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地下连续墙施工工艺与 “两墙合一”的构造措施

发布者:君小豪
地下连续墙施工工艺的介绍

一、施工准备施工道路1、承载力需要满足要求:地下连续墙施工所用的挖槽机、吊装机械、混凝土运输等大型设备,要求地基承载能力应大于100kN/m2。主要考虑吊车行走荷载,一般300T履带吊接地比压约0.08Mpa

常规做法:


2、道路要求:根据场地情况尽量在基坑外侧(或内侧)设置成环形施工道路(或临时错车点)道路宽度主要取决于钢筋笼吊装设备的行走宽度,目前国内外200t~320t主流履带吊的行走宽度都在7~ 9m,考虑到预留安全距离及不影响混凝土浇筑的施工,建议道路设置宽度为9~12m。厚度250mm的配筋道路(一般单层双向)



二、地下连续墙施工工艺流程


三、导墙施工

导墙的作用:测量基准、成槽导向;存储泥浆、稳定液位,维护槽壁稳定;稳定上部土体,防止槽口塌方;同时作为施工荷载平台,承受成槽机械、钢筋笼吊装等的荷载。



1、导墙墙底应设置在承载力较高的土层中,不得漏浆;厚度不应小于200mm,导墙埋深不应小于1.5m。(导墙深度主要以入非填土层200mm为依据。)

2、导墙常见的结构形式为倒“L”型和“[”型,前者多用在土质较好土层,后者多用在土质略差土层,底部外伸扩大支承面积。

3、导墙遇流朔软土、杂填土等不良地质时,宜进行换填、槽壁加固或采用深导墙。(槽壁加固可采用粉喷桩、三轴搅拌桩等,同时要注意:1、槽壁加固施工的垂直度 2、两侧同时设置避免溜槽影响垂直度)


四、泥浆

泥浆的功能:主要作用是护壁,此外还有携渣、冷却机具和切土润滑的功能。

泥浆的配合比:应根据场地地质条件、地下水状态等情况进行泥浆配合比设计和试验,一般泥浆的配合比可按下表选用:
泥浆的质量控制:新拌制泥浆及循环泥浆的性能指标应符合下表的要求。
泥浆池:通过泥浆池循环系统控制泥浆性能参数,确保地下连续墙成槽质量。泥浆的储备量宜为每日计划最大成槽方量的2倍以上。由于方量较大,泥浆池通常设置成半埋式
地连墙护壁泥浆通过泥浆泵和泥浆管在泥浆池和单元槽段之间进行循环,整个泥浆循环系统由搅拌机、储浆池、泥浆泵、输送管、振动筛、沉淀池等组成。孔壁的稳定依靠泥浆的性能,孔底沉渣取决于泥浆的含沙量。(在泥浆循环过程中必须使用除砂器)

五、成槽

成槽设备:目前国内通常使用的是抓斗式成槽设备,(90年代初采用多头回转工艺)在岩石层使用铣槽工艺或其它工艺如冲击、旋挖等(现在大功率抓斗对于软岩也可直接抓挖)目前所说的设备SG35\40\46\50等是指抓斗提升能力(35-50吨),成槽机设备主机重量约60—100吨左右,抓斗约20吨左右、抓斗容量1m3左右,抓斗最大张开距离2800mm。
抓斗式成槽机特点:低噪音,低振动;抓斗挖槽能力强,施工高效;结构简单,易于操作维修;设有测斜及纠偏装置,随时调控成槽垂直度,成槽精度较高。
适用条件:地层适应性广,如N<40的粘性土、砂性土及砾卵石土等。除大块的漂卵石、基岩外,一般的覆盖层均可。深度:目前常规设备施工速度60—80m。(房建项目足以)缺点:掘进深度及遇硬层时受限,降低成槽工效。
工效:抓斗工效主要与深度、土层强度有关。对于35m深地墙(三抓)大约8-10小时,对于60m左右地墙约20小时左右。
冲击式成槽机特点:对地层适应性强,适用一般软土地层,也可使用砂砾石、卵石、基岩,设备低廉。(一般只用在岩石地层,有些地区回填大的块石亦采用)缺点:效率低。

