地下连续墙的设计与施工

地下连续墙的设计与施工丛蔼森手机[phone]20150505目录一、概述六、钢筋笼二、国内外发展概况七、水下混凝土三、施工准备八、接头四、泥浆九、检测五、挖槽和纠偏十、工程实例一、概述地下连续墙是什么？利用钻孔、挖槽机械，在泥浆的防护下，在地基中建造连续的、窄而深的地下墙体，叫地下连续墙。主要施工过程：1、如何准备？2、如何开槽？3、如何护壁？3、如何灌注？4、如何连续（接头）？如何区分地连墙和防渗墙？需要开挖的叫地下连续墙；不开挖的叫防渗墙。主要用途：1、防渗（防冲）墙（地基处理）2、深基坑；3、深基础：条桩；墙桩；井筒（代沉井）地下连续墙分类图0101地下连续墙发展概况1920年出现专利；1950年意大利试验建成深度40m和35m的水库防渗墙。50年代—ICOS工法：单桩连续墙1954年槽孔式防渗墙出现1960年代末期，抓斗出现1970年代末期应用与深基础1980年代—液压双轮铣1990年代最大防渗墙90万㎡自硬泥浆国内：70年代—研制抓斗。80年代末期—进口抓斗。2000年代制造抓斗、旋挖钻。地下连续墙分类表项目\分类刚性混凝土塑性材料柔性材料主要用途挡土，深基础，深基坑防渗（承重）防渗抗压强度（MPa）C10～C60C2～C50.2～1.0弹性模量（MPa）15000～30000300～100010～150渗透系数（㎝/s）＜10-810-6～10-810-6～10-7主要材料名称钢筋（钢板）混凝土，塑性混凝土固化灰浆，预应力混凝土，水泥砂浆水泥粘土浆粘土混凝土混合料自硬泥浆粘土块主要施工方法泥浆下挖槽和浇注同前，方法各种各样有的不用泥浆二、国内外发展概况（至2011年底）1.地连墙深度的世界前五名均在日本。排位墙深用途地点施工日期1140排水竖井3#1993年2130排水竖井1#1994年3129排水竖井2#1993年4122排水竖井4#1995年5119川崎人工岛1991年-------------------------------------（试验）150(明石大桥)1987年2.基坑内部开挖深度前五名排位hp墙深用途地点施工(m)(m)1110.1110.1管道竖井2004282.0110污水井1995376.0106白鸟大桥墩1988475.0119川崎人工岛1991574.783管道竖井1993------------------------------------------国内50.176.6南水北调20083.地连墙厚度前五名可能的挖槽厚度3.2m，实际挖槽厚2.8m。排位墙厚用途地点施工12.8川崎人工岛199122.6污水竖井198832.4地下变电站199342.4桥梁深基础199852.4大楼深基坑1999其中3#采用变断面的地连墙，上部44m厚2.4m；下部26m厚1.2m。国内最大墙厚1.5m，（广深港）。4.深基坑（础）平面尺寸多采用圆形平面，可充分利用砼的特点，减少内部支撑.排位内径用途地点施工日期1144地下变电站19932140高雄地铁2002/03398川崎人工岛1991481抽水井1992580.5地下贮油槽1996台湾高雄地铁的圆形深基坑，位于十字路口。5.砼强度等级的前五名目前日本国内的最大砼设计标准强度为60Mpa。排位砼强度用途地点施工160天然气贮槽1994260天然气贮槽1995360高铁深基坑1996460排水竖井1998560天然气贮槽1999国内456.地连墙深基础的前五名地下连续墙基础工法是由日本发明并发展的。排位墙深（m）用途地点施工日期1106白鸟大桥3#墩1988277隧道竖井1990376明石大桥锚碇1994476大楼深基础1994575高速路1989我国地连墙深基础最大速度76.6m。7.防渗墙的世界第一1.我国西藏旁多水电站，2011年3月建成土坝防渗墙最深达201，拔管158m。