地下连续墙施工

深圳地铁10号线1012-2-2项目部内部培训课地下连续墙施工技术目录一凉帽山车站工程概况二基坑支护结构的类型和选型三地下连续墙四质量控制凉帽山站位于甘李二路与甘李一路交叉口处，车站全长259.3m，标准断面宽度28.8米，基坑开挖深度约23.6~25.3米，为两岛三线式地下三层车站。共3个出入口，均为地下一层结构。车站主体与附属结构均采用明挖顺筑法施工，主体围护结构采用地下连续墙+内支撑支护形式，附属围护结构采用钻孔灌注桩+桩间旋喷桩止水桩+内支撑支护形式。一、凉帽山站工程概况二基坑支护结构的类型和选型基坑支护是为满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施，基坑支护总体方案的选择直接关系到基坑及周边环境安全、施工进度、工程建设成本。总体方案主要有顺作法和逆作法两类，在同一基坑工程中，顺作法和逆作法可以在不同的区域组合使用，从而在特定条件下满足工程的经济技术要求。2.1顺筑法顺作法是指先施工周边围护结构，然后由上而下开挖土方并设置支撑（锚杆），挖至坑底后，再由下而上施工主体结构，并按一定顺序拆除支撑的过程。顺作法基坑支护结构通常有围护墙、支撑（锚杆）及其竖向支承结构组成。顺作法是基坑工程传统的施工方法，设计较便捷，施工工艺成熟，支护结构与主体结构相对独立，设计的关联性较低。顺作法常用的总体设计方案包括放坡开挖、水泥土挡墙、排桩与板墙、土钉墙、逆作拱墙等。基坑工程中常用的支护形式如表2-1。主要支护形式备注放坡必要时应采取护坡等措施重力式:水泥土墙或高压旋喷围护墙依靠自重和刚度保护坑壁，一般不设内支撑土钉墙、复合土钉墙其中复合土钉墙有土钉墙结合隔水帷幕、土钉墙结合预应力锚杆、土钉墙结合微型粧等形式型钢横挡板应设置内支撑钢板桩可结合内支撑或锚杆系统混凝土板桩可结合内支撑或锚杆系统支挡式结构灌注桩排桩有分离式、咬合式、双排式、交错式、格栅式等；可结合内支撑或锚杆系统；可与隔水帷幕组合预制（钢管、混凝土）排桩可结合内支撑或锚杆系统地下连续墙有现浇和预制地下连续墙，可结合内支撑系统型钢水泥土搅拌墙可结合内支撑或锚杆系统逆作拱墙很多情况下不用内支撑或描杆系统基坑支护的主要形式2.1逆筑法逆作法是指利用主体地下结构水平梁板结构作为内支撑，按楼层自上而下并与基坑开挖交替进行的施工方法。逆作法围护墙可与主体结构外墙结合，也可采用临时围护墙。逆作法是借助地下结构自身能力对基坑产生支护作用，即利用各层水平结构的刚度、强度,使其成为基坑围护墙水平支撑点，以平衡土压力。在采用逆作法进行地下结构施工的同时，还可同步进行上部结构的施工，但上部结构允许施工的层数（高度）须经设计计算确定逆作法优缺点1.逆作法的优点(1)基坑变形较小，有利于周边环境保护；(2)地上和地下同步施工时，可缩短工期,·(3)支护结构与主体结构相结合，可大大节约支撑等材料；(4)围护墙与主体结构外墙结合时，可减少土方开挖和回填；(5)有利于解决特殊平面形状的支撑设置难题；(6)可充分利用地下室顶板作施工场地，解决施工场地狭小的难题。2.逆作法的不足(1)基坑设计与结构设计的关联度较大,设计与施工的沟通和协作紧密；(2)施工技术要求高，如结构构件节点复杂、中间支承柱垂直度控制要求高；(3)挖运设备尚有待研究，土方挖运效率受到限制；(4)立柱之间及立柱与围护墙之间的差异沉降较难控制；(5)结构局部区域需采用二次浇筑施工工艺；(6)施工作业环境较差。三、地下连续墙施工地下连续墙是在地面上利用各种挖槽机械，沿支护轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长深槽，清槽后在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法浇筑水下混凝土，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，作为截水、防渗、承重、挡土结构。