地下连续墙是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。
一、材料要来
1.水泥
用号或号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,要求新鲜无结块。
2.砂
宜用粒度良好的中、粗砂,含泥量小于5%。
3.石子
直采用卵石,如使用碎石,应适当增加水泥用量及砂率,以保证坍落度及和易性的要求,其最大粒径不应大于导管内径的1/6和钢筋最小间距的1/4,且不大于40mm。含泥量小于2%。
4.外加剂
可根据需要掺加减水剂、缓凝剂等外加剂,掺入量应通过试验确定。
5.钢筋
按设计要求选用,应有出厂质量证明书或试验报告单,并应取试样作机械性能试验,合格后方可使用。
6.泥浆材料
泥浆系由主料、水和掺合物组成。拌制泥浆使用膨润土,细度应为~目,膨润率5~10倍,使用前应取样进行泥浆配合比试验。如采取粘土制浆时,应进行物理、化学分析和矿物鉴定,其粘粒含量应大于50%,塑性指数大于20,含砂量小于5%,二氧化硅与三氧化铝含量的比值宜为3~4。掺合物有分散剂、增粘剂(CMC)等。外加剂的选择和配方需经试验确定,制备泥浆用水应不含杂质,PH值为7~9。
二、主要机具设备
1.成槽设备
有多头钻成槽机、抓斗式成槽机、冲击钻、砂泵或空气吸泥机(包括空压机)、轨道转盘等。
2.混凝土浇灌机具
有混凝土搅拌机、浇灌架(包括储料斗、吊车或卷扬机)、金属导管和运输设备等。,
3.制浆机具
有泥浆搅拌机、泥浆泵、空压机、水泵、软轴搅拌器、旅流器、振动筛、泥浆比重秤、漏斗粘度计、秒表、量简或量杯、失水量仪、静切力计、含砂量测定器、pH试纸等。
4.糟段接头设备
有金属接头管、履带或轮胎式起重机、顶升架(包括支承架、大行程千斤顶和油泵等)或振动拔管机等。
5.其他机具设备
有钢筋对焊机,弯曲机,切断机,交、直流电焊机,大、小平锹,各种扳手等。
三、作业条件
1.在工程范围内钻探,查明地质、地层、土质以及水文情况,为选择挖槽机具、泥浆循环工艺、槽段长度等提供可靠的技术数据。同时进行钻探,摸清地下连续墙部位的地下障碍物情况。
2.按设计地面标高进行场地平整,拆迁施工区域内的房屋、通讯、电力设施以及上下水管道等障碍物,挖除工程部位地面以下3m内的地下障碍物。施工场地周围设置排水系统。
3.根据工程结构、地质情况及施工条件制定施工方案,选定并准备机具设备,进行施工部署、平面规划、劳动配备及划分槽段;确定泥浆配合比、配制及处理方法,编制材料、施工机具需用量计划及技术培训计划,提出保证质量、安全及节约等的技术措施。
4.按平面及工艺要求设置临时设施,修筑道路,在施工区域设置导墙;安装挖槽、泥浆制配、处理、钢筋加工机具设备;安装水电线路;进行试通水、通电、试运转、试挖槽、混凝土试浇灌。
四、施工操作工艺
(一)工艺流程(图3-25)
(二)导墙设置
1.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。
2.导墙深度一般为1~2m,其项面略高于地面50~。以防止地表水流人导沟。导墙的厚度一般为~mrn,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全±10,内外导墙间距允许偏差为±5mm,导墙项面应保持水平。
