高层建筑深基坑地下连续墙施工技术

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  薛国强
  广东电白建设集团有限公司 广东茂名 525000
  摘要:本文主要针对高层建筑深基坑地下连续墙的施工技术展开了探讨,通过结合具体的工程实例,对施工难点作了简要概述,并对相应的连续墙施工技术作了系统的分析,以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
  关键词:高层建筑;地下连续墙;施工技术
  引言
  所谓的地下连续墙,是基础工程在地面上采用一种挖槽机械,由于其具有着工效高、工期短、质量可靠、经济效益高等优点,在高层建筑的施工中得到了广泛应用。但是在实际的应用中,地下连续墙仍然存在着一定的问题,需要引起我们的重视,采取有效措施保障工程的施工质量。基于此,本文就高层建筑深基坑地下连续墙的施工技术进行了探讨,相信对有关方面的需要能有一定帮助。
  1 工程概况
  某大厦工程基础土层分布为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉砂中层、风化岩,地下水位较高,设计地下连续墙深度60m以上,属超深地下连续墙,墙体需穿过各土层并嵌入风化岩中。地下连续墙设计全长397.705m,两墙合一,墙厚1.0m。设计钢筋笼共分为A,B,C,D4种结构形式,首开槽钢筋笼最长59.05m。地下连续墙设计钢筋笼顶标高-2.050m,槽底设计标高分为-60.500,-61.100m两种。原设计采用的是型钢接头法中的工字钢形式,跳槽法施工。槽段形式中有L形槽段8个,“一”形槽段61个,合计69个槽段。设计为机械抓斗成槽、钢筋笼和工字钢整体连接下放再浇筑混凝土,形成地下连续墙。
  2 施工难点
  根据同类工程和地下连续墙的施工经验,工字钢接头形式的钢筋笼由于受两端工字钢约束,首开幅钢筋笼呈刚性整体,在下放过程中易因槽壁的硬性阻挡而无法下放,深度越大越容易出现卡笼现象,一旦深度超过45m,其下放的难度将急剧增加,很难下放至设计标高,过程中出现的问题超出想象,处理的措施往往是以牺牲地下连续墙的施工质量为代价,并且极易出现严重的质量和安全事故,造成不良社会影响,影响工程质量、工期和企业形象,后期处理难度加大且事故处理费用无法估计。
  3 地下连续墙接头施工方案优化
  为了有效解决超深地下连续墙施工中存在的难题,经过分析研究、反复探索并借鉴其他工程的地下连续墙做法,决定将原设计工字钢接头优化为II形型钢柱接头,将原设计整体钢筋笼与接头整体下放优化为钢柱接头先行下放,然后再开槽施工槽段。采用这种施工方法,槽段的钢筋笼可以取消下部构造钢筋,接头与槽段钢筋笼分成3部分分别施工,减少了单次吊装质量,降低了钢筋使用量和配套道路的规格,原设计接头施工顺序如图1所示,优化的接头施工顺序如图2所示。
  图1 原设计地下连续墙施工顺序及接头
  图2 优化后的接头施工顺序及接头
  4 地下连续墙II形接头施工工艺流程
  (1)地下连续墙施工前首先进行导墙施工,导墙施工完成并达到强度要求后开始施工接头钢柱,首先进行钢柱的中心位置放线,确定其位置并在导墙混凝土上做好明确标识。
  (2)泥浆池供应泥浆,液压抓斗中心点对正钢柱放线位置并开始开挖,液压抓斗挖至设计槽底标高后停挖,改由旋挖钻机在中心点向下继续引孔1.4m,钢柱成孔。
  (3)钢柱最下层一段加工时加长1.0m,下设到位后距孔底部0.4m,呈悬空状态,钢柱顶端与导墙临时固定。采用超声波检测钢柱的垂直度,根据检测结果微调钢柱使之符合垂直度  (4)钢柱空腔内下设导管,浇筑底部嵌固端混凝土,拔出导管并逐步均匀回填钢柱两侧土方至导墙顶高度,然后再次下设导管浇筑钢柱内部剩余混凝土。
  (5)上述II形地下连续墙接头的施工流程如下:
