浅谈地下连续墙的施工工艺

宋　萌　郑必杰　周小凤

[摘要]重点介绍地下连续墙的特点和施工工艺。

[关键词]地下连续墙 施工工艺 特点 前景

中图分类号:TU9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810084-01

一、引言

地下连续墙工艺在基坑工程领域应用的初期,主要是作为挡土、挡水及防渗结构。在其发展过程中,随着成槽机械日臻完善,施工精度逐渐提高,为充分利用地下连续墙刚度大、承载力高和防渗性能好的特点,越来越多的工程在施工阶段采用地下连续墙作为围护结构。在正常使用阶段地下连续墙又可作为结构外墙使用,直接承受上部结构的竖向荷载。这样,地下连续墙减少了工程资金和材料的投入,充分体现了地下连续墙的经济型和环保性。

二、地下连续墙的特点

(一)地下连续墙的特点

1.地下连续墙施工具有低噪声,低振动等优点,可以减少工程施工对环境的影响。

2.连续墙刚度大、整体性好,基坑开挖过程中安全性高,支护结构变形小,从而对基坑周边的环境影响小,极少发生地基沉降和塌方事故,尤其在城市密集建筑群中修建深基础时,为防止对临近建筑物安全稳定的影响,地下连续墙更显示出它的优越性。

3.连续墙具有良好的抗渗性能,而因坑内降水时对坑外的影响较小。

4.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。

5.适用范围大。地下连续墙对地基的使用范围很广,可穿过软土层、砂卵石层和进入风化岩层。施工深度国内已超过80m,国外已超过100m。

6.地下连续墙施工方法是一种机械化的快速施工方法,工效高,成本低、安全可靠,且在地面工作,劳动条件得到改善。开挖基坑无需放坡,土方量小;无需设置井点降低地下水位;浇注混凝土无需支模和养护,因而可使成本降低。

同时,地下连续墙也有一些明显的缺点,如存在弃土和废泥浆处理、粉砂地层易引起槽壁坍塌、渗漏等问题;同时,地下连续墙施工工序多,技术要求高,施工技术比较复杂,施工质量要求高,若施工管理不善,则效率低下,质量达不到要求。

三、施工工艺

地下连续墙是利用一定的施工设备和机具,在泥浆的护壁作用下,向地下钻挖具有一定厚度、长度和深度的沟槽,并在沟槽内吊放加工制作好的钢筋笼,然后灌注水下混凝土筑成一段钢筋混凝土墙段,并逐段连接起来形成一道连续封闭的地下墙体。具体工艺如下:

(一)修筑导墙

地下连续墙施工第一道工序就是修筑导墙。导墙具有挖槽导向,防止槽段上口塌方,存蓄泥浆,确保槽内泥浆液面高度,作为测量的基准点,灌注设备的基台的作用。导墙位于地下连续墙的两侧,深度一般为1-2m左右,导墙面高于地面约100mm,导墙的内表面应竖直,内表面之净距为地下连续墙的设计厚度加施工余量,一般为40-60cm。配筋通常为ø12-ø14@200,

使用不低于C20混凝土浇灌而成,浇捣混凝土时,两侧导墙均匀浇捣器振捣密实。外侧应用粘土回填密实。混凝土达到70%强度后再考虑拆模,拆膜后,应沿纵向每隔1m左右加设两道木支撑,洒水养护混凝土。在养护期间重型机械不得在导墙附近作业行走,防止导墙向槽内挤压变形或移位。

(二)制备护壁泥浆

地下连续墙成槽过程中,槽壁保持稳定不坍塌的主要原因是因为槽内充满由膨润土或细粘土做成的不易沉淀的泥浆,泥浆起护壁作用。不同地质条件和不同施工设备对泥浆的性能指标(包括比重、粘度、含沙量等9项指标)有不同的要求,应根本不同的施工条件不断调整泥浆配合比。新配置的泥浆要经过熟化24小时以上才能使用。在施工期间,槽内泥浆液面保持高出地下水位0.51m,且不应低于导墙顶面0.3m,泥浆比重控制在1.05-1.25之间,粘粒含量大于50%,含砂量小于4%,胶体率大于98%,pH值7-9,泥皮厚度为1-3mm使用中要不断测定泥浆配合比,若指标不合格,应立即进行调整,处理泥浆或将其废置,确保槽壁正常。

(三)槽段施工

成槽理论宽度=墙体理论宽度+锁口管直径+外放尺寸(先行幅);成槽宽度=墙体理论宽度+锁口管直径/2+外放尺寸(连接幅),一般为450-1000mm之间,成槽长度根据地质情况、工地起重机能力、混凝土供应能力、能够连续作业的时间及周围场地环境而定。1. 成槽机施工。槽段施工一般有液压抓斗成槽、钻机钻进、冲岩机冲击等成槽方法。目前国内广泛使用液压抓斗成槽施工,在遇到坚硬岩石时会局部采取冲岩机冲击或钻机冲岩。每次挖槽前,应重新测量导墙面标高,以便确定挖槽深度和钢筋笼吊筋长度;2. 泥浆液面控制。施工时经常巡视检查泥浆的补充情况,避免因液面太低而形成塌方;3. 清底施工。清槽后应检查槽底泥浆比重及沉淤物厚度应在清理和置换泥浆后1h后进行;4. 刷壁问题。刷壁要求在铁刷上没有泥才可停止,一般需要刷20次,确保接头面的新老混凝土结合紧密。

