地下连续墙施工工艺概述

《地下连续墙施工工艺概述》英文名称：diaphragmwallpaneltrench,slurrytrench,slurrywall,continuousdiaphragmwall,cut-offwall等。地下连续墙开挖技术起源于欧洲。它是根据打井和石油钻井使用泥浆和水下浇注混凝土的方法而发展起来的，1950年在意大利米兰首先采用了护壁泥浆地下连续墙施工，20世纪50~60年代该项技术在西方发达国家及前苏联得到推广，成为地下工程和深基础施工中有效的技术。中文名：地下连续墙。外文名：diaphragmwallpaneltrench类型：挖槽机械定义:地下连续墙是远方基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。本法特点是：施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工，可用于各种地质条件下，包括砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、坑；竖井等。在地面上，利用一些种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的基槽，并在其内浇注适当的材料而形成的一道具有防渗、挡土和承重功能的连续的地下墙体。发展：目前中国的成槽机械发展得很快，与之相适应的成槽工法层出不穷；有不少新的工法已经不再使用膨润土作为泥浆；墙体材料已经由过去以混凝土为主的局面而转向多样化发展；不再单纯地用于防渗或挡土支护，越来越多地作为建筑物的基础。经过几十年的发展，地下连续墙的技术已经相当成熟，其中日本在此项技术上最为发达，已经累计建成了1500万平方米以上，目前地下连续墙的最大开挖深度为140m，最薄的地下连续墙厚度为20cm。1958年，我国水电部门首先在青岛丹子口水库用此技术修建了水坝防渗墙，到2013年为止，全国绝大多数省份都先后应用了此项技术，估计已建成地下连续墙120万~140万平方米。地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法，而被用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段，基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料，现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构，2003年到2013年前后更被用于大型的深基坑工程中。分类（1）按成墙方式可分为：1.桩排式2.槽板式3.组合式（2）按墙的用途可分为：1.防渗墙2.临时挡土墙3.永久挡土(承重)\(4）作为基础;（3）按墙体材料可分为：1.钢筋混凝土墙2.塑性混凝土墙3.固化灰浆墙4.自硬泥浆墙5.预制墙6.泥浆槽墙7.后张预应力墙8.钢制墙。（4）按开挖情况可分为：1.地下挡土墙(开挖)地下防渗墙(不开挖)。由于受到施工机械的限制，地下连续墙的厚度具有固定的模数，不能像灌注桩一样根据桩径和刚度灵活调整。因此，地下连续墙只有在一定深度的基坑工程或其它特殊条件下才能显示出经济性和特有优势。一般适用于如下条件：1.开挖深度超过10米的深基坑工程。2.围护结构亦作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求的工程。3.采用逆作法施工，地上和地下同步施工时，一般采用地下连续墙作为围护墙。4.邻近存在保护要求较高的建（构）筑物，对基坑本身的变形和防水要求较高的工程。5.基坑内空间有限，地下室外墙与红线距离极近，采用其他围护形式无法满足留设施工操作要求的工程。6.在超深基坑中，例如30m-50m的深基坑工程，采用其他围护体无法满足要求时，常采用地下连续墙作为围护结构。用途：泵站、水池、建筑物基坑、地下油库和仓库、市政管沟和涵洞、盾构等工程的竖井各种深基础和桩基码头、护案和干船坞水利水电、露天矿山和尾矿坝（池）和环保工程的防渗墙地下构筑物（例如地下铁道、地下道路、地下停车场和地下街道、商店以及地下变电站等）特点：优点：地下连续墙之所以能够得到如此广泛的应用，是因为它具有十大优点：工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工。占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。防渗性能好，由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋设件，很适合于逆做法施工。可以贴近施工。由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构，是非常安全和经济的。墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑围护墙，而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大荷载。工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。缺点：在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些。如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。