  成槽机第1抓,施工方钢柱下设槽位;旋挖机在设计槽底高程居中向下旋挖1.4m用于固定方钢柱底端;方钢柱施工顶端临时固定于导墙,底端距嵌固孔底0.4m,依据超声波检测数据调整方钢柱直到垂直度合格,然后固定顶端,钢柱内浇筑5m3混凝土将底端嵌固,嵌固混凝土终凝钢柱两侧均匀回填土至导墙高度,再浇筑方钢柱内混凝土至设计高度。
  5 地下连续墙II形接头施工技术
  5.1 钢柱接头加工及对接要求
  钢柱接头采用12mm厚钢板切割下料,工厂拼接焊成20m一段,每根钢柱接头分3段组成,钢柱接长在现场进行,对接焊缝呈Z字形,即翼缘板焊缝水平位置相互错开,对接做法如图3所示,接头钢柱的成型质量标准如表1所示。
  表1钢柱成型质量标准
  图3 II形钢柱对接示意
  5.2 下放钢柱的槽段施工
  5.2.1 泥浆制备
  泥浆配合比:膨润土,水质量的8%左右;CMC(羧甲基纤维素钠),水质量的0.05%;纯碱(分散剂),水质量的0.3%左右。泥浆制作采用泥浆搅拌机搅拌,先将CMC浸泡在水中稀释,再按规定数量加入搅拌筒内与膨润土、纯碱一起搅拌,搅拌好后存入新浆池。为充分发挥泥浆的作用,泥浆搅拌后必须储存在新浆池24h后方可使用,新配置泥浆性能如表2所示。
  表2 泥浆性能
  5.2.2 定位开槽
  槽段开挖长度2.8m,标准槽段间距6.42m,先在槽段分幅位置用红漆打点,然后在标记位置电钻成孔并埋设钢筋头作为开槽中心点。分幅点定位时的位置允许偏差为+10mm。
  5.2.3 成槽施工质量要求
  以钢柱中心作为成槽机开挖定位的中心,依据测量所得的导墙顶高程,确定挖槽深度,成槽机按照操作规程开挖。清理底部沉渣后成槽结束,成槽质量验收标准如表3所示。
  表3 成槽质量验收标准
  在成槽过程中,每隔2h检测1次槽内泥浆质量,施工过程中循环泥浆和废弃泥浆的控制标准及检测方法如表4所示,对于不合格泥浆必须及时调整,确保槽段土体稳定。   表4 泥浆控制标准
  5.2.4 钢柱嵌固孔施工
  抓斗成槽至设计槽底高度后,采用旋挖钻机在钢柱对应位置向下引孔1.4m,形成直径1m、深1.4m的嵌固孔。
  5.3 下放钢柱施工工艺要求
  5.3.1 钢柱起吊
  将钢柱底部1m长度范围腹板两侧翼缘割除,采用QUY160履带式起重机吊起钢柱使其对正槽段中心下设。钢柱底部1m嵌入旋挖机所引孔中,底端离孔底0.4m,将钢柱接头固定于导墙上(如图6所示),使钢柱接头处于悬空垂直稳定状态。
  5.3.2 固定方法
  钢柱下放完成后,在固定前对钢柱垂直度进行超声波检测。如检测发现垂直度偏差超标,则提起钢柱重新按照检测结果调整钢柱接头位置使之达到合格标准后再固定。
  在钢柱接头顶端四侧翼板上按照计算所得的位置开口,将工字钢穿过4个开口横担于导墙上。为防止钢柱接头位移,使用L形角钢与导墙用膨胀螺栓固定牢固,再用10将所有钢柱接头沿地下连续墙方向水平嵌拉。
  5.3.3 清渣
  固定后开始安装导管和清孔设备,采用正循环方法进行清孔换浆,注意及时补浆,柱内泥浆面不得低于导墙以下2m。
  5.3.4 浇筑嵌固混凝土
  清孔完成,浇筑5m3混凝土将槽段底部充满,使钢柱底端埋入混凝土内。浇筑完成后通过检查柱内外混凝土面高度判定钢柱的实际嵌固深度和嵌固效果。
  5.3.5 柱槽回填
  封底混凝土终凝后,将黏土均匀地回填于钢柱两侧,使用挖机缓慢回填,保持两侧回填高度的均匀与同步,回填高度至导墙面高程。回填过程中注意及时回收槽内泥浆并通过除砂器滤除泥浆内杂质。
  5.3.6 浇筑柱内混凝土
  回填完成后浇筑柱内混凝土,首先下设导管至底部,然后采用正循环方法清除底部泥浆沉淀,浇筑前柱内沉渣厚度≤100mm,最后浇筑水下混凝土至设计标高。地下连续墙的槽段施工另行论述。
  6 结语
  综上所述,地下连续墙施工是一个复杂的施工过程,技术要求较高。但是只要我们因地制宜,针对实际情况采用相应有效的措施进行施工,并对施工中出现的问题加以分析,总结经验,相信通过这样肯定缩短工期、降低工程造价、保证工程质量。
  参考文献:
  [1]陈远景.浅析地下连续墙施工技术[J].科技创新与应用.2013(34).