3.导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以上壁代模,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个溢浆孔。
4.导墙顶面应高出地下水位lm以上,以保证槽内泥浆液面高于地下水位0.5m以上,且不低于导墙顶面0.3m。
5.导墙混凝土强度应达到70%以上方可拆模。拆模后,应立即将导墙间加木支撑,直至槽段开挖拆除。严禁重型机械通过、停置或作业,以防导墙开裂或变形。
(三)泥浆制备和使用
泥浆的性能和技术指标,应根据成槽方法和地质情况而定,一般可按表3—33采用。
2.在施工过程中应加强检查和控制泥浆的性能,定时对泥浆性能进行测试,随时调整泥浆配合比,做好泥浆质量检测记录。一般作法是:在新浆拌制后静止24h,测一次全项目(含砂量除外);在成槽过程中,一般每进尺1~5m或每4h测定一次泥浆密度和粘度。在清槽结束前测一次密度、粘度;浇灌混凝土前测一次密度。两次取样位置均应在槽底以上mm处。失水量和pH值,应在每槽孔的中部和底部各测一次。含砂量可根据实际情况测定。稳定性和胶体率一般在循环泥浆中不测定。
3.泥浆必须经过充分搅拌,常用方法有:低速卧式搅拌机搅拌;螺旋桨式搅拌机搅拌;压缩空气搅拌;离心泵重复循环。泥浆搅拌后应在储浆池内静置24h以上,或加分散剂,使膨润土或粘土充分水化后方可使用。
4.通过沟槽循环或混凝土换置排出的泥浆,如重复使用,必须进行净化再生处理。一般采用重力沉降处理,它是利用泥浆和土渣的密度差,使主渣沉淀,沉淀后的泥浆进人贮浆池,贮浆池的容积一般为一个单元槽段挖掘量及泥浆槽总体积的2倍以上。沉淀池和贮浆池设在地上或地下均可,但要视现场条件和工艺要求合理配置。如采用原土造浆循环时,应将高压水通过导管从钻头孔射出,不得将水直接注入槽孔中。
5.在容易产生泥浆渗漏的土层施工时,应适当提高泥浆粘度和增加储备量,并备堵漏材料。如发生泥浆渗漏,应及时补浆和堵漏,使槽内泥浆保持正常。
(四)槽段开挖
1.挖槽施工前应预先将连续墙划分为若干个单元槽段,其长度一般为4~7m。每个单元槽段由若干个开挖段组成。在导墙须面划好槽段的控制标记,如有封闭槽段时,必须采用两段式成槽,以免导致最后一个槽段无法钻进。
2.成槽前对钻机进行一次全面检查,各部件必须连接可靠,特别是钻头连接螺栓不得有松脱现象。
3.为保证机械运行和工作平稳,轨道铺设应牢固可靠,道碴应铺填密实。轨道宽度允许误差为±5mrn,轨道标高允许误差上±10mm。连续墙钻机就位后应使机架平稳,并使悬挂中心点和糟段中心一致。钻机调好后,应用夹轨器固定牢靠。
4.挖槽过程中,应保持槽内始终充满泥浆,以保持槽壁稳定。成槽时,依排渣和泥浆循环方式分为正循环和反循环。当采用砂泵排渣时,依砂泵是否潜入泥浆中,又分为泵举式和泵吸式。一般采用泵举式反循环方式排渣,操作简便,排泥效率高,但开始钻进须先用正循环方式,待潜水砂泵电机潜入泥浆中后,再改用反循环排泥。
5.当遇到坚硬地层或遇到局部岩层无法钻进时,可辅以采用冲击钻将其破碎,用空气吸泥机或砂泵将土渣吸出地面。
6.成槽时要随时掌握槽孔的垂直精度,应利用钻机的测斜装置经常观测偏斜情况,不断调整钻机操作,并利用纠偏装置来调整下钻偏斜。
7.挖槽时应加强观测,如槽壁发生较严重的局部坍落时,应及时回填并妥善处理。槽段开挖结束后,应检查槽位、槽深、槽宽及粮壁垂直度等项目,合格后方可进行清槽换浆。在挖槽过程中应作好施工记录。