地下连续墙的特点是墙体刚度大、整体性好，基坑开挖过程安全性高，支护结构变形较小；施工振动小，噪声低，对环境影响小；墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外的影响较小；可用于密集建筑群中深基坑支护及逆作法施工；可作为地下结构的外墙；可用于多种地质条件。3.1地下连续墙概念3.2地下连续墙施工工艺图3-1地下连续墙施工工艺流程图1、导墙的作用导墙也叫槽口板，是地下连续墙槽段开挖前沿墙面两侧构筑的临时性结构，其作用是：(1)成槽导向、测量基准；(2)稳定上部土体，防止槽口塌方；(3)重物支撑平台，承受施工荷载；(4)存储泥浆、稳定泥浆液位、围护槽壁稳定；(5)对地面沉降和位移起到一定控制作用。2.导墙的结构形式导墙一般为现浇的钢筋混凝土结构，也有钢制或预制钢筋混凝土结构。3.2.1导墙图3-2凉帽山站导墙示意图这种形式适用于导墙上的荷载很大的情况3、导墙施工导墙混凝土强度等级多采用C20〜C30，配筋多为Ø8~Ø16@150〜200,水平钢筋应连接使其成为整体。导墙肋厚150〜300mm,墙底进入原土0.2m。导墙顶墙面应水平，且至少应高于地面约100mm,以防地面水流入槽内污染泥浆。导墙内墙面应垂直且应平行于地下连续墙轴线，导墙底面应与原土面密贴，以防槽内泥浆渗入导墙后侧。墙顶面平整度应控制在5mm内，墙面垂直度不大于0.005。内外导墙间净距比设计的地下连续墙厚度大40〜60mm,净距的允许偏差为±10mm,轴线距离的最大允许偏差为±10mm。导墙应对称浇筑，强度达到70%后方可拆模。现浇钢筋混凝土导墙拆模后，应立即加设上、下两道支撑，防止导墙向内挤压，支撑水平间距为1.5〜2.0m,上下为0.8〜1.0m。1、泥浆的作用泥浆是地下连续墙施工中成槽槽壁稳定的关键。在地下连续墙挖槽时，泥浆起到护壁、携渣、冷却机具和切土滑润作用。槽内泥浆液面应高出地下水位一定高度（500mm），以防槽壁倒塌、剥落和防止地下水渗入。同时由于泥浆在槽壁内的压差作用，在槽壁表面形成一层透水性很低的固体颗粒胶结物——泥皮。起到护壁作用。3.3泥浆制备2.泥浆的成分护壁泥浆除通常使用的膨润土泥浆外，还有高分子聚合物泥浆、CMC(羧甲基纤维素）泥浆和盐水泥浆等。护壁泥浆的种类及其主要成分泥浆种类主要成分常用的外加剂膨润土泥浆膨润土、水分散剂、增黏剂，加重剂、防漏剂高分子聚合物泥浆高分子聚合物、水CMC泥浆CMC、水膨润土盐水泥浆膨润土、盐水分散剂、特殊黏土图3-3泥皮示意图3、泥浆质量控制指标连续墙施工过程中，泥浆需具备物理稳定性、化学稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力和适当的比重。既要使泥浆在长时间静置情况下，不至于产生离析沉淀，又要使泥浆有良好的触变性。对新制备的泥浆或循环泥浆都应利用专用仪器进行质量控制，控制指标主要有：泥浆比重、泥浆黏度和切力、泥桨失水量和泥皮厚度、泥浆含砂量、泥浆pH值及泥浆稳定性等。对于一般的软土地基。泥浆质量的控制指标泥浆性能新配制循环泥浆废弃泥浆检验方法黏性土砂性土黏性土砂性土黏性土砂性土密度(g/cm3)1.04〜1.051.06〜1.081.151.251.251.35比重计黏度(S)20〜2425〜3025355060漏斗黏度计含砂率(%)3447811含砂量杯pH值8〜98〜98〜118〜111212pH试纸胶体率（%）98989898__量筒法4、泥浆制备泥浆制备包括泥浆搅拌和泥浆储存。制备膨润土泥浆一定要充分搅拌，否则会影响泥浆的失水量和黏度。泥浆投料顺序一般为水、膨润土、CMC、分散剂、其他外加剂。CMC较难溶解，最好先用水将CMC溶解成1%〜3%的溶液，CMC溶液可能会妨碍膨润土溶胀，宜在膨润土之后再掺人进行拌合。为充分发挥泥浆在地下连续墙施工中的作用，泥浆最好在膨润土充分水化之后再使用，新配制的泥浆应静置PC存3h以上，如现场实际条件允许静置24h后再使用更佳。泥浆存贮位置以不影响地下连续墙施工为原则，泥浆输送距离不宜超过200m，否则应在适当地点位置设置泥浆回收接力池。