双轮铣成槽机构造
优点:对地层适应性强,淤泥、砂、砾石、卵石、中等硬度岩石等均可掘削;施工效率高,掘进速度快,中等硬度的岩石能达1~2m3/h;成槽精度高,可使垂直度高达1‰~2‰;成槽深度大,一般可达60m,特制型号可达150m;设备自动化程度高,运转灵活,操作方便。
局限性:设备价格昂贵、维护成本高;不适用于存在孤石、较大卵石等地层;对地层中的铁器掉落或原有地层中存在的钢筋等比较敏感。由于该设备目前依靠进口,据统计国内设备数量铣只有10来台且设备造价高,维修不方便,因此较少使用目前铣槽机、冲击钻只用于强度高的岩石。

槽段划分与开挖单元槽段长度宜为4~6m。单元槽段最小长度应大于成槽机械挖土水平长度(水平长度2.8m);异型单元槽段的连续直线段应大于成槽机械水平长度。(引自湖北规程“DB42/T 914—2013” )

标贯值在50击以下的土层或单轴抗压强度在3MPa以下的岩层可采用液压抓斗成槽机进行成槽施工;标贯值大于50击的地层宜采用冲抓结合或者抓铣结合的方法进行成槽施工。(引自湖北规程“DB42/T 914—2013” )

槽壁加固位于暗浜区、扰动土区、浅部疏松砂性土中的槽段或邻近建筑物保护要求较高时,宜采用三轴水泥土搅拌桩对槽壁进行加固(引自上海规范“DG/TJ08-2073-2010” )

刷壁成槽结束后,应对相邻槽段端口全断面进行清刷除泥,确保接头无夹泥。刷壁应彻底,刷壁器上无泥后再刷2~3次;闭合幅施工时,需另外增加刷壁次数。(引自湖北规程“DB42/T 914—2013” )

清底槽底沉渣清理一般采用沉淀抓除法、泥浆循环除砂法或泥浆置换法。清底分一清以及二清。二清建议使用泵吸或导管气举工艺清底(应重视两墙合一的清底质量保证,避免差异沉降)
清底后,槽底0.5~1m以内泥浆指标(每幅槽段取浆点应不少于2个)应符合下表规定

六、接头接头类型地下连续墙接头根据墙体结构形式、受力特征和止水要求可选择柔性接头(圆锁口管接头、铰接接头、铣接头)或刚性接头(“H”型钢接头、十字钢板接头、V型钢板接头)。(引自湖北规程“DB42/T 914—2013”)
施工接头照片:

常用接头优缺点:锁扣管:优点:构造简单;
施工方便,工艺成熟;
刷壁方便,易清除先期槽段侧壁泥浆;
后期槽段下放钢筋笼方便;
造价较低。
缺点:属柔性接头,接头刚度差,整体性差;
 抗剪能力差,受力后易变形;
接头呈光滑圆弧面,无折点,易产生接头渗水;
接头管的拔除与墙体混凝土浇筑配合需十分默契,否则极易产生“埋管”或“坍槽”事故。
深度有一定的限制

“H”型钢接头:优点:“H”型钢板接头与钢筋骨架相焊接,钢板接头不须拔出,增强了钢筋笼的强度,也增强了墙身刚度和整体性;
“H”型钢板接头存在槽内,既可挡住混凝土外流,又起到止水的作用,大大减少墙身在接头处的渗漏机会,比接头管的半圆弧接头的防渗能力强;
吊装比接头管方便,钢板不须拔出,不会出现断管的现象;
接头处的夹泥比半圆弧接头更容易刷洗,不影响接头的质量。
缺点:从以往施工工程看,“H”型接头在防砼浇渗方面易出现同题,尤其是接头位置出现塌方时,若处理不妥,可能造成接头渗漏,或出现大量涌水情况。

十字钢板接头:优点:接头处设置了穿孔钢板,增长了渗水途径,防渗漏性能较好;
抗剪性能较好。
缺点:工序多,施工复杂,难度较大;
刷壁和清除墙段侧壁泥浆有一定困难;
抗弯性能不理想;
接头处钢板用量较多,造价较高。