操作流程在槽段开挖前，沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙，采用现浇混凝土或钢筋混凝土浇筑。导墙深度一般为1～2m，其顶面略高于地面50～100mm，以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100～200mm，内墙面应垂直，内壁净距应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为40～60mm)。墙面与纵轴线距离的允许偏差为±10mm，内外导墙间距允许偏盖±5mm，导墙顶面应保持水平。导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以土壁代模，以防止槽外地表水渗入槽内。如果墙背侧需回填土时，应用粘性土分层夯实，以免漏浆。每个槽段内的导墙应设一溢浆孔。在挖基槽前先作保护基槽上口的导墙，用泥浆护壁，按设计的墙宽与深分段挖槽，放置钢筋骨架，用导管灌注混凝土置换出护壁泥浆，形成一段钢筋混凝土墙。逐段连续施工成为连续墙。施工主要工艺为导墙、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墙段接头处理等。(1)导墙：导墙通常为就地灌注的钢筋混凝土结构。主要作用是：保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状；容蓄部分泥浆，保证成槽施工时液面稳定；承受挖槽机械的荷载，保护槽口土壁不破坏，并作为安装钢筋骨架的基准。导墙深度一般为1.2～1.5米。墙顶高出地面10～15厘米,以防地表水流入而影响泥浆质量（图1）。导墙底不能设在松散的土层或地下水位波动的部位。(2)泥浆护壁：(3)通过泥浆对槽壁施加压力以保护挖成的深槽形状不变，灌注混凝土把泥浆置换出来。泥浆材料通常由膨润土、水、化学处理剂和一些惰性物质组成。泥浆的作用是在槽壁上形成不透水的泥皮，从而使泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上，防止地下水的渗水和槽壁的剥落，保持壁面的稳定，同时泥浆还有悬浮土渣和将土渣携带出地面的功能。在砂砾层中成槽必要时可采用木屑、蛭石等挤塞剂防止漏浆。泥浆使用方法分静止式和循环式两种。泥浆在循环式使用时，应用振动筛、旋流器等净化装置。在指标恶化后要考虑采用化学方法处理或废弃旧浆，换用新浆。(3)成槽施工中国使用成槽的专用机械有：旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等。施工时应视地质条件和筑墙深度选用。一般土质较软，深度在15米左右时，可选用普通导板抓斗；对密实的砂层或含砾土层可选用多头钻或加重型液压导板抓斗；在含有大颗粒卵砾石或岩基中成槽，以选用冲击钻为宜。槽段的单元长度一般为6～8米，通常结合土质情况、钢筋骨架重量及结构尺寸、划分段落等决定。成槽后需静置4小时,并使槽内泥浆比重小于1.3。(4)水下灌注混凝土采用导管法按水下混凝土灌注法进行，但在用导管开始灌注混凝土前为防止泥浆混入混凝土，可在导管内吊放一管塞，依靠灌入的混凝土压力将管内泥浆挤出。混凝土要连续灌注并测量混凝土灌注量及上升高度。所溢出的泥浆送回泥浆沉淀池。(5)墙段接头处理地下连续墙是由许多墙段拼组而成，为保持墙段之间连续施工，接头采用锁口管工艺，即在灌注槽段混凝土前，在槽段的端部预插一根直径和槽宽相等的钢管，即锁口管，待混凝土初凝后将钢管徐徐拔出,使端部形成半凹榫状接状。也有根据墙体结构受力需要而设置刚性接头的，以使先后两个墙段联成整体。其他相关检测：超声波地下连续墙检测仪利用超声探测方法，将超声波传感器侵入钻孔中的泥浆里，可以很方便地对钻孔四个方向同时进行孔壁状态监测，可以实时监测连续墙槽宽、钻孔直径、孔壁或墙壁的垂直度、孔壁或墙壁坍塌状况等等。可完成对帮助改善钻孔质量、减少工作时间、降低工程费用；输出清晰的孔以及槽壁图像，是目前几种。常见同类进口设备所无法比拟的。目前超声波钻孔检测仪无论从成图清晰度、检测数据的准确、还是机械性能等方面已经完全可以取代进口设备，而且检测图像更直观、清晰，对泥浆的适应能力更高。目前市场上比较先进的超声波地下连续墙检测技术参数为：测量精度：0.2%FS；测量范围：0.5m-4.0m；最大测量深度：100m(UDM100Q)；150m(UDM150Q)；最大深度分辨率：0.5cm；绞车起降速度：0-20m/min；软件平台：WINDOWS98；记录方式：彩色图像、数据文件；输出方式：普通（彩色）激光打印机（配备打印机）；绞车材质：不锈钢使用温度：0～50℃；工作电源：220Vac/50Hz。安全措施：1.施工区域应设警示标志，严禁非工作人员出入。2.施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。3.钢筋笼起吊作业时，必须有专人指挥，现场设立禁戒线，无关人员一律不得进入起吊作业现场。4.连续墙成槽过程中及成槽后，应在导墙两侧设立警示标志，防止人员失足跌入沟槽和槽边重载引起槽壁坍塌。5.为保证施工安全，现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。6.水下混凝土灌注施工中，制订合理的作业程序和机械车辆走行路线，现场设专人指挥、调度，并设立明显标志，防止相互干扰碰撞，机械作业要留有安全距离，确保协调。