(五)清槽
1.当挖槽达到设计深度后,应停止钻进,仅使钻头空转而不进尺,将槽底残留的土打成小颗粒,然后开启砂泵,利用反循环抽浆,持续吸渣10~15min,将槽底钻渣清除干净。也可用空气吸泥机进行清槽。
2.当采用正循环清槽时,将钻头提高槽底~mm,空转并保持泥浆正常循环,以中速压入泥浆,把槽孔内的浮渣置换出来。
3.对采用原土造浆的槽孔,成槽后可使钻头空转不进尺,同时射水,待排出泥浆密度降到1.1左右,即认为清槽合格。但当清槽后至浇灌混凝土间隔时间较长时,为防止泥浆沉淀和保证槽壁稳定,应用符合要求的新泥浆将槽孔的泥浆全部置换出来。
4.清理槽底和置换泥浆结束lh后,槽底沉渣厚度不得大于mm;浇混凝土前槽底沉渣厚度不得大于mm.槽内泥浆密度为1.1~1.25、粘度为18~22s、含砂量应小于8%。
(六)钢筋笼制作及安放
1.钢筋笼的加工制作,要求主筋净保护层为70~80mm。为防止在插入钢筋笼时擦伤槽面,并确保钢筋保护层厚度,宜在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块。纵向钢筋底端距槽底的距离应有~mm,当采用接头管时,水平钢筋的端部至接头管或混凝土接头面应留有~mm间隙。纵向钢筋应布置在水平钢筋的内侧。为便于插入槽内,纵向钢筋底端宜稍向内弯折。钢筋笼的内空尺寸,应比导管连接处的外径大一以上。
2.为了保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置准确,钢筋笼宜在制作平台上成型。钢筋笼每棱边(横向及竖向)钢筋的交点处应全部点焊,其余交点处采用交错点焊。对成型时临时扎结的铁丝,宜将线头弯向钢筋笼内侧。为保证钢筋笼在安装过程中具有足够的刚度,除结构受力要求外,尚应考虑增设斜拉补强钢筋,将纵向钢筋形成骨架并加适当附加钢筋。斜拉筋与附加钢筋必须与设计主筋焊牢固。钢筋笼的接头当采用塔接时,为使接头能够承受吊入时的下段钢筋自重,部分接头应焊牢固。
3、钢筋笼制作允许偏差值为:主筋间距上±10mm;箍筋间距上±20mm;钢筋笼厚度和宽度±10mm;钢筋笼总长度上±50mm。
4.钢筋笼吊放应使用起吊架,采用双索或四索起吊,以防起吊时因钢索的收紧力而引起钢筋笼变形。同时要注意在起吊时不得拖拉钢筋笼,以免造成弯曲变形。为避免钢筋笼吊起后在空中摆动,应在钢筋笼下端系上溜绳,用人力加以控制。
5.钢筋笼需要分段吊入接长时,应注意不得使钢筋笼产生变形。下段钢筋笼八糟后,临时穿钢管搁置在导墙上,再焊接接长上段钢筋笼。钢筋笼吊入槽内时,吊点中心必须对准精段中心,竖直缓慢放至设计标高,再用吊筋穿管搁置在导墙上。如果钢筋笼不能顺利地插入槽内,应重新吊出,查明原因,采取相应措施加以解决,不得强行插人。
6.所有用于内部结构连续的预埋件、预埋钢筋等,应与钢筋笼焊牢固。
(七)浇注水下混凝土
1.混凝土配合比应符合下列要求:混凝土的实际配制强度等级应比设计强度等级高一级;水泥用量不宜少于kg/m;水灰比不应大于0.6;坍落度直为18~20cm,并应有一定的流动度保持率;坍落度降低至15cm的时间,一般不宜小于lh;扩散度宜为34~38cm;混凝土拌合物的含砂率不小于45%;混凝土的初凝时间,应能满足混凝土浇灌和接头施工工艺要求,一般不宜低于3~4h。