(四)钢筋笼制作与吊升

地下连续墙的受力钢筋一般采用HRB335,直径不宜小于16mm,构造钢筋可采用HPB235,直径不宜小于12mm。主筋净保护层厚度通常为7-8mm。地下连续墙的钢筋笼尺寸应根据单元槽段的规格与接头形式等确定,并应在平面制作台上成型和预留插放混凝土导管的位置。为保证钢筋保护层的厚度,可采用水泥砂浆滚轮,固定在钢筋笼两面的外侧。同时可采用纵向钢筋桁架及在主筋平面内加斜向钢筋等,使钢筋笼在吊运过程中具有足够的刚度,不置使钢筋笼在调放过程中产生变形而影响入槽。

钢筋笼的起吊与安放应根据其重量与长度,采用单机起吊或双机抬吊方式,并由专人统一指挥。起吊时不能在地面上拖引钢筋笼,吊起后不能在空中摆动。起重机吊点中心必须和槽段中心对准,入槽时应徐徐下降,平稳入槽,不得强行快速下放,安置在拟定位置,根据测定的导墙高程准确控制笼顶标高。入槽时不要因起重臂摆动使钢筋笼产生横向摆动,造成槽壁坍塌。

若钢筋笼需要分段吊入接长,下段钢筋笼要对准槽段中心用横梁垂直悬挂在水平墙上,然后将上段钢筋笼垂直吊起,检查其垂直性,在正确的位置把上下钢筋连接起来。

钢筋笼吊放好后,若估计灌注混凝土时会造成笼子上浮,应采取固定措施。

(五)接头的施工(以锁口管为例)

锁口管是焊接成半圆形或楔形的钢管。这种接头工艺关键是如何准确掌握起拔锁口管的时间。管中心线必须对准正确位置,垂直并缓慢下放,当距槽底50厘米左右时,快速下入,插入槽底,并在背面填粗砂,防止混凝土从底部及侧部流到锁口管背面。锁口管起拔时间和拔升高度根据混凝土浇灌时间,浇灌高度以及混凝土初凝和终凝时间而定,依次拨动,一般2-3小时开始顶拔,每次顶拔10厘米左右,拔到0.5-1.0米时,如果接头管内无涌浆等异常现象,每隔30分钟拔出0.5-1.0米,最后根据混凝土顶端的凝结状态全部拔出。

(六)混凝土浇筑

混凝土浇灌是地下连续墙的最后一道工序也是最重要的环节之一。混凝土供应宜采用具有资质和供应能力(不小于25m³/h)的商品混凝土,混凝土等级为C20-C30,混凝土塌落度为18-20cm,扩散度控制在34-38cm,水泥用量不少于370kg/m³,水灰比小于0.6,骨料不大于2.5cm,适当加入掺剂增大流动性和防渗性。

浇灌使用的导管根据墙体厚度选择,一般选用壁厚3mm、直径200-350mm、内壁表面光滑、接头密封良好的钢管。一般宜采用双管同时浇灌。两管安装间距不大于3m。

混凝土初灌量应确保埋管深度不小于1.5m,灌注过程中导管应经常上下串动,抽动范围不大于30mm,且导管不可离开浇捣面,埋管深度应在1.5-2m之间,经常测定混凝土面高度,并作好记录;严禁导管做横向移动把沉渣和泥浆带入混凝土中;最终混凝土的面标高应超过设计标高300-500mm。

四、发展前景

地下连续墙从只作为基坑围护的防渗、挡土墙,发展成为高层建筑承重基础,大大加强了建筑物的整体承载能力。研究新的地下连续墙接头以解决连续墙的渗漏问题;进一步减少槽底沉渣和孔壁塌孔的机会;研究新的测试仪器室地下连续墙技术今后发展的方向。随着施工工艺和技术方面的不断改进,地下连续墙将不断向超薄、超厚、超深方向发展并且广泛应用水库大坝地基防渗、竖井开挖、城市地下铁道、高层建筑深基础等各类永久性工程,其发展前景相当广阔。

参考文献:

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[2]曾巧玲、崔江余、陈文化、白冰,基础工程[M].北京:清华大学出版社,2007.3.

[3]张加俭、马丹,地下连续墙的设计与施工[J].长春工程学院学报(自然科学版),2002,3(3-4):47-49.

[4]吕建国,地下连续墙施工工艺与发展前景[J].安徽建筑:施工技术研究与应用版,2003,1:59-60.

作者简介:

宋萌(1988-),江苏省徐州市中国矿业大学,建筑工程学院06级土木工程专业;郑必杰(1988-),江苏省徐州市中国矿业大学,建筑工程学院06级土木工程专业;周小凤(1986-),江苏省徐州市中国矿业大学,建筑工程学院06级土木工程专业。