4、泥浆处理在地下连续墙施工过程中，泥浆与地下水、砂、土、混凝土等接触，膨润土、外加剂等成分会有所消耗，而且也会混人一些土渣和电解质离子等，使泥浆受到污染而性质恶化。被污染后性质恶化了的泥浆，经过处理后仍可重复使用。如污染严重难以处理或处理不经济者则舍弃。泥浆处理方法通常因挖槽方法而异：对于泥浆循环挖槽方法，要处理挖槽过程中含有大量土渣的泥浆以及浇筑混凝土所置换出来的泥浆；对于直接出渣挖槽方法只处理浇筑混凝土置换出来的泥浆。泥浆处理分为土渣的分离处理（物理再生处理）和污染泥浆的化学处理（化学再生处理），其中物理处理又分重力沉淀和机械处理两种，重力沉淀处理是利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀的方法，机械处理是使用专用除砂除泥装置回收。泥浆再生处理用物理再生处理和化学再生处理联合进行效果更好。5、泥浆控制要点应严格控制泥浆液位，确保泥浆液位在地下水位0.5m以上，并不低于导墙顶面以下0.3m,液位下落及时补浆，以防槽壁坍塌。为减少泥浆损耗，在导墙施工中遇到的废弃管道要堵塞牢固；施工时遇到土层空隙大、渗透性强的地段应加深导墙。在施工中定期对泥浆指标进行检查测试，随时调整，做好泥浆质量检测记录。在遇有较厚粉砂、细砂地层时，可恰当提高黏度指标，但不宜大于45s;在地下水位较高，又不宜提高导墙顶标高的情况下，可恰当提高泥浆密度，但不宜超过1.25g/cm3。为防止泥浆污染，浇筑混凝土时导墙顶加盖板阻止混凝土掉入槽内；挖槽完毕应仔细用抓斗将槽底土渣清完，以减少浮在上面的劣质泥浆数量；禁止在导墙沟内冲洗抓斗；不得无故提拉浇筑混凝土的导管，并注意经常检查导管水密性。成槽是地下连续墙施工中的主要工艺，成槽工期约占地下连续墙工期的一半，提高成槽的效率是缩短工期的关键。成槽精度决定了地下连续墙墙体的制作精度。1.单元槽段划分地下连续墙通常分段施工，每一段称为地下连续墙的一个槽段，一个槽段是一次混凝土灌注单位。地下连续墙施工时，预先沿墙体长度方向把地下连续墙划分为若干个一定长度的施工单元，该施工单元称“单元槽段”，挖槽是按一个个单元槽段进行挖掘，在一个单元槽段内，挖槽机械挖土时可以是一个或几个挖掘段。3.4成槽作业(1)槽段长度的确定槽段的划分就是确定单元槽段的长度，并按设计平面构造要求和施工的可能性，将墙划分为若干个单元槽段。单元槽段的最小长度不得小于一个挖掘段（挖槽机械的挖土工作装置的一次挖土长度）。单元槽段长度长，则接头数量少，可提高墙体整体性和隔水防渗能力，简化施工，提高工效。一般决定单元槽段长度的因素有设计构造要求、墙的深度和厚度、地质水文情况、开挖槽面的稳定性、对相邻结构物的影响、挖掘机最小挖槽长度、泥浆生产和护壁的能力、钢筋笼重量和尺寸、吊放方法和起重机能力、单位时间内混凝土供应能力、导管作用半径、拔锁口管的能力、作业空间、连续操作的有效工作时间、接头位置等，而最重要的是要保证槽壁的稳定性。单元槽段长度应是挖槽机挖槽长度的整数倍，一般采用挖槽机最小挖掘长度（即一个挖掘单元的长度）为一单元槽段。地质条件良好，施工条件允许，亦可采用2〜4个挖掘单元组成一个槽段，槽段长度一般为4〜8m。（1）槽段常见形式(2)单元槽段施工采用接头管的单元槽段的施工图3-4单元槽段施工顺序(a)挖槽；（b)吊放接头管钢筋笼；（c)浇混凝土；(d)拔接头管；(e)形成半圆接头，挖下一槽段1-已完成槽段2—导墙;3—已挖完槽段；4—未开挖槽段；5—混凝土导管；6—钢筋笼；7—接头管；8—混凝土；9一拔管后形成的圆孔；10—已完成槽段；11一开挖新槽段（3）成槽作业施工方法1)多头钻施工法下钻应使吊索保持一定张力，即使钻具对地层保持适当压力，引导钻头垂直成槽。下钻速度取决于钻渣的排出能力及土质的软硬程度，注意使下钻速度均匀。(a)(b)图3-6抓斗挖槽方法（1、2、3、4.••一抓槽顺序)(a)“分条抓”槽法；（b)“分块抓”槽法2)抓斗式施工法导杆抓斗安装在起重机上，抓斗连同导杆由起重机操纵上下、起落卸土和挖槽，抓斗挖槽通常用“分条抓”或“分块抓”两种方法.3)钻抓式挖槽机成槽时，采取两孔一抓挖槽法，预先在每个挖掘单元两端，用潜水钻机