2.接头管和钢筋就位后,应检查沉渣厚度并在4h以内浇灌混凝土。浇灌混凝土必使用导管,其内径一般选用mm,每节长度一般为2.0~2.5in。导管要求连接牢靠,接头用橡胶圈密封,防止漏水。导管接头若用法兰连接,应设锥形法兰罩,以防拔管时挂住钢筋。
导管在使用前要注意认真检查和清理,使用后要立即将粘附在导管上的混凝土清除干净。
3.在单元槽段较长时,应使用多根导管浇灌,导管内径与导管间距的关系一般是:导管内径为mm,mm,mm时,其间距分别为2m、3m、3~4m,且距槽段端部均不得超过1.5m。为防止泥浆卷人导管内,导管在混凝土内必须保持适宜的理置深度,一般应控制在2~4m为宜。在任何情况下,不得小于1.5或大于6m。
4.导管下口与槽底的间距,以能放出隔水柱和混凝土为度,一般比栓长~。隔水柱应放在泥浆液面上。为防止粗骨料卡住隔水柱,在浇注混凝土前宜先灌入适量的水泥砂浆。隔水柱用铁丝吊住,待导管上口贮斗内混凝土的存量满足首次浇筑,导管底端能埋人混凝土中0.8~1.2m时,才能剪断铁丝,继续浇筑。
5.混凝土浇灌应连续进行,槽内混凝土面上升速度一般不宜小于2m凡,中途不得间歇。当混凝土不能畅通时,应将导管上下提动,慢提快放,但不宜超过mm。导管不能作横向移动。提升导管应避免碰挂钢筋笼。
6.随着混凝土的上升,要适时提升和拆卸导管,导管底端埋入混凝土面以下一般保持2~4m,不宜大于6m,并不小于lm,严禁把导管底端提出混凝土上面。
7.在一个槽段内同时使用两根导管灌注混凝土时,其间距不应大于3.0m,导管距槽段端头不宜大于1.5m,混凝土应均匀上升,各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m,混凝土浇筑完毕,终浇混凝土面高程应高于设计要求0.3~0.5m,此部分浮浆层以后凿去。
8.在浇灌过程中应随时掌握混凝土浇灌量,应有专人每30min测量一次导管理深和管外混凝土标高。测定应取三个以上测点,用平均值确定混凝土上升状况,以决定导管的提拔长度。
(八)接头施工
1.连续墙各单元槽段间的接头型式,一般常用的为半圆形接头型式。方法是在未开挖一侧的槽段端部先放置接头管,后放入钢筋笼,浇灌混凝土,根据混凝土的凝结硬化速度,徐徐将接头管拔出,最后在浇灌段的端面形成半圆形的接合面,在浇筑下段混凝土前,应用特制的钢丝刷子沿接头处上下往复移动数次,刷去接头处的残留泥浆,以利新旧混凝土的结合。
2.接头管一般用10mrn厚钢板卷成。槽孔较深时,做成分节拼装式组合管,各单节长度为6m、4m、2m不等,便于根据槽深接成合适的长度。外径比槽孔宽度小10~20mm,直径误差在土3mm以内。接头管表面要求平整光滑,连接紧密可靠,一般采用承插式销接。各单节组装好后,要求上下垂直。
3.接头管一般用起重机组装、吊放。吊放时要紧贴单元槽段的端部和对准槽段中心,保持接头管垂直并缓慢地插入槽内。下端放至槽底,上端固定在导墙或项升架上。
4.提拔接头管宜使用顶升架(或较大吨位吊车),顶升架上安装有大行程(1~2m)。起重量较大(50~t)的液压千斤顶两台,配有专用高压油泵。
