淺談水閘基坑SMW工法樁圍護結構施工及質量控制

龔歡

（上海市嘉定區河道水閘管理所，上海市201800）

0 引 言

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

橫瀝套閘，位于上海市嘉定區瀏河支河橫瀝河口的一座重要水利控制建筑物，老閘建設于上世紀70年代初期，水閘運行了40余年，由于當時設計標準低和施工技術落后等原因，后期運行安全難以保證，存在嚴重的安全隱患。嘉定區河道水閘管理所于2017年委托專業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婁塘鎮橫瀝北端，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。其中閘室及內外閘首總長210 m，凈寬12 m，均為塢式鋼筋混凝土結構。內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，設計單位經過技術經濟必選，本工程基坑圍護方案采用三軸攪拌樁內插H型鋼的SMW工法結構形式。

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

根據本工程詳勘報告，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。根據地基土的成因、結構及物理力學性質指標綜合分析,可劃分成填土、粉質粘土、灰色淤泥質粉粘土、灰色砂質粉土、灰色粉質粘土等五大層。

在勘察期間測得鉆孔中的地下水穩定水位埋深為0.80～1.20 m，擬建場地地下水水位較高，地基土呈飽和狀態，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層灰色砂質粉土為不液化土層，故本場地為不液化場地。

2.2 周邊環境條件

本工程周邊企業和居民較多，工程西岸分別有成亨實業公司、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重科廠房、天一機械配件公司、馨嶺木業有限公司等。現狀婁陸公路垂直穿越閘室，橋梁兩側存在管線，本工程將翻建橋梁，根據施工組織設計，婁陸公路橋下部結構將后于橋下閘室段施工，橋下閘室段基坑開挖時先拆除現狀婁陸公路橋。周邊環境條件見圖3。

圖3 周邊環境條件示意圖

2.3 施工重點與難點分析

（1）工程內容多，工期較緊。

工程涉及內容多，包括原套閘及原有橋拆除、套閘工程、水電機械安裝工程、金屬結構安裝工程、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，交叉平行作業施工多,加上施工作業面較長。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，確保節點工期及總工期目標實現。

（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測及檢查，發現問題及時予以處理，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、便橋的架設要求高。

婁陸公路是連接江蘇省太倉市與上海市嘉定區的重要交通道路，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、建設標準等需要與規土、交警等管理部門協調、辦理相關手續，以及臨時交通組織設計等問題。在方圓1 km各個路口設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，避免造成擁堵現象發生。

（4）深基坑施工技術控制是重點。

根據《基坑工程設計規范》（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，環境保護等級為三級。基坑施工方案經專家評審通過，并針對專家意見修改完善后施工。委托專業單位編制深基坑監測方案，設定報警值。按照監測方案要求布控監測點，定期收集數據，對數據匯總分析。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@600三軸攪拌樁內插300×700×13×24L17 000H型鋼，采用φ609σ16雙拼鋼管支撐，鋼管支撐中部設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備可插入到位的前提下應取下限。28 d無側限抗壓強度qu28d不小于1.0 MPa，滲透系數應小于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量不得大于主筋總數的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計要求，鋼筋籠放入樁孔后要盡快澆灌混凝土，并必須連續灌注不得中斷。施工前應探明地下障礙物，采取措施，確保成孔質量，并做好成樁過程中各個環節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 質量控制

工程施工前，要求項目技術負責人組織項目部全體技術管理人員認真學習閱讀基坑圍護設計圖紙，認真參加設計圖紙交底、編制施工組織設計。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，盡量減少施工過程中由于設備故障而造成的質量問題。設備由專人負責操作，上崗前必須檢查設備的性能，確保設備運轉正常。

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

（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。嚴格控制型鋼質量，核查進場型鋼質保資料，檢查其外觀質量。

（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測，進行信息化施工，為基坑自身及周邊環境進行及時、有效的保護提供依據。

5 結語

本工程基坑施工2017年6月開始，2017年9月完成。圍護結構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測數據均未超過報警值，保證了主體工程順利進行和完工。