浆压力和施工速度，以尽量减小搅拌桩施工对周围环境的影响。

(4)为确保坑内土体加固压密注浆的施工质量，坑内双轴搅拌桩施工先于压密注浆进行。注浆时应采用先外围后内部的施工顺序，并按跳孔间隔注浆方式进行，以防止穿孔。注浆施工严格遵循“低压慢速”的原则。

(5)在按设计桩位进行围护结构施工时，围护结构的外侧与原进水闸门井之间有长3 m，宽1.2 m的范围，当钻头进尺至-3.5 m土层时，无法钻进，施工方在详细阅读了设计施工图后，经设计同意向基坑内侧平移50 cm后施钻，当钻头同样进尺至-3.5 m土层时,仍无法钻进。经设计同意后，再往基坑内侧平移50 cm，结果同样无法施钻。最后再往基坑内侧平移50 cm，结果施钻成功。

基于上述情况，从基坑安全和围护结构稳定性的角度考虑，设计同意采用高压旋喷桩对该部位的土体进行加固。高压旋喷桩直径为φ800 mm,采用单排布置，旋喷桩之间咬口20 cm，旋喷桩与深层搅拌桩之间咬口20 cm，旋喷桩桩长和深层搅拌桩同长均为18m，旋喷桩桩尖标高-14.10 m，桩顶标高3.9 m。旋喷桩施工完成28 d后，顺利通过静力触探方法对加固土体进行的检验。

4 施工监测

该工程在基坑开挖、结构施工过程中，委托专业单位进行了监测，内容包括基坑周围建筑物和地下管线的变形监测；围护桩桩顶(圈梁)水平位移，沉降，支撑杆件水平、垂直位移监测；支撑内力监测；深层土体侧向位移监测；坑内外地下水位变化监测；孔隙水压力监测；围护墙体变形监测；坑底隆起监测等。

(1)基坑周围建筑物和管线的变形监测：基坑施工期间选取管线监测点8个、建筑物测点9个及道路测点6个进行监测，在桩基础施工期间，每天监测一次，当“日变量”增大时或有异常情况时，指其沉降、位移大于2 mm/d或累计大于20 mm时报警。

(2)围护桩桩顶(圈梁)水平位移，沉降监测：在围护桩桩顶(圈梁)每隔10 m布设一个点，支撑杆件为一个支撑一个测点。

(3)深层土体侧向位移监测：基坑施工期间对基坑的南侧、北侧的测斜孔进行监测，测斜孔布设在距施工场地最近的管线和施工场地之间。为了保护管道和基坑的安全，在南北两侧各布设1个深层土体位移监测孔，孔深20 m，钻机成孔后，下入测斜管，并保证测斜管凹槽垂直于场地。测斜管四周孔隙用细砂充填密实。

(4)基坑内外地下水位监测：采用地下水位监测仪在预设的水位观测孔内测定，分析坑内外水位变化。在围护结构内外侧布设3个水位观测孔，孔深为12 m。

(5)坑底隆起监测：基坑回弹测点由于布置在基坑内，受施工的影响较大保护难度较高，在基坑内设置一孔，每孔设3只磁环，测量不同深度出土的回弹量。

(6)孔隙水压力监测：在靠近基坑外南侧和北侧各布置一个观测孔隙水压力观测孔，每个孔布置3个孔隙水压力，分别在-5.0 m、-10.0 m及-15.0 m处。

经过基坑开挖及施工期间全周期的监测，各项监测的沉降及水平位移值均在日均及累计允许变化范围内，也为安全顺利地完成泵井的施工提供了有力的技术支持和保证。

5 结语

该雨水泵站新建旱流污水截流泵井的基坑工程施工，由于选用了技术可靠的水泥土连续搅拌墙(SMW工法)围护结构，在各参与单位的密切配合下，整个施工过程搭接紧凑，有条不紊，从而使支撑系统、土方开挖和地下结构施工的时间大大缩短，减少了基坑大面积暴露的时间，从而有效地降低了围护结构的变位；通过全程全方位的监控，有效地控制基坑周围地下管线和邻近的建筑物的形变，确保了各类地下管线和周围道路的安全。

TU992.25

B

1009-7716(2015)08-0105-04

2015-05-05

舒国忠(1973-)，男，浙江定海人，工程师，注册一级建造师，从事市政工程施工管理工作。