地下连续墙施工技术

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  摘要:本文以长沙市轨道交通1号线一期工程1标项目为例,从成槽施工、导墙施工、混凝土灌注等方面来描述地下連续墙的施工技术的探讨。
  关键词:成槽 导墙连续墙工艺
  中图分类号:TU476+.3文献标识码: A 文章编号:
  1、 工程概况
  长沙市轨道交通1号线一期工程1标施工场址起于汽车北站,沿芙蓉北路西侧依次经过开福区人民政府、顺天北国风光小区、市第一污水处理厂,下穿浏阳河,最后至新河三角洲开发区。工程范围包括两站两区间,即汽车北站(明挖法)、福元路站(明挖法)、汽车北站~福元路站区间(盾构法)、福元路站~新河三角洲站区间(盾构法)。
  2、 成槽施工
  施工前期,汽车北站和福元路站两种施工工艺都进行了成槽试验,经比较,采用旋挖钻引孔很容易出现偏孔,且纠正偏孔需要的时间较长。另外,两站在上部杂填土层内局部存在抛填的片石,旋挖钻碰到此类地质情况下也必须要冲击钻配合。第三,成槽机在引孔完毕修槽过程中,往往存在局部修整不到位的情况,需要旋挖机或冲击钻再次引孔。从工程成本上来说,虽然引孔时间略短,但机械费用高,现场机械往复移位,施工组织困难,因此,两站均采用成槽机+冲击钻的“冲抓结合”方法进行成槽施工。
  2.2、 施工流程
  2.2.1、 导墙施工
  导墙是沿地下连续墙中心线设置的钢筋混凝土临时构筑物。其主要作用是作为成槽机械的施工导向、控制标高和钢筋网定位标志、防止槽壁坍塌、支承施工机械、容蓄泥浆护壁,起挡土、承台、维持稳定液面的作用,在基坑土方开挖及冠梁施工时防止连续墙顶以上的土方坍塌等。根据本标段施工区域地质情况,导墙做成“┓┏”型现浇钢筋混凝土结构,为了提高施工质量和施工效率,我们在导墙施工过程中采用了钢模板移动台车施工工艺。
  2.2.1.1施工工艺
  (1)施工顺序
  1)导墙定位:首先利用测量技术确定导墙的中心线和边缘位置,使用明显标记标示,在导墙开挖的过程中起到参照和定位作用。
  2)开挖导墙:按照之前定位进行路面破除及导墙开挖。在开挖的过程中,导墙的施工缝位置与连续墙接头位置错开,严格按实际测量的导墙中心线开挖,控制开挖宽度。先用人工探槽,确定地下无市政管线及受保护物后,再用挖掘机开挖,确保施工安全。
  3)钢筋绑扎:严格按照设计图施工,绑扎时设置控制线,确保钢筋之间距离均匀、摆放整体。纵筋如弯曲不直,应立即进行调整;主筋要求在加工前先进行样板制作,经检查合格后,所有的钢筋必须按照样板制作。
  4)模板安装:模板安装前,模板打磨彻底,不留死角,安装完后对轴线标高进行校核,安装要求确保位置正确、钢筋保护层厚度满足要求。
  5)混凝土浇筑:混凝土浇筑时,采用溜槽或直接由混凝土运输车送入模内,混凝土分段、分层、对称浇注,分层厚度不大于0.5m,两层间隔时间控制在30分钟左右,混凝土浇注完成后收面时,应将移动的钢筋扶到正确的位置。浇筑时如发生跑模,应立即停止浇筑,重新加固模板,并纠正到设计位置后,方可继续浇筑。混凝土浇筑完后12小时之内覆盖并进行洒水养护。
  (2)施工限制
