地下连续墙施工

本文首先介绍了广州地铁北京路车站地下连续墙的施工工艺,在此基础上比较了不同接头形式对地下连续墙质量的影响,最后针对本工程由于接头形式引起的连续墙施工问题提出了一些解决办法。1工程概况广州地铁北京路车站位于北京路、万福路交汇口以东的万福路下,大致呈东西走向,周围建筑密集。本站基坑长度87.1m,基坑标准段宽19.7m,最宽处22.6m,基坑开挖深23.5m～23.9m(局部25.6m),基坑采用明挖顺作法施工。本车站主体围护结构采用1000厚地下连续墙加钢筋混凝土内支撑及φ600钢管内支撑的结构形式(其中第1道内支撑采用800mm×1000mm钢筋混凝土支撑,第2～5道内支撑采用φ600×14钢管支撑)。地下连续墙深约26m,约一半的深度进入强、中、微风化岩层中。内衬墙与围护结构之间采用重合墙结构,围护结构顶部设置抗浮压顶梁和钢筋混凝土冠梁各一道。车站地貌主要为珠江冲洪积及海积平原,地形平坦开阔,地面标高7m～9m左右。本站上覆第四系地层,下伏基岩为白垩系泥质粉沙岩、粗沙岩。岩土分层及其特征自上而下有:人工填土层、淤泥质土层、冲积-洪积淤泥质土层、冲积-洪积粉细砂层、冲积-洪积中粗沙层、残积粉质粘土层、红层全风化带、红层强风化带、红层中风化带、红层微风化带。北京路站站址如图1所示。2地下连续墙施工组织2.1导墙制作导向墙是地下连续墙施工的重要组成部分,是沿地下连续墙中心线设置的钢筋混凝土临时构筑物。为防止基坑土方开挖及冠梁施工时连续墙顶以上的土方坍塌,导墙按设计图纸即图2所示结构型式施工。2.2槽段划分地下连续墙单元槽段的划分根据地质条件、钢筋网起吊能力、地下连续墙结构、混凝土灌注方法等条件确定。标准槽段按5m或6m长划分,在槽段划分时必须避免将接缝位置放在转角位。槽段形式如图3所示。2.3泥浆制作泥浆具有维护槽壁的稳定,悬浮岩碴和冷却、润滑钻头的作用,泥浆质量的好坏直接关系到地下连续墙的质量。本工程采用膨润土作为制浆材料。2.4开挖成槽造孔成槽是地下连续墙施工中的一道关键工序。根据地质资料和设计要求,结合既往成功施工经验及现场情况,选用CZ-22I型冲击钻机的造孔方法。槽段开挖完毕,必须检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度,合格后方可进行清槽换浆工作,槽壁垂直度偏差必须小于0.5%。2.5清底成槽作业完成后,为了把沉积在槽底的沉渣清出,需要对槽底进行清孔,以提高地下连续墙的承载力和抗渗能力,提高成墙质量。2.6钢筋网的制作与吊装连续墙的钢筋网及工字钢接头均在现场按设计要求(包括钢筋网厚度、宽度、长度、各种钢筋规格及配置方式等)制作加工。本工程地下连续墙钢筋网长度约为26.0m,综合考虑起吊能力及确保连续墙质量,拟采用50t履带吊车为主吊,25t汽车吊辅助进行吊装。2.7水下混凝土的灌注水下砼的灌注是地下连续墙施工过程中的最后一道关键性工序。为保证水下砼的灌注能顺利进行,灌注砼前先行拟定灌注方案,主要机械设备应有备用,灌注砼前进行试运转。3接头形式的选择地下连续墙槽段间接头采用“工字钢”接头形式,这种接头具有加强槽段间整体性及传递剪力、减小渗漏、施工简单的特点。连续墙施工采用跳挖方法。如图3所示,即分为首开槽段(Ⅰ期)和闭合槽段(Ⅱ期)。为保证钢筋笼定位准确及便于Ⅱ序槽段修整端孔时准确对位,工字钢需延长至导墙内。工字钢接头的设置是根据设计钢筋网的外表尺寸作为工字钢接头的净宽,槽段以腹板为界线,Ⅱ期槽段侧长度为10cm,Ⅰ期槽段为20cm。工字钢采用8mm厚钢板,场外加工,场内与Ⅰ序槽段钢筋网拼接而成,其平面示意见图4。Ⅰ期单元槽段成槽后,按图纸要求在制作好的钢筋网两端安装工字钢,Ⅱ期槽段侧的工字钢内则采用夹板及12#铁线将塑料泡沫块绑扎固定,钢筋笼下放到设计要求后采用槽钢固定,开始灌注浇砼时,分别在两端半边孔同步回填砂包至导墙面。Ⅱ期槽段施工时,接头位置采用“十字钻”及“方形闸孔钻”清理Ⅰ期槽段工字钢两端的塑料泡沫块。