铣接头:优点:施工中不需要其它配套设备,如吊车、锁口管等;
可节省昂贵的工字钢或钢板等材料费用,同时钢筋笼重量减轻,可采用吨数较小的吊车,降低施工成本且利于场地安排;
一期或二期槽挖掘或浇注混凝土时,均无预挖区,且可全速灌注无绕流问题,确保接头质量和施工安全性;
挖掘二期槽时双轮铣套铣掉两侧一期槽已硬化的混凝土,新鲜且粗糙的混凝土面在浇注二期槽时形成水密性良好的混凝土套铣接头。
缺点:II序槽段必须为2.8m,过多的II序槽段使得连续墙接头大大增加,是后续施工防水问题的一大隐患,因渗水路线相对直而短,易出现渗水现象。
先置式 “II”型钢箱混凝土接头(新的接头形式)
优点:其接头刚度、抗剪抗弯能力、止水抗渗能力等各方面都较后置式接头有一定的提高,取得了较好的效果。
缺点:接头需要单独先行开挖施工,占用了一定施工工期。

接头施工:接头箱或锁口管下放到底后,上部应高出导墙面2~2.5m。槽段施工可将槽段分为一期和二期跳格施工,除此之外也可按序逐段进行各槽段的施工。前者累积施工偏差较小,接头质量容易控制。后者每个槽段的一端与已完成的槽段相邻,只需在另一端设置接头管,且钢筋笼可提前加工,施工速度较快,但是累积施工偏差较前者大,接头质量易出现问题。

七、钢筋笼

钢筋笼的制作:

钢筋笼应整体制作,现场加工场地必须大于钢筋笼长度。采用焊接或机械连接,主筋接头搭接长度应满足设计要求,搭接位置应错开50%,HRB400级钢筋及直径25mm以上的HRB335级钢筋应采用机械连接;钢筋笼宜采用钢板制作保护块,与主筋焊接,横向设置2~3块,纵向间距为4~5m。
一个钢筋笼加工班组约11人左右,一幅60m长,6m宽的笼子大概需加工一天半左右;钢筋笼应设置桁架、剪刀撑等加强整体刚度的构造措施,钢筋笼起吊桁架应根据起吊过程中的刚度和整体稳定性计算确定,钢筋笼加固措施如下图所示:(横向及竖向桁架是保证吊装安全以及钢筋笼不变形的主要措施)

钢筋笼的吊装:根据钢筋笼的形状、大小、重量和吊装高度选择吊装的方案以及吊车的型号;(一般地墙钢筋笼含量在180-200Kg/m3左右,对于50m地墙重量在50t左右,首开幅含H钢则可能达到70t左右,一般主吊选择250-350t,辅吊选择100t履带吊)钢筋笼宜整体吊装,如必须分段进行吊装时,分段连接位置应该避免在受力较大的部位,有可靠的措施保证上下钢筋笼的整体性;(60m左右钢筋笼不建议分段吊装,首先主吊不会较小不涉及租赁费用,其次分段吊装焊接时间较长不利于孔壁稳定及沉渣控制,另外由于孔口焊接不能保证钢筋笼的同心,影响钢筋笼下放)合理进行吊点布置,并对吊点局部加强。应对主副吊扁担、主副吊钢丝绳、吊具索具、吊点以及钢筋笼的变形进行安全验算;(按常规超重钢筋笼吊装需经过安全站评审)起吊时必须采用双机抬吊禁止钢筋笼下端在地面上拖引,钢筋笼吊起后不得空中摆动,应在钢筋笼下端系上拽引绳以人力操纵;钢筋笼应在槽段清底后及时吊入,钢筋笼骨架吊入后应保证位置和标高准确,钢筋笼的迎土面和迎坑面应按设计要求放置,严禁反放;异形槽段的钢筋笼的应设置局部加强措施来保证钢筋笼的吊装过程中          整体性,并随钢筋笼放入槽段过程中进行逐步割除