  由于钢模板移动台车的结构特性决定。模板本身需要结合当前施工需要进行铸造,在不同的工程中,同一套模板的重复利用率较低。而且模板本身质量较大,移动过程中必须借助相应的机械设备,在施工场所受限制的地方无法有效开展。
  2.2.1.2质量控制
  (1)导墙在平面上必须按测量位置施工,其顶面应水平,竖向面必须保证垂直,它直接关系着地下连续墙的精度。
  (2)在遇到下雨天气时,应及时把导墙内的水排干,避免积水土体失衡造成坍塌等。
  (3)导墙转角处应沿轴线外扩,以保证转角处断面的完整。
  (4)开挖时应按施工图的尺寸来施工,成槽后应满足导墙的宽度、深度。
  (5)施工中严格控制地面重载,避免荷载作用产生变形,造成塌方。
  2.2.2、 成槽施工
  成槽是地下连续墙施工中的关键工序,同时成槽精度又是保证地下连续墙质量的关键,因此施工前应进行成槽试验,确定施工工艺流程,选择技术参数。槽段的长度、厚度、深度等满足有关规范标准要求。
  (1)成槽机施工
  1)抓斗出入导墙口时要轻放慢提,防止泥浆掀起波浪,影响导墙下方与背面土层的稳定。
  2)不论使用何种机具挖槽,在挖槽机具挖土时,悬吊机具的钢索不能松弛,一定要使钢索呈垂直张紧状态,这是保证挖槽垂直精度必需做好的关键动作。
  3)在挖槽中通过成槽机上的垂直度检测仪表显示的成槽垂直度情况,及时调整抓斗的垂直度,做到随挖随纠,确保垂直精度在3/1000以上,力争达到2/1000以上。成槽机定位应使抓斗平行于导墙面,抓斗的中心线与导墙的中心线重合,抓斗下放时,应靠其自重缓速下放,不得放空冲放,不允许强力推入,以保证成槽精度。
  4)单元槽段成槽完毕或暂停作业时,即令挖槽机离开作业槽段。
  5)单元槽段成槽挖土过程中,抓斗中心应每次对准放在导墙上的孔位标志物,保证挖土位置准确。抓斗闭斗下放,开挖时再张开,每斗进尺深度控制在0.3m左右,上、下抓斗时要缓慢进行,避免形成涡流冲刷槽壁,引起坍方,同时在槽孔混凝土未灌注之前严禁重型机械在槽孔附近行走产生振动。
  6)地下连续墙成槽设备就位后,必须平正、稳固,确保在施工中不发生倾斜、移动。必要时成槽机下部铺设20mm厚钢板。为准确控制成槽深度,在成槽机具上应设置控制深度的标尺,以便在施工中进行观测记录。
  7)成槽时,派专人负责泥浆的输送,视槽内泥浆液面高度情况,随时补充槽内泥浆,确保泥浆液面不能低于导墙顶面0.3m,杜绝泥浆供应不足的情况发生,否则应停止挖槽,待恢复泥浆供应时再开挖。
  8)相邻幅槽段施工间隔时间应不小于24h。
  9)土层成槽时不宜满斗挖土,即每斗不能挤满土方,因为土在泥浆中经过挤压后,会影响泥浆质量,使泥浆粘度比重增大。装土的抓斗提升到导墙顶面时,要稍停,待抓斗上泥浆滤净后,再提升转到临时堆土场,以防泥浆污染场地。掉在导墙上的泥土清至槽孔外,严禁铲入槽中。
  (2)成槽机抓槽
  普通土层挖槽段一般采用液压成槽机施工地下连续墙。当挖掘地下墙时遇到硬土层,如单独使用液压抓斗挖掘成槽,效率太低,可采取先用钻机以液压抓斗开斗宽度为间距钻成导孔,再用液压抓斗顺疏导孔而下挖除两孔之间土体的方法成槽,以此提高施工效率。当挖槽地基软弱时,可以不钻导孔。
  为保证成槽结束后钢筋笼能顺利下放到位,在单元槽段成槽前,根据本幅槽段的分幅宽度6m(以宽度为6m的幅段为例),考虑成槽时左右垂直度的偏差每侧外放200mm,采用工字钢接头宽度为400mm,施工先开幅的开挖宽度为7600mm;连接幅的开挖宽度为6800mm。