进入清孔工序时,用带有钢丝刷的钻头清刷工字钢表面泥浆膜及砼碴,确保连续墙接头质量。4常见施工接头类型的比较尽管施工接头并非是影响地下连续墙成败的唯一因素,却是最脆弱的一个环节,因而也是最容易发生事故的所在。常用的接头形式有接头管接头、钢筋混凝土预制桩接头、工字钢接头。接头管与钢筋混凝土预制桩接头属于柔性接头,具有抵抗剪力的作用,但传递应力效果差,抵抗弯距能力差,易出现渗漏水现象,两者都适用无需入岩的各种土层。工字钢接头属于刚性接头,能传递弯距、轴力和剪力,防水(渗)效果较好,但加工较复杂,精度要求高,成本较高。工字钢接头适用各种土层。5工字钢接头的缺陷和处理采用工字钢接头施工中最大的缺点就是混凝土绕流现象严重。工字钢接头两侧均需留70mm的混凝土的保护层,因而连续墙上部槽壁松散层极有可能出现坍塌现象,由于连续墙进行水下混凝土浇注时受到的压力较大,工字钢外侧成为混凝土绕流的主要通道。该工程采用图4所示的解决方法:工字钢外侧绑扎泡沫板和回填大量沙袋以防混凝土绕流。该工程在某Ⅱ期槽段施工时出现偏孔相当严重的情况,经过研究分析,主要是因为:在Ⅰ期带有工字钢的钢筋笼下放过程中,未绑扎牢固的泡沫板受到较大的浮力,在连续墙槽壁内遇有障碍时上冲浮起,即使后面回填大量沙袋也难以密实,存在混凝土绕流的空间,又由于该槽段处地质强度较高,Ⅱ期槽段的冲孔施工也进行了将近一个月,绕流混凝土已达到设计强度,处理起来难度较高。最后决定将该Ⅱ期槽段拆分成两期,一定程度上延误了工期,因此对于混凝土绕流应采取早发现早处理的措施。6质量、安全文明保证措施车站围护结构设计采用地下连续墙是最为理想的,连续墙的整体性好,防水效果佳;接头采用“工字钢”钢性连接保证了连续墙的整体性、接头刚度和防渗漏效果;首先从方案选择上确保了围护结构的安全,施工过程中应高度重视成槽垂直度、护壁泥浆、水下砼灌注等施工质量,严格控制每一道施工工序的质量,确保围护结构的施工质量。北京路站地处繁华的北京路,工程施工期间对安全生产、文明施工的要求极高。地下连续墙施工过程中会产生大量的废弃泥浆,拟在施工场地内设置临时废浆池,施工时产生的废浆用泥浆泵抽排到废浆池,然后采用符合标准的泥浆罐车外运至指定地点排放,确保场区内的路面和场地表面无泥浆污染。7结束语地下连续墙从作为地下室外墙发展到成为高层建筑的承重基础,增大了建筑物的整体承载能力,降低了成本,已成为深基坑设计的优先支护方案。接头形式优劣一定程度上影响了连续墙的成槽质量,工字钢接头作为目前较常用的接头形式之一,施工方便、刚度大、防水(渗)性能好,但成本也较高,施工中如何有效解决混凝土绕流需要广大同行共同考虑。深圳地铁地下连续墙施工方案深圳地铁一期工程根据工程地质条件和环境条件，主体围护结构为地下连续墙，厚度为80cm，深度为20.9-23.9m，基底以下入土深度为9.0m。最大入岩深度6.0m，部分墙段进入中风化、微风化花岗岩层。主体结构开挖时，设置4—5层钢支撑水平对撑于连续墙上，以保证施工和周围建筑物的安全。车站防水等级设计为Ⅰ级。为保证地面道路的行人和车辆通行，车站分A区和B区分别施工。本工程施工的难点在于淤泥质粘土层、松散砂层的槽壁稳定的控制，嵌入中、微风化花岗岩的成槽及嵌岩过程中如何减小对槽壁产生的扰动。这些将制约工程的质量及工期，针对这些特殊情况将对成槽工艺及泥浆做出相应措施。根据车站区域的工程地质情况，土至强风化花岗岩采用MHL-60100AYH型和HS843HD型液压抓斗成槽，中、微风化花岗岩的槽段部分采用GPS-15钻机配牙轮钻头钻孔，中间留下的“岩墙”用GC-1200型冲击钻机配以特制方锤破碎成槽。钢筋笼现场制作，整体吊装入槽，2-3套导管灌注水下砼。其工艺流程如下图：地下连续墙工艺流程图其主要施工方案如下：（一）导墙施工导墙是控制地下连续墙各项指标的基准，它起着支护槽口土体，承受地面荷载和稳定泥浆液面的作用。对于地质情况比较好的地方，可以直接施作导墙，对于松散层可通过地表注浆进行地基加固及防渗堵漏。