第五节-高层建筑施工-地下连续墙

高层建筑施工徐训武汉理工大学2020年9月8日星期二2/41第五节地下连续墙施工本节主要内容1、概述3、地下连续墙施工2、地下连续墙挖槽机械2020年9月8日星期二3/41第五节地下连续墙施工1、概述1.1、地下连续墙：在地面用专门的挖槽设备，沿基坑工程的周边，在泥浆护壁的条件下，开挖一段（一个单元槽段）狭长深槽，在槽内放置钢筋笼并浇筑水下混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。具有截水防渗和档土承重的作用2020年9月8日星期二4/41第五节地下连续墙施工1、概述1.2、地下连续墙作为基坑支护结构的优点①可以根据基坑的形状，划分不同的槽段单元，可做成圆形，方形，条形及各种异形的地下连续墙支护结构；②施工无挤土，无振动，对周边环境影响小；③可适用于各种土层，除岩溶地区和承压水头很高的沙砾层必须结合其他辅助措施外，在其他土层中都可以应用地下连续墙施工工艺；④地下连续墙施工是单元槽段工艺程序的重复作业，操作人员容易掌握；⑤可与逆筑法施工相结合，加快施工进度，缩短工期；⑥具有较好支护，防渗性能；2020年9月8日星期二5/41第五节地下连续墙施工1、概述1.3、地下连续墙作为基坑支护结构的缺点①弃土与废泥浆的处理增加工程费用，如处理不当会造成对环境的污染；②如只作为支护结构，则造价较高；③现浇地下连续墙表面不够光滑；④墙段的施工精度，接头防渗性能有待于进一步提高。2020年9月8日星期二6/41第五节地下连续墙施工1、概述1.4、地下连续墙适用范围①在软土地区适用于开挖深度超过10m的深基坑；②在建筑物，地下设施密集地区且周边环境保护要求较高的深基坑；③用于逆筑法施工中的支护结构和主体结构相结合的“两墙合一”。2020年9月8日星期二7/41第五节地下连续墙施工2、地下连续墙挖槽机械挖槽机械按工作原理可分为回转式，挖斗式和冲击式三大类。2.1、回转式挖槽机类别项目SF-60型SF-80型钻机尺寸外形尺寸（mm）4320×2600×6004540×2800×800钻头个数（个）55钻头直径（mm）600800机头质量（kg）970010200成槽能力成槽宽度（mm）600800一次成槽有效长度（mm）20002000设计挖掘深度（m）40~60挖掘效率（m/h）8.5~10.0成槽垂直度1/3002020年9月8日星期二8/41第五节地下连续墙施工2、地下连续墙挖槽机械2.1、回转式挖槽机优点：无挤土，无噪声，对槽壁扰动小，槽壁光滑，尺寸较准确，吊放钢筋笼顺利，混凝土超量少。使用范围：软粘土，砂性土及小粒径的砂砾层等地质条件，特别适用于周围有密集建筑物，地下管线的地下连续墙施工。2020年9月8日星期二9/41第五节地下连续墙施工2、地下连续墙挖槽机械2.2、挖斗式挖槽机根据斗体操作传动原理可分为索式抓斗，液压抓斗。液压抓斗较索式抓斗，操作灵活，挖掘能力强，工作效率高。挖斗式挖槽机构造简单，耐久性好，故障少，适用于较松土质。对较硬的土层，可以用钻抓法施工。施工时先用潜水电钻根据抓斗开口宽度钻两个导孔，孔径与墙厚相同，然后用抓斗抓除两导孔间土体。2020年9月8日星期二10/41第五节地下连续墙施工2、地下连续墙挖槽机械2.3、冲击式挖槽机通过机头上下运动，将地基土壤冲击破碎，借助泥浆将土渣携出槽外的挖槽机。根据机头不同分为钻头冲击式和凿刨式两类泥浆清渣方式有正循环、反循环两种。不仅对一般土层适用，而且对卵石，砾石，岩层等地层也适用适用范围：2020年9月8日星期二11/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工地下连续墙施工工艺流程图其中修筑导墙、泥浆制备与处理，挖深槽、钢筋笼制作吊放及混凝土浇筑是地下连续墙施工中的主要工序。2020年9月8日星期二12/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.1、修筑导墙3.1.1、导墙作用a)作为测量的基准，控制地下连续墙的施工精度。导墙规定了沟槽位置，可作为测量挖槽标高，垂直度和精度的基准。b)挡土作用。挖掘地下连续墙沟槽时，接近地表土极不稳定，容易出现槽口坍塌，导墙能起到挡土作用。c)支承荷载。作为挖槽机轨道支撑，钢筋笼，接头管搁置的支点，同时还承受其他施工设备荷载。d)维持泥浆液面稳定。