《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》是江蘇江都建設工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是王健、趙順定、楊金奎、仇育賦、童飛。該工法適用於全埋式地下鋼筋混凝土池體結構，主體結構混凝土自防水；鄰近有河流或地下水豐富的軟土地基；深基坑，周邊臨近建築物、構築物、重要設施（如運行中的捷運等）和密集的各類地下管線及對沉降變形十分敏感的環境。
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》主要的工法特點是：施工速度快，止水效果好，費用低。
2008年1月31日，《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法
- 工法編號：YJGF287-2006
- 完成單位：江蘇江都建設工程有限公司
- 主要完成人：王健、趙順定、楊金奎、仇育賦、童飛
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：2005-2006年度國家二級工法
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
雨水調蓄池是從中國國外剛引進的環境保護新生事物，它的主要功能是收集馬路初期雨水（因初期雨水中帶有大量灰塵、油污垃圾等），臨時儲存後待天晴再調入雨污水截流總管，污水經過處理達標後再排放。調蓄池大多坐落在鬧市區和江河邊，一般周邊環境比較複雜，池頂蓋覆土層2~3米厚，上部可以建造建築物、構築物或種植綠化。工程結構形式為地下全埋式鋼筋混凝土圓形水池結構，直徑3050米，水池深度7~15米，池底板均呈鍋底形，周邊高中心低，並以一定的坡度坡向中心泵坑，水池底板埋深平均10~20米，中心泵坑直徑4~8米，中心泵坑比池底深2~3米，便於排除污水。池底工程樁採用鑽孔灌注樁。
江蘇江都建設工程有限公司採用《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的上海市重大工程成都路調水池成為中國中國首個投入運行的雨水調蓄池，自運行後取得了環保效果。
工法特點
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的工法特點是：
1、圍護結構採用SMW工法樁，是逆作法施工的前提條件，該法施工速度快，止水效果好，費用低。
2、在基坑未開挖的情況下，先施工池體結構勁性混凝土柱中的鋼格構柱，作為利用池體頂蓋板代替水平內支撐的垂直支撐。
3、利用池體頂蓋板結構，逆作法施工、代替基坑頂部的水平內支撐，節約了水平內支撐施工和拆除的費用。
4、逆作施工上段池壁、下段池壁和部分池底，進一步減少了圍護樁的變形，確保池內中心土的安全開挖。
5、半逆作法施工確保了SMW工法圍護牆變形位移小，即基坑支護結構最大變形位移≤15毫米，並滿足臨近捷運和建築物的保護要求。
操作原理
適用範圍
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》適用於以下幾點：
1、全埋式地下鋼筋混凝土池體結構，主體結構混凝土自防水。
2、鄰近有河流或地下水豐富的軟土地基。
3、類深基坑，周邊臨近建築物、構築物、重要設施（如運行中的捷運等）和密集的各類地下管線及對沉降變形十分敏感的環境。
工藝原理
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的工藝原理敘述如下：
調蓄池半逆作法施工是以SMW工法樁為基坑圍護結構，利用了池頂蓋環梁結構、灌注樁和鋼格構柱作為基坑支撐系統，待池頂蓋結構體系形成後，先半逆作法進行上段池壁施工然後做鋼結構中部支撐，最後進行底環梁支撐施工（下段池壁與部分池底板），確保基坑圍護結構的穩定和安全。
施工工藝
- 工藝流程
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的施工工藝流程見下圖。
施工工藝流程圖
- 操作要點
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的操作要點如下：
一、池頂蓋結構施工
1.土方開挖至池頂蓋結構底即支撐梁底，施工中採用磚砌擋牆和混凝土墊層地模。
2.池蓋結構僅先施工頂蓋中心環形梁板與發射狀支撐結構梁系以及部分池頂板作為施工作業用出土平台，其餘池蓋結構頂板作為預留施工洞口。
二、鋼格構柱施工
鋼格構柱定位均在池體結構承重柱位置上，下端在結構工程樁（灌注樁）施工時同時插入，上端固定在池蓋結構梁內，且鋼格柱不用拆除，全部澆入永久結構柱內替代部分鋼筋。施工中要求鋼格構柱定位準確、豎向垂直。
三、逆作上段池壁施工
1.先沿基坑壁四周挖出3.5米寬環狀地槽，在池壁底部原基坑土加碎石夯實，再澆混凝土基礎並將基礎受力鋼筋與H型鋼焊接，以防池壁結構變形下沉開裂，待基礎拆除時割除H型鋼上基礎焊接鋼筋，打磨平整光滑塗刷減摩劑，保證圍護樁H型鋼能順利拔除。詳見下圖。