是迄今为止世界最深防渗墙。2.双层防渗墙—冶勒水电站上段71.0×1.2m+下段76×1.0m长江三峡二期围堰基坑深？m冶勒防渗墙纵剖面图原地面线图2-1冶勒水电站大坝基础防渗系统布置图2715.02639.5D段C段防渗墙施工廊道0+4112568.50+4800+440D段2654.5坝顶高程2654.5公路A段0+0002562.02568.6公路1:12574.52538.52533基岩面线C段0+150开挖底线B段墙下基岩帷幕灌浆区1:0.5墙下覆盖层帷幕灌浆区2442.5防渗墙底线24860+3080+3250+6100+4062500.00+10525101:0.75冶勒防渗墙纵横面图坝轴线30防渗墙中心线廊道中心线270100200右岸防渗墙施工廊道上部防渗墙型孔下游2568.852572.502562.002561.00上游帏幕灌浆A型孔廊道防渗墙120120图4-1防渗帷幕顺河剖面示意图长江三峡二期围堰在60m深水中修建，最大高度达82.5m，承受最大水头70.5m。是目前最深的基坑。防渗墙长度1439.6m，最深73.5m，面积4.2万m2。下板地防渗墙三、施工准备施工准备主要内容1.施工平台和导墙；2.泥浆搅拌站和回收系统；3.钢筋笼加工和吊装系统；4.水下混凝土浇注系统；5.观测仪器率定和埋设准备对施工平台和导墙基本要求1.施工平台应高出地下水位1.5m以上；2.施工平台应当坚固、平整，适于重型设备和车辆工作和行走；宜采用硬地坪；3.施工平台的宽度应满足施工需要；4.导墙应建在坚实的地基上；否则应进行加固；5.导墙宜采用现浇混凝土结构；高度1.5-2.0m；6.导墙中心线应与地连墙轴线重合，内侧净距应大于设计墙厚大40-100mm；7.导墙应有足够强度，防止沉陷和倾斜;8.导墙中心线偏差15mm,墙顶高程偏差20mm;地连墙厚度砖砼结构导墙1735钢导墙1737施工平台和导墙加固施工荷载---砼罐车+抓斗+吊车；地面荷载12t/m2。软基加固：入持力层1-2m深层搅拌桩+SMW桩高喷桩+固结灌浆振冲桩—小浪底工程桩+木桩钢板桩盐官地连墙用木桩导墙天津于家堡导墙搅拌桩加固淤泥土地基导墙加固平面图1050地下连续墙450水泥搅拌桩导墙1000R30400搅拌桩加固淤泥土深基坑淤泥土加固纵剖面加固深度16-17mSMW搅拌桩加固导墙黄埔大桥锚碇导墙图广州黄埔大桥导墙加固图四、泥浆系统泥浆的基本概念造浆粘土：膨润土当地粘土泥浆是时间和温度的函数。泥浆的触变性。泥浆的触变性触变性泥浆受到扰动作用导致结构破坏、强度丧失；当扰动停止后，强度逐渐恢复的性质。膨润土粘土的基本概念1.粘土矿物主要有高岭石、蒙脱石、伊利石；其中高岭石含量大的叫粘土；蒙脱石含量大的叫膨润土。2.一般情况下，采用二级商品膨润土制作泥浆；3.用于制作泥浆的粘土应当满足以下要求：粘粒含量45%;塑性指数20;含沙量5%;硅铝比=3-4。4.膨润土泥浆制作后必须放置一定时间（多为24h）再使用；而粘土泥浆无此限制。5.膨润土泥浆很容易受到化学污染；粘土泥浆很少受到污染。钠蒙脱石的水化作用0803泥浆的外加剂1.通常有分散剂、增粘剂、加重剂、防漏剂、防腐剂等多种无机、有机材料。2.碳酸钠Na2CO3是目前最有效、最经济的分散剂；现在已经有把它在工厂中加入膨润土粉的商品，运到现场只需简单搅拌，即可满足要求。氢氧化钠NaOH,效果较差，不宜采用。3.泥浆的增粘剂目前多采用羧甲基钠纤维素；但是要注意在夏季高温情况下，会腐败变质。泥浆主要指标粘度：700/500------国内，苏联1500/946----马尔什漏斗500/500-----日本水：15秒/26秒/19秒泥浆：18～25~35秒比重：1.04～1.08含砂量＜5%（粘土泥浆）PH值＞7，8.0～10.5旋转粘度计（膨润土泥浆）泥浆试验1982-1985年，1992-1996年，两次主持水利部科研基金课题，前后共做了2200多组试验，取得试验数据4000多个。