泥浆液面应始终保持在地下水位1.0m以上，稳定槽壁。2020年9月8日星期二13/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.1.2、导墙断面a)多用于土质较差的土层。b)多用于土质较好的土层，开挖后略作休整可做土体侧模板，再立另一侧模板浇筑混凝土，墙背土体为原状土，与导墙结合严密不易漏浆。c)适合于土质较差的土层。a)b)c)2020年9月8日星期二14/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.1.3、导墙施工a)导墙内净宽：一般比地下连续墙设计厚度大40mmb)导墙顶面高度：高处地面100mmc)导墙深度：一般1.0~2.0md)导墙厚度：一般150~300mme)导墙配筋：一般Φ12@200~Φ14@200f)导墙混凝土：一般C202020年9月8日星期二15/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.2、泥浆制备3.2.1、泥浆作用护壁，携渣，冷却机具和切土润滑等作用泥浆黏度太小，槽壁不能形成致密泥皮，泥浆渗漏严重，难以固壁，难以携渣；泥浆黏度太大，泥浆循环阻力大，难以除去泥浆中的泥沙，钢筋表面泥浆也难去除，混凝土浇筑质量难以保证。2020年9月8日星期二16/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.2.2、泥浆材料泥浆种类主要成分常用外加剂膨润土泥浆膨润土，水分散剂，增粘剂，加重剂，防漏剂聚合物泥浆聚合物，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3.2.3、泥浆配合比应考虑泥浆的护壁，携渣效果和经济性，根据土的性质，通过适配修正确定2020年9月8日星期二17/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.2.4、泥浆质量控制指标测定项目新制泥浆使用过的循环泥浆试验方法黏度19~21s19~25s500mL/700mL漏斗法相对密度1.051.20泥浆密度秤失水度10mL/30min20mL/30min失水量仪泥皮1mm2.5mm失水量仪稳定性100%-500mL量筒pH值接近911pH试纸失水度：泥浆在井内受压差的作用,部分水渗入地层,这种现象称泥浆的失水性能或滤失特性。2020年9月8日星期二18/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.2.4、泥浆拌制泥浆拌制的数量，取决于单元槽段大小，同时施工的槽段数，泥浆的各种损失和回收处理泥浆的机械能力。11001100121VKnKnVnVQ式中：Q-泥浆总需要量（m3）V-设计总挖土量（m3）n-单元槽段数量K1-浇筑混凝土时的泥浆回收率，一般为60%-80%K2-泥浆消耗率，一般为10%-20%，包括泥浆循环，排土，形成泥皮，漏浆等泥浆损失。一般情况下，泥浆应静止24h后使用2020年9月8日星期二19/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.2.5、泥浆循环泥浆的循环分为正循环和反循环两种。对携带土渣的泥浆，一般采用重力沉降和机械处理两种方法。3.2.6、泥浆的再生处理重力沉降是利用泥浆和土渣的密度差使土渣沉淀的方法，沉淀池容积越大，时间越长，沉淀分离效果越好，一般为单元槽段有效容积的2倍以上。机械沉降一般使用振动筛和旋流器。2020年9月8日星期二20/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3、槽段开挖泥浆的循环分为正循环和反循环两种。决定单元槽段长度的因素：3.3.1、单元槽段划分a)水文地质条件。当土层不稳定时，为防止槽壁倒塌，缩短挖槽时间，应较少单元槽段长度。b)地面荷载。较大的地面荷载及相邻高大建筑物，会增大槽壁受到的侧向压力，影响槽壁稳定性，此时，应缩短单元槽段长度，以缩短槽段开挖与暴露时间。c)起重机的起重能力。钢筋笼多为整体吊装，应估算钢筋笼质量及尺寸。2020年9月8日星期二21/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工决定单元槽段长度的因素：3.3.1、单元槽段划分d)单位时间内混凝土的供应能力。