逆作上段池壁施工
2.池壁的單面側模利用下部焊接拉筋和上部預留的插筋與鋼管相連線。見下圖。
池壁的單側面模圖
四、鋼結構圍檁和鋼管支撐施工
施工時將鋼圍檁和鋼管支撐等分成偶數段，每段鋼圍檁內2根鋼管支撐，再由對稱的兩段支撐（共4根支撐）形成一組，並利用圍護結構H鋼焊接三角形牛腿作為圍檁擱置點關鍵是以組為單元，挖好一組土方迅速完成一組支撐，同時對稱施加軸向應力，做到對稱、連續、快速施工。
五、底環梁施工
調蓄池底板呈鍋底形，施工中保留中心土體不動，僅挖除基坑四周土方。調蓄池底鍋口部3.5米寬底板和下段池壁一次性澆築形成底環梁支撐。池壁單面模板支撐是利用鋼結構圍檁預埋的垂直支撐來固定的，防止模板變形位移。如下圖所示。
底環梁施工
六、土方開挖
1.土方開挖應根據下圖挖土流程圖要求，分層分段確定土方開挖的方式方法，池頂採用一台加長臂挖機，基坑內採用1台挖機挖土，1台挖機翻運傳遞。
挖土方式及流程示意圖
2.挖土流程：第一次採用開槽式開挖土方至支撐梁底→第二次沿基坑內四周採用島式開挖土方至逆作池壁底→第三次基坑中心部分土方採用中心島和盆式相結合開挖，便於中心支座施工→第四次土方開挖為池周邊土體，採用開槽式挖土方式，按鋼支撐施工工藝的要求，做到分段、對稱開挖→第五次土方開挖再採用島式沿基坑四周挖至池底板標高，要求分層、平衡、快速→第六次採用中心島挖土和盆式方式挖除鍋底中心和泵坑所有土方。
七、半逆作法施工縫的鋼筋連線與防滲處理
豎向主筋連線採用了新型施工工藝SA級滾軋直螺紋連線器連線，達到等強度全截面使用。上段池壁逆作法施工產生的水平施工縫處理：施工中採用了喇叭口的進料方式，並要求施工縫口的混凝土澆築面高出施工縫200毫米以上，以保證施工縫混凝土接合面有一定的側壓力；同時採用了進口的SM遇水膨脹密封膠作為第一道止水防線，第二道防水措施是在池壁中部預埋注漿管，待混凝土達到一定強度後，先鑿除凸出的混凝土喇叭口，再採用高強度漿液進行注漿施工，從而使新舊混凝土之間施工縫由於收縮等原因產生的縫隙內得到填充，做到了無滲漏現象。見下圖。
施工縫的鋼筋連線與防滲處理
- 勞動組織
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的勞動組織見下表。
工序或崗位 | 單位 | 不同階段施工人數 | |||
支護結構 | 支撐結構 | 挖土工程 | 主體結構 | ||
圍護SMW工法樁 | 人 | 30 | / | / | / |
工程樁插格構柱 | 人 | / | 18 | / | / |
土方開挖 | 人 | / | / | 28 | / |
第一道頂蓋水平支撐 | 人 | / | 36 | / | / |
逆作上段池壁 | 人 | / | / | / | 32 |
中間鋼支撐結構 | 人 | / | 16 | / | 16 |
底環梁結構 | 人 | / | / | / | 28 |
施工監測 | 人 | 2 | 6 | 6 | 6 |
材料設備
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》無特殊說明的材料，採用機械見下表。
序號 | 機械或設備名稱 | 規格型號 | 各階段機械使用數量 | |||
支護結構 | 支撐結構 | 挖土工程 | 主體結構 | |||
1 | SMW工法鑽機 | Φ850 | 1 | / | / | / |
2 | 工程鑽孔機 | GPS-10 | 2 | / | / | / |
3 | 注漿泵 | SYB50/50 | 1 | / | / | / |
4 | 挖掘機械 | 0.5~1立方米 | 1 | / | 3 | / |
5 | 空壓機 | 6立方米 | 1 | / | / | 1 |
6 | 起重機 | 10噸 | 1 | 1 | / | / |
7 | 運輸車輛 | / | 1 | 2 | 10 | / |
8 | 電焊機 | / | 1 | 4 | / | 4 |
9 | 切斷機 | / | / | / | / | 1 |
10 | 彎曲機 | / | / | / | / | 1 |
11 | 切割機 | / | / | / | / | 1 |
12 | 泥漿泵 | / | 4 | / | / | 4 |
13 | 塔吊 | / | / | / | / | 1 |
14 | 平板振動機 | / | / | / | / | 1 |
15 | 降水深井 | / | / | / | 3 | / |
質量控制
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的質量控制要求如下：
施工中執行規範有《建築基坑支護技術規程》JGJ 120-99、《給水排水構築物施工及驗收規定》GB J141-90、《鋼筋等強度滾軋直螺紋連線技術規定》DBJ/CT 005-2002等。支護結構允許最大變形和水平位移≤15毫米。鋼格構柱插入定位軸線允許偏差：5毫米，垂直度允許偏差：H/1000。
安全措施