流体的四种基本流型0901泥浆流型图1.牛顿流型；2.理想塑性流型；3.触变塑性流型；4.强力塑性流型塑性流体流变图膨润土泥浆的触变曲线1.快-强凝胶；2.慢-强凝胶；3.快-弱凝胶；4.慢-弱凝胶。安丘200目膨润土泥浆性能~搅拌时间曲线安丘200目膨润土粉泥浆用土量试验曲线泥浆静置后的性能变化曲线1.强凝胶；2.弱凝胶搅拌速度和养护温度对泥浆性能的影响黑山200目膨润土粉泥浆（无水Na2CO3）试验曲线—配比设计膨润土产地钠质膨润土产地：新疆--克拉玛依；黑龙江--拜泉。钙质膨润土产地：河北--宣化；辽宁—黑山；吉林—九台；内蒙--赤峰、朝阳；湖南--醴县；山东—潍坊。改性膨润土：在工厂内，加入碳酸钠（Na2CO3），把钙质膨润土改性为钠质膨润土，做为产品出售。泥浆的污染问题在浇注水下混凝土工程中，泥浆中的一价钠离子Na+1与混凝土水泥中的二价钙离子Ca+2发生离子交换反应；由于钙离子水化膜的体积只有钠离子的六份之一，导致互相接触成絮凝团状，更容易沉降脱水，泥浆性能大大恶化；无法继续起到护壁作用。在浇注后期，槽孔上部的泥浆经常成为豆腐脑状，就是这么形成的。泥浆的回收与净化1.采用泥浆净化器，对回收（主要是浇注回收）的泥浆，利用振动筛和旋流器，把泥浆中的砂、砾石分离出去；2.回收泥浆的性能，大多情况下不能满足要求，应当重新进行调整；3.回收泥浆也可先放入沉淀池，利用重力流动，使粗颗粒沉淀下来；如有必要，再用振动筛和旋流器，进行深入处理。4.为了防止浇注混凝土影响泥浆性能，槽孔浇注后期的泥浆应当废弃；5.一般情况下，泥浆使用3-4遍以后，应当废弃。SuperMud超泥浆（无土泥浆）超泥浆是指分子量2000-2500万（水位18）的有机高分子聚合物—聚丙烯酰胺的高浓缩性乳液；它遇水后膨胀很多倍；会提高水的粘滞度；会在槽孔表面形成坚韧的胶膜；防止孔壁坍塌。超泥浆搅拌以后可以马上使用；它是憎水性材料，钻渣含水量很小，可以直接装车运走。超泥浆不含粘土，废浆材料很方便。无土泥浆交链连接图图3-10遇水膨胀图超泥浆使用方法搅拌机立面及平面图桩孔测定无土泥浆结果五、挖槽和纠偏挖槽方法抓斗挖槽出土示意图土力抓斗构造图双轮铣生产厂家：德国宝峨；法国：索列但斯；意大利：土力；日本：利根；三抓成槽工法示意图两钻一抓法示意图两钻三抓法示意图黄璧庄水库防渗墙贴近墙段划分（单抓槽）天津冶金科贸大厦地连墙特殊槽段划分盐官排洪闸地连墙槽段划分盐官T形地连墙盐官地连墙槽段划分图盐官地连墙槽段划分图拐角内侧坍塌六、钢筋笼制作和吊装地连墙钢筋施工图钢筋笼定位块角槽钢筋图角槽钢筋图角槽配筋图拉筋图特殊槽段配筋图钢筋笼吊装钢筋笼起吊图吊装横梁图钢筋笼吊点布置图（津铁后广场）钢筋笼吊装示意图七、水下砼地下连续墙槽孔混凝土成墙规律试验研究1982-1985,1992-1996，2008-2011。通过现场实际调查和室内模型试验33组。孔底淤积和接缝夹泥图1979年广州东圃基坑实测河南玉马水库防渗墙墙体夹泥情况开挖现场实测墙面夹泥情况崇各庄墙体取芯夹泥图墙体夹泥的形成过程图一根导管浇注示意图砼呈挤伸式流动时砼分布图单管导管浇注砼流动状态图5-7孔底淤积物对墙体夹泥的影响锯齿状砼表面图两根导管浇注的槽孔砼（剖面）在大比重泥浆中浇注砼的夹泥情况图水下混凝土浇注地下连续墙混凝土浇注导管布置图超深槽孔浇注问题水下混凝土浇注质量问题防止混凝土绕流措施1.施工平台和导墙要建在坚实地基上，必要时对地基处理；2.挖槽注意不要出现局部坍塌；经常检测孔内情况，保持槽孔垂直，发现问题，及时处理；3.使用优质泥浆；4.吊装钢筋笼时，不要剐蹭槽壁；5.在接头附近的钢