  用抓斗挖槽时,要使槽孔垂直,最关键的一条是要使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽,要么抓斗两边的斗齿都吃在实土中,要么抓斗两边的斗齿都落在空洞中,切忌抓斗斗齿一边吃在实土中,一边落在空洞中,根据这个原则,单元槽段的挖掘顺序为:先两端再中间。
  (3)冲击钻施工
  连续墙进入硬土或中(强)风化岩层时采用冲击钻机成槽,先用Φ800冲桩锤分序排孔冲槽,边冲边加强返浆,根据福元路站现场地质情况,确定冲击钻成槽施工方法如下图:
  
  
  图1 开槽机施工方法
  冲击钻施工前先在导墙上标注主孔与副孔位置,图中主孔为实线,副孔为虚线,施工时,先冲击钻施工主孔(双雌槽段先施工1~6号主孔,再施工7~11号副孔;雌雄槽段先施工1~5号主孔,再施工6~9号副孔,雄端5号主孔用冲击钻施工;双雄槽段先施工1~3号孔,再施工4~9号孔)。施工时注意垂直度,槽内泥浆正循环钻孔。此时孔底呈不规则形,施工过程中,钻头在摆动的情况下钻进容易导致偏孔,冲击钻可通过人工调整冲击频率和冲程,使冲击锤稳定后,再冲击至设计槽深。
  冲孔时,应边冲边返浆并及时调整泥浆指标,严防塌孔。冲击钻入岩成孔时,采用勤松绳,勤掏渣,并随时检查连结冲锤和钢丝绳的锤环,防止锤环磨损过大造成斜孔和掉锤。施工过程中每进尺0.5~1.0m测量一次钻孔垂直度,并随时纠偏。地层变化处采用低锤轻击、间断冲击的方法小心通过。
  (4)修槽
  待主副孔全部施工完毕后,孔与孔之见仍然存在未施工到的部分,采用方锤修槽,使槽段平整垂直。方锤修槽完毕,再次上成槽机抓槽,清理底部残渣。
  (5)换浆清槽
  成槽后,槽底残留沉渣过多时会使钢筋笼插不到设计位置或降低地下连续墙的承载力,增大墙体沉降。为了给钢筋笼的吊放就位、浇筑混凝土提供良好条件,确保成墙质量,应对残留在槽底的土渣进行清除。具体做法是采用反循环将泥浆通过泥浆分离机,保证槽内含砂率在2%左右,同时补充新鲜的小比重泥浆,将槽内泥浆进行置换。
  (6)防止槽壁坍塌措施
  成槽过程中,软土层和厚砂层易产生坍塌,针对此地质条件,首先应减轻地表荷载,槽壁附近堆载不得超过20KN/㎡,起吊设备及载重汽车的轮缘距离槽壁不小于3.5米,控制机械操作,成槽机械操作要平稳,不得猛起猛落,防止槽内形成负压区,产生槽塌;其次,强化泥浆工艺,采用优质粘土制备泥浆,保持好槽内泥浆水头高度,并高于地下水位1米以上,对于“L”型槽段易塌的阳角部位,采用增加泥浆比重的方法,尽量避免施工时对槽壁的扰动;第三,缩短裸槽时间,抓好工序间的衔接,使成槽完成后至浇灌完水下混凝土的时间控制在24小时以内;第四,在施工中,一旦出现塌槽后,要及时填入粘土,用抓斗在回填过程中压实,待沉降一段时间后再进行挖槽。
  2.2.3、 其他注意事项
  (1)随时向槽内补充泥浆,保证槽内泥浆面不低于导墙面0.2m,以利于槽内稳定。
  (2)确保槽段深度和终孔条件满足设计要求,并且槽底平整
  (3)在造孔过程中,检查槽孔垂直度,槽壁垂直度偏差按设计要求,冲击钻和旋挖钻造孔施工时,要防止石块掉入槽内,施工中注意垂直度,如发现偏孔,应立即停止施工进行回填片石重新造孔。