採用《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、嚴格按照文明工地的標準和相關規定進行管理。
二、對逆作頂蓋的預留孔洞口周邊、頂蓋邊實行欄桿和安全密目網封閉，不得發生任何落物打擊現象。
三、在每次工況形成前後，重新搭設上下扶梯保證作業人員上下通行。
四、嚴格按照挖土和支撐的工況流程施工，防止損壞支護結構體系。
五、施工監測信息化，為指導施工確保周邊環境安全提供準確有力的依據，基坑圍護結構體系主要監測內容如下：
1、圍護樁牆體的水平位移監測（工法樁測斜管測斜）。
2、池體結構的水平和垂直位移監測。
3、混凝土支撐和鋼結構支撐的軸力監測。
4、格構柱的沉降觀測。
5、基坑隆起監測。
6、基坑內、外地下水位監測。見下圖剖面圖。
調蓄池監測點剖面圖
環保措施
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的環保措施如下：
1、成立環境保護管理領導小組，門前設立文明施工告示牌，接受民眾監督。
2、對施工現場全部硬化，合理布置排水管網，雨水、廢水經沉澱池處理後再排放。
3、施工泥漿經泥漿池沉澱後由專用泥漿車外運處理。
4、裝運土方車輛頂蓋封閉，出工地大門前經沖洗後出門。
5、夜間連續施工時，必須到環保部門辦理夜間施工手續，並告知周邊居民。
6、施工採用商品混凝土和預拌砂漿，防止揚塵。
7、夜間照明燈光避開居民區，以減少光污染。
8、施工現場封閉圍欄施工，並設立衛生包乾區有專人保潔。
效益分析
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》的效益分析如下：
1、社會效益：隨著國民經濟的快速發展，調蓄池將越來越多地被推廣套用，對保護環境將起到有利的作用。
2、經濟效益：該工法成功地利用調蓄池的自身結構作為水平支撐體系，降低工程成本，節約了施工費用；採用半逆作法施工工藝，保證了SMW工法樁圍護結構能在複雜的周邊環境下變形位移得到控制，同時也節約了支護結構的費用。
套用實例
《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》在上海市重大工程蘇州河綜合治理二期成都路調蓄池工程的套用情況如下：
該工程為：地下式鋼筋混凝土結構水池，池頂蓋覆土2.20米，外徑41.4米，內徑40米，池壁厚度為700毫米，池邊高7.2米總體積8500立方米，600毫米厚池底板呈鍋底形坡向中心泵坑，中心泵坑直徑4米深度2米。混凝土強度C30/P6，池底採用Φ900樁長29米鑽孔灌注樁為工程樁（抗拔樁）87根，水池底板埋深9.60~11.6米，中心泵坑埋深13.6米。深基坑屬一級基坑，基坑圍護採用SMW工法樁，三軸Φ850內插H型鋼（700×300×13×24），樁長20.6米，樁身採用連貫式整圓套打，外側增加了一圈，相同工藝攪拌樁，形成了雙層止水帷幕。垂直支撐採用44根鋼格構柱，均在抗拔樁施工時插入（見下圖1）。坑內降水採用3口Φ300深井，為了防止真空泵抽水對支護結構產生負面影響，故採用了潛水泵自流降水。
圖1 頂部支撐及鋼格柱平面圖
鋼圍檁和鋼支撐安裝：圓形鋼圍檁總長130米，採用雙拼H300×700型鋼，中心標高-2.8米，分12段拼接，每段長10.85米，分4節，每節長2.71米，每節重1.6噸，鋼支撐採用Φ60916鋼管支撐，總計24根（見下圖2）。
圖2 中間支撐平面圖
周邊環境：北面是南蘇州路步行街且距蘇州河（吳淞江）防汛牆19米，南面距離臨近的捷運一號線8.2米，東面緊靠1933年建造的保護建築距離6.5米，且周邊有南北高架、馬路及各類地下管線，施工環境複雜，見下圖3。
圖3 調蓄池總平面布置圖
支護結構要求：除相應施工規範外應捷運監護部門要求，捷運結構日沉降量和水平位移量均≤1毫米，且結構總絕對沉降量及位移量≤2毫米，截面環向結構相對變曲≤1/2500。由於鄰近保護建築物和密集的地下管線，支護結構允許最大變形和水平位移≤10毫米。該工程採用了該工法利用頂蓋結構作為第一道支撐，利用部分池底和池壁形成底環梁結構作為底部水平支撐，中部水平支撐採用H型鋼700×300雙拼的鋼結構圍檁和Φ609×16鋼管支撐與中部混凝土環梁組合。為了保證支護結構最大變形和水平位移小於規定要求，先施工了上段2.9米池壁。經實踐驗證該工法的成功，最終支護結構的最大變形和位移控制在8.7毫米，捷運日（終）沉降和位移控制在1毫米之內，並節約了工程投資費用24萬元，保證了工期內順利完工。取得了社會效益和經濟效益。
該項目是中國首個投入運行的雨水調蓄池，自2006年8月份試運行取得成效，共有效蓄滿水12次，削減排入蘇州河化學需氧量11.53噸，懸浮物4.76噸，有效改善了水質。如果以一年為計算單位，實際減少污水放江量158400立方米。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《40m直徑雨水調蓄池半逆作法施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。