一般情况下，一个单元槽段长度内的全部混凝土，宜在4h内浇筑完毕。e)工地上具备泥浆池容积。一般情况下泥浆池容积应不小于每一单元槽段挖土量的两倍。根据施工经验，单元槽段长度以6m左右为宜。mmm4hm3墙深墙宽内混凝土最大供应量单元槽段长度2020年9月8日星期二22/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.2、挖槽施工注意事项a)正确选择挖槽机械对于较松软的土质，可选用挖斗式挖槽机；对于老黏土，硬土和夹有孤石等较为复杂的土层，选用冲击式挖槽；如周边环境要求高，不允许产生噪声，振动，应选用回转式挖槽机。b)机械操作要点糊钻：使用多钻机钻深槽时，如果在软塑黏土中钻进，进尺过快，钻渣量过大，有可能使排浆口堵塞；抱钻：在黏性层土中挖槽，钻速过慢，切削下来的泥土难以从钻头及侧刀上甩开而附着在钻头及侧刀上；卡钻：钻机被卡在槽内，难以上下。2020年9月8日星期二23/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.3、槽壁坍塌危害与防止a)泥浆泥浆液面愈高所需泥浆的相对密度愈小，即槽壁失稳的可能性愈小。泥浆液面一定要高出地下水位一定高度，一般宜高出0.5~1.0m。如发现有漏浆或跑浆，应及时堵漏和补浆。泥浆，水文地质条件和施工是影响槽壁稳定的主要因素。b)水文地质条件地下水位的相对高度，对槽壁稳定的影响很大。地基土性质直接影响槽壁稳定，土内摩擦角φ越小，所需泥浆相对密度越大。2020年9月8日星期二24/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.3、槽壁坍塌危害与防止c)施工单元槽段的划分影响槽壁稳定性。单元长度越长，土拱作用越小，槽壁越不稳定。一般一个单元槽段不要超过2~3个挖掘段。此外，单元长度影响挖槽时间，挖槽时间长，使泥浆质量恶化，从而影响槽壁稳定。施工中注意控制钻机进尺或钻机回钻速度，减少对槽壁的扰动。成槽后及时吊放钢筋笼，浇灌混凝土。施工期间地面荷载不要过大，防止附近车辆和机械对地层产生振动。挖槽出现坍塌现象，泥浆大量漏失，液位明显下降，泥浆内有大量泡沫上冒或出现异常扰动，应将钻机提至地面，立即进行补浆或回填。泥浆，水文地质条件和施工是影响槽壁稳定的主要因素。2020年9月8日星期二25/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.4、清底常用清底方法：压缩空气什液法，砂石吸力泵排泥法及潜水泥浆泵排泥法残留槽底沉渣会使地下连续墙底部和持力层地基之间形成夹层，使地下连续墙沉降量增大，承载力降低，并削弱墙体底部的截水防渗能力，沉渣混入混凝土中会使混凝土流动性下降，强度降低。2020年9月8日星期二26/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.4、清底清底作用：沉渣混入混凝土中会使混凝土流动性下降，强度降低。槽底沉渣会使地下连续墙底部与持力层地基之间形成夹层，使地下连续墙的沉降量增大，承载力降低，并削弱墙体底部的截水防渗能力；2020年9月8日星期二27/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.4、清底槽内泥浆相对密度1.15沉渣厚度：永久结构≦100mm临时结构≦200mm注意：单元槽段接头部位附着的土渣和泥皮会降低接头处防渗性能，宜用刷子刷除或用水枪喷射高压水冲洗。清底时间：一般安排在插入钢筋笼之前，如果采用泥浆反循环法进行挖槽的施工，可在挖槽后紧接进行清底工作。2020年9月8日星期二28/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.5、地下连续墙的接头施工接头管接头2020年9月8日星期二29/41第五节地下连续墙施工3、地下连续墙施工3.3.5、地下连续墙的接头施工接头管接头拔接头管：待混凝土强度达到0.05-0.20MPa时，用吊车或液压顶升架提拔接头管，上拔速度应与混凝土浇zen筑速度，混凝土强度增长速度相适用。一般为2-4m/h，并应在混凝土浇筑结束后6-8h以内将接头管全部拔出。安置接头管：待一个单元槽段土