1、导墙设计根据施工区域地质情况，导墙做成“┓┏”形现浇钢筋砼结构，内侧净宽度比连续墙宽50毫米，如图所示：导墙各转角处需向外延伸，以满足最小开挖槽段及钻孔入岩需要。如图所示两种拐角：2、导墙施工：用全站仪放出地墙轴线，并放出导墙位置(连续墙轴线向基坑外侧外放70mm)，导墙开挖采用小型挖掘机开挖，人工配合清底。基底夯实后，铺设7厘米厚1：3水泥沙浆，砼浇筑采用钢模板及木支撑，插入式振捣器振捣。导墙顶高出地面不小于10厘米，以防止地面水流入槽内，污染泥浆。导墙顶面做成水平，考虑地面坡度影响，在适当位置做成10~15厘米台阶。模板拆除后，沿其纵向每隔1米加设上下两道10*10厘米方木做内支撑，将两片导墙支撑起来，在导墙的砼达到设计强度前，禁止任何重型机械和运输设备在其旁边通过。导墙施工缝与地下墙接缝错开。其施工顺序如下：3、导墙施工的技术要求：（1）内墙面与地墙纵轴线平行度误差为±10mm。（2）内外导墙间距误差为±10mm。（3）导墙内墙面垂直度误差为5‰。（4）导墙内墙面平整度为3mm。（5）导墙顶面平整度为5mm。（二）泥浆制备与管理泥浆主要是在地墙挖槽过程中起护壁作用，泥浆护壁技术是地下连续墙工程基础技术之一，其质量好坏直接影响到地墙的质量与安全。1、泥浆配合比根据地质条件，泥浆采用膨润土泥浆，针对松散层及砂砾层的透水性及稳定情况，泥浆配合比如下：（每立方米泥浆材料用量Kg）膨润土：70纯碱：1.8水:1000CMC:0.8上述配合比在施工中根据试验槽段及实际情况再适当调整。制备泥浆的性能指标如下：泥浆性能新配制循环泥浆废弃泥浆检验方法比重（g/cm3）1.06~1.08＜1.15＞1.35比重法粘度（s）25~30＜35＞60漏斗法含砂率（%）＜4＜7＞11洗砂瓶PH值8~9＞8＞14PH试纸2、泥浆池设计（1）泥浆池容量设计（以每一台成槽机挖6米槽段设计）该工程地下墙的标准槽段挖土量：V1=6×25×0.8=120m3新浆储备量V2=V1×80%=96m3泥浆循环再生处理池容量V3=V1×1.5=180m3砼灌注产生废浆量V4=6×4×0.8=19.2m3泥浆池总容量V≥V3+V4=200m3（2）泥浆池结构设计泥浆池结构见附图。3、泥浆制备泥浆搅拌采用2台2L-400型高速回转式搅拌机。制浆顺序为：具体配制细节：先配制CMC溶液静置5小时，按配合比在搅拌筒内加水，加膨润土，搅拌3分钟后，再加入CMC溶液。搅拌10分钟，再加入纯碱,搅拌均匀后，放入储浆池内，待24小时后，膨润土颗粒充分水化膨胀，即可泵入循环池，以备使用。4、泥浆循环①在挖槽过程中，泥浆由循环池注入开挖槽段，边开挖边注入，保持泥浆液面距离导墙面0.2米左右，并高于地下水位1米以上。②入岩和清槽过程中，采用泵吸反循环，泥浆由循环池泵入槽内，槽内泥浆抽到沉淀池，以物理处理后，返回循环池。③砼灌注过程中，上部泥浆返回沉淀池，而砼顶面以上4米内的泥浆排到废浆池，原则上废弃不用。5、泥浆质量管理①泥浆制作所用原料符合技术性能要求，制备时符合制备的配合比。②泥浆制作中每班进行二次质量指标检测，新拌泥浆应存放24小时后方可使用，补充泥浆时须不断用泥浆泵搅拌。③混凝土置换出的泥浆，应进行净化调整到需要的指标，与新鲜泥浆混合循环使用，不可调净的泥浆排放到废浆池，用泥浆罐车运输出场。泥浆调整、再生及废弃标准见下表：泥浆调整、再生及废弃标准泥浆的试验项目需要调整调整后可使用废弃泥浆密度1.13以上1.1以下1.15以上含砂率8%以上6%以下10%以上粘度3524~3540失水量25以上25以下35以上泥皮厚度3.5以上3.0以下4.0以上pH值10.75以上8~10.57.0以下或11.0以上注：表内数字为参考数，应由开挖后的土质情况而定。④泥浆检测频率附表：泥浆检验时间、位置及试验项目序号泥浆取样时间和次数取样位置试验项目1新鲜泥浆搅拌泥浆达100m3时取样一次，分为搅拌时和放24h后各取一次搅拌机内及新鲜泥浆池内稳定性、密度、粘度、含砂率、pH值2供给到