5.提拔接头管必须掌握好混凝土的浇灌时间、浇灌高度、混凝土的凝固硬化速度,不失时机地提动和拔出,不能过早、过快和过迟、过缓。如过早、过快,则会造成混凝土壁塌落;过迟、过缓,则由于混凝土强度增长,摩阻力增大,造成提拔不动和埋管事故。一般宜在混凝土开始浇灌后2~3h即开始提动接头管,然后使管子回落。以后每隔15~20min提动一次,每次提起~mm,使管子在自重下回落,说明混凝土尚处于塑性状态。如管子不回落,管内又没有涌浆等异常现象,宜每隔20~30min拔出0.5~1.0m,如此重复。在混凝土浇灌结束后5~8h内将接头管全部拔出。
五、质量标准
(一)保证项目
1.地下连续墙所用原材料、混凝土抗压强度、抗渗等级,必须符合设计要求和施工规范的规定。
2.挖槽的平面位置、深度、宽度和垂直度,必须符合设计要求。
3.泥浆配制质量、稳定性、槽底清理和置换泥浆,必须符合施工规范的规定。
(二)基本项目
1.钢筋骨架和预埋管件的安装应无松动和遗漏,标高、位置应符合要求。
2.裸露墙面表面密实,无渗漏,孔洞、露筋、蜂窝的面积不得超过单元槽段裸露面积的2%。
3.地下连续墙接头应无明显夹泥和渗水现象。
(三)允许偏差项目
地下连续墙尺寸、位置的允许偏差及检验方法见表3-34。
六、成品保护
1.钢筋笼制作、运输和吊放过程中,应采取技术措施,防止变形。吊放入糟时,不得碰伤槽壁。
2.挖槽完毕,应尽快清槽、换浆、下钢筋笼,并在4h内浇筑混凝土。在灌注过程中,应固定钢筋笼和导管位置,并采取措施防止泥浆污染。
3.注意保护外露的主筋和预埋件不受损坏。
4.施工过程中,应注意保护现场的轴线桩和水准基点桩,不变形、不位移。
七、安全措施
1.施工前,做好地质勘察和调查研究,掌握地质和地下埋设物情况,清除3.0m以内的地下障碍物、电缆、管线等,以保证安全操作。
2.操作人员应熟悉成槽机械设备性能和工艺要求,严格执行各专用设备使用规定和操作规程。
3.潜水钻机等水下用电设备,应有安全保险装置,严防漏电;电缆收放要与钻进同步进行,防止拉断电缆,造成事故;应控制钻进速度和电流大小,严禁超负荷钻进。
4.成槽施工中要严格控制泥浆密度,防止漏浆、泥浆液面下降、地下水位上升过快、地面水流人槽内、泥浆变质等情况的发生,使槽壁面坍塌,而造成槽多头钻机埋在槽内,或造成地面下陷,导致机架倾覆,或对邻近建筑物或地下埋设物造成损坏。
5.钻机成孔时,如被塌方或孤石卡住,应边缓慢旋转,边提钻,不可强行拔出,以免损坏钻机和机架,造成安全事故。
6.钢筋笼吊放,要加固,并使用铁扁担均匀起吊,缓慢下放,使其在空中不晃动,以避免钢筋笼变形、脱落。
7、槽孔完成后,应立即下钢筋笼灌筑混凝土,如有间歇,槽孔应用跳板覆盖。
8.所有成孔机械设备必须有专人操作,实行专人专机,严格执行交接班制度和机具保养制度,发现故障和异常现象时,应及时排除,并通知有关专业人员维修和处理。
八、施工注意事项
1.地下连续墙施工,应制订出切实可行的挖槽工艺方法、施工程序和操作规程,并严格执行。挖槽时,应加强监测,确保槽位、槽深、槽宽和垂直度符合设计要求。遇有槽壁坍塌的事故,应及时分析原因,妥善处理。
2.钢筋笼加工尺寸,应考虑结构要求、单元槽段、接头型式、长度、加工场地、现场起吊能力等情况,采取整体式分节制作,同时应具有必要的刚度,以保证在吊放时不致变形或散架,一般应适当加设斜撑和模撑补强。钢筋笼的吊点位置、起吊方式和固定方法应符合设计和施工要求。在吊放钢筋笼时,应对准槽段中心,并注意不要碰伤槽壁壁面,不能强行插入钢筋笼,以免造成槽壁坍塌。
3.施工过程中应注意保证护壁泥浆的质量,彻底进行清底换浆,严格按规定灌注水下混凝土,以确保墙体混凝土的质量。