  (4)抓斗抓槽过程中遇到岩石层或坚硬地层时,配合冲击钻或旋挖钻联合作业。冲击钻或旋挖钻施工至设计深度后,配合抓斗进行修槽,保证槽内尺寸符合设计要求。
  (5)当出现槽壁坍塌迹象时,如漏浆、出土量超过设计断面量、导墙及作业面沉降,泥浆随同气泡向地面逸出、挖槽机在升降中有阻力等,应将挖槽机提出地面,然后用粘土回填,待槽壁稳定后重新进行挖槽。
  (6)加强观测,若发生异常情况,要及时妥善处理。
  3.、 钢筋笼吊放
  钢筋笼吊装前,先进行刷壁,即将粘在相邻的上一幅地下连续墙接头部位H型钢上的浮土与泥皮进行清除。用特制带铁钢刷的方锤把端头钢板上的泥砂清除干净,上下刷壁的次数应不少于10次,直到钢丝刷上无明显泥皮为止,使附着在接缝处的土垢和泥皮尽可能少,从而使连续墙接头部位防水效果和完整性更好,
  (1)吊挂初始状态,同时向上提离地面1m左右。
  (2)主吊继续向上提起,副吊保持钢筋笼下部提离地面1m同时向主吊缓慢移动;
  (3)主吊钩继续提升,副吊保持离地距离向履带吊缓慢移动;
  (4)主吊钩进一步提升,副吊保持离地距离向主吊缓慢移动;
  (5)钢筋笼达到垂直状态后,解脱副吊,主吊单独承重缓慢移动运送到地连墙槽孔上方;
  (6)主吊提起钢筋笼缓缓下放入槽,下放至钢筋笼中上部预设的挂环处时暂停并穿插工字钢横担将其挂于槽孔上方,将吊点全部更换至钢筋笼顶部;
  (7)吊提起取出横担继续缓缓下放至设计位置后悬挂于孔口并定位。
  4.、 地下连续墙混凝土灌注工序
  (1)混凝土灌注架安放,采用履带吊机将混凝土灌注架吊放在指定位置,吊装过程要求摆臂范围内不得有人,由值班人员现场进行指挥,待到达指定位置后,然后进行适当固定,供电。
  (2)混凝土灌注导管安装
  (3)钢筋笼工字钢端砂袋填充,为防止混凝土在灌注过程中钢筋笼受力不均而向两边偏移,为了使钢筋笼位置固定不动,在钢筋笼工字钢两侧填充砂袋,要求两边同时填充,保证砂袋上升速度基本一致;
  (4)槽段换浆抽砂,灌注前等待混凝土到达的时间段,利用导管进行正循环,防止槽壁坍塌。从槽段抽出的泥浆必须过泥浆分离机,回到槽内的泥浆必须是新鲜泥浆。
  (5)槽段泥浆试验,槽段内置换出的泥浆需达到相關指标,即泥浆比重小于1.15g/cm3,含砂量不大于4%,粘度不大于25S,同时,槽段经测定,沉渣厚度不大于100mm方可进行混凝土的灌注,不符合标准则要继续换浆抽砂,直到符合要求。
  (6)混凝土试验,混凝土进场之后在灌注之前,需对混凝进行质量控制,对不符合规范的混凝土要求其退场及尽快重新发送混凝土。同时,在灌注之前,为保证混凝土灌注过程连续不中断,可以在混凝土到场数车后再开始灌注。
  (7)混凝土灌注
  5、结束语:
  地下连续墙在各行业都占据非常重要的地位,连续墙在施工中有自身的一些优势,这促使其在施工中广泛应用。但是由于自身在地下进行的空间限制,连续墙的构建出现了很多问题,再加上施工工艺流程的繁杂性,阻碍了连续墙的发展。当前一些施工要点和措施正在改进,力争提高其施工质量和效率。
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