  [2]李道斌.高层建筑深基坑地下连续墙施工技术研究[J].现代商贸工业.2010(21).
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  的范围内收,以便放置钢筋笼(即闭合段),如两相邻槽段一端未施工,一端已施工,在加工钢筋笼时,未施工端钢筋笼需焊接工字钢,已施工端钢筋笼水平主筋在50cm的范围内收,以便放置钢筋笼(即连接段)。
  2.7 钢筋笼吊装
  钢筋笼采用整幅成型起吊入槽,为了增加钢筋笼的刚度和强度,采用增设纵、横向钢筋桁架及主筋平面上的斜拉筋等措施。钢筋起吊点用28mm圆钢加固。钢筋笼起吊采用一台120T履带式起重机做主吊,50T履带吊做副吊,主副钩同时工作,使钢筋笼慢慢离开地面,并不断改变它的角度,直到垂直,当吊车移动到使钢筋笼对准槽段的中部时,再缓缓入槽,不能强行入槽。
  钢筋笼被吊起时,主吊机挂到顶端和距顶端8m处的两道吊点上,共6个吊点,副吊机挂到最下一道吊点,共4个吊点。主副吊钩同时工作,在钢筋笼以水平状态提升到一定高度后,主吊钩继续提升,副吊钩缓慢放松,使钢筋笼由水平状态转成垂直悬吊,拆去副吊钩,再对位沉放到槽中。为防止钢筋笼吊起后在空中摇摆不定,这时要在在钢筋笼的下端系上拽引绳,用人力操纵。在吊起的时候不能让钢筋笼下端在地面上拖拉。
  2.8 水下砼灌注
  砼浇灌采用龙门架配合砼导管完成,导管采用内置丝扣连接式,导管连接处用橡胶垫圈密封防水。导管安装前应检查每根导管的丝扣和密封圈是否完好,及有无砼浆粘在丝扣上,如果有砼浆粘在上面,就要用钢丝刷刷净后再安装,安装时应用搬手卡紧,以防假接,在砼灌注过程中脱掉。导管在第一次使用时,应在地面先作水密封试验,压力为0.6~1.0MPa。导管在砼浇注前先在地面上将每根导管拼装成两节,用吊机直接吊入槽中砼导管口,再将两节导管连接起来,导管下口距离槽底30~50cm,导管上口接上方形漏斗。
  砼浇注中砼面上升速度控制在3~4m/h,保持砼连续均匀下料,导管下口在混凝土内埋置深度控制在2~4.0m,在整个浇筑过程,端头井控制在7~9h之间。标准段浇筑时间控制在6~7h之间,并随时观察、测量砼面标高和导管的埋深,严格防止将导管口提出砼面。并且通过测量掌握砼面上升情况、导管埋入深度和浇筑量,防止造成泥浆涌入导管。当混凝土浇捣到地下连续墙顶部附近时,导管内混凝土不易流出,这样,一方面要降低浇筑速度,另一方面可将导管的最小埋入深度减为1.5m左右,若混凝土还是浇捣不下去,可以把导管上下抽动,但上下抽动范围不能超过30cm。
  3 质量及验收标准
  3.1检测项目
  (1)钢筋笼制作的长、宽、高和钢筋间距、焊接、预埋件位置及钢筋笼吊装、入槽深度及位置。
  (2)泥浆配制及循环泥浆和废弃泥浆的处理。
  (3)槽段成槽后的宽、深和垂直度及清底和接头壁清刷。
  (4)混凝土配合比、坍落度、导管布置及混凝土灌注。
  3.2 质量标准
  (1)混凝土抗压强度和抗渗压力应符合设计要求,墙面无露筋、露石和夹泥现象。
  (2)连续墙钢筋笼制作允许偏差应符合表1的要求。
  (3)墙体结构允许偏差应符合表2的要求。
  表1 钢筋笼制作允许偏差
  表2 地下连续墙各部位允许偏差值表
  4 结语
  综上所述,该地铁施工根据相关的要求,结合实际施工情况,合理安排施工计划和工期,做好地下连续墙的施工管理和关键工序的质量控制,保证了整个工程建设工期的实现,通过将整个车站分成三个工区同时建设,使建设目标能够实现,工程质量得到提高,创造了更多的经济和社会效益。
  参考文献:
  [1] 陕中华.浅谈城市地下空间开发和施工新技术[J].科技资讯,2013(23):42.
  [2] 于峰.地下连续墙在深基坑围护中应用探析[J].工程与建设,2014(1):88-90.
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