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【摘 要】结合兰州轨道交通1号线奥世区间中间风井地连墙施工的工程实例,针对高水压、大粒径卵砾石地层地连墙施工重难点进行了分析,并提出了相应的解决措施并分别作了具体阐述,包括成槽垂直度、槽壁稳定性、长大玻璃纤维筋钢筋笼吊装、混凝土防绕流措施,地连墙接缝防渗措施等,以期指导今后同类工程施工。
【关键词】高水压;砂卵石地层;地下连续墙;施工重难点
一、工程概况
兰州轨道交通1号线一期工程奥体中心站~世纪大道站穿黄河盾构区间总长2133m,区间为“V”型坡,设3处联络通道。考虑行车、环控和防灾等专业的要求,本区间设置一座中间风井,中间风井位于区间最低点,兼顾联络通道和废水泵房。中间风井位于深安大桥NA匝道内,距离黄河河堤约95m。风井平面尺寸为33.4×20.4m(含围护结构厚度,长×宽),风井开挖深度45.5m。风井围护结构采用1.2m厚钢筋混凝土地下连续墙,墙体嵌固深度15.0(深度60.5m)。中间风井与区间的平面和纵断面位置关系分别见图1和图2。
中间风井基坑外侧设置一圈0.8m厚的素混凝土地连墙,地连墙深度为53m,为中间风井盾构进出洞端头加固注浆的止水帷幕,兼做中间风井基坑开挖过程中,钢筋混凝土地连墙止水帷幕的补强措施。1.2m厚的钢筋混凝土地连墙按设计划分为两种幅宽形式:第一种(A-1)为矩形结构,幅宽4m,共22幅;第二种(A-2)为L型结构,幅宽3.7m,共4幅;相邻墙幅之间采用I字钢接头。素混凝土地连墙设计幅宽为6m。1.2m厚钢筋混凝土地连墙槽段划分见下图3。
二、工程地质水文情况
2.1工程地质情况
根据地勘报告,场地自上而下分别为第四系全新统杂填土(Q4)、黄土状土、中砂、2-10卵石,第四系下更新统的3-11卵石。
3-11卵石层内,局部夹有薄层或透镜状砂层,该层粒径大于200mm的漂石、粒径大于20mm的卵石平均含量占64.53%,一般粒径20mm-60mm,漂石含量较少,最大粒径500mm,中粗砂填充。卵石母岩成分以花岗岩、石英岩为主,石英含量平均值约86.92%。卵石饱和轴抗压强度为36MPa-80 MPa,以坚硬岩和微风化岩居多。
2-10卵石层胶结均较差,3-11卵石层上部存在一层胶结层,厚度30cm-60cm,局部可达3m。
上部胶结程度较好,下部较差,胶结以泥质胶结为主,钙质胶结次之。胶结较好段半成岩状,开挖困难;胶结较差段呈密实状态,开挖后可短时间形成直壁。
根据现场试验,胶结卵石层干燥状态平均抗压强度为15.8MPa,饱和平均抗压强度为5.28 MPa。如下图4所示。
2.2水文地质情况
地下水主要赋存于2-10和3-11卵石层,属断陷盆地松散岩类孔隙潜水,地下水均补给黄河水。风井处的地下水位高程为1522.12m~1522.79m,水位埋深为8.40m。
三、主要施工技术重难点
3.1地质条件差、成槽施工难度大
本工程所处黄河漫滩地区,地下水位高,所处地层上部为松散的杂填土,下部为卵砾石含量高达均为65%的地层,并伴有大的漂石。在2-10和3-11卵石层存在一个抗压强度达15.8MPa的胶结层,因此在此地层成槽施工难度较大。
3.2槽壁垂直度和稳定性的控制
地下连续墙施工时成槽困难,极有可能发生槽壁坍塌现象,导致抓头被埋的现象。确保地连墙施工时的槽壁稳定、垂直度控制和成槽质量是施工控制的是重点和难点。
3.3超长玻璃纤维筋钢筋笼整体吊装技术
地下连续墙深度60.5m,钢筋笼长度57.7m,最大重量达67t,中间风井为便于盾构机进出洞,在进出洞的位置使用玻璃纤维筋代替钢筋。玻璃纤维筋的整体刚度较小,玻璃纤维筋钢筋笼的整体吊装技术也是本工程的一个难点。
3.4混凝土的防扰流控制
由于地层中存在大的漂石,成槽过程中极易产生塌方,新浇筑的混凝土往往绕过工字钢接头与回填物等混合,形成“绕管混凝土”,一旦与工字钢板粘连,难以清除,既产生墙体夹泥造成渗漏水,又给相邻幅地连墙的施工带来了困难。混凝土的防扰流控制是施工的难点。
3.5接缝夹泥和墙体夹泥的控制
地连墙作为基坑开挖过程中的止水帷幕,如果接缝和墙体夹泥,后期基坑开挖过程中有很大的漏水漏泥风险,危及基坑安全。接缝和墙体夹泥的控制也是施工的控制的重点。
四、施工重难点的解决措施
4.1地质条件差、成槽施工难度大的解决措施
4.1.1导墙加固
地下连续墙导墙位于上部松散的杂填土层,为防止成槽过程中导向墙的塌孔和变形,设计对导墙宽3600mm,深6000mm范围内的土体采用地面PVC注浆的方法进行地层加固。
地下连续墙基地加固采用100mm的PVC管注浆加固,注浆孔的间距为1200*1200mm的梅花型布置。注浆浆液采用1:1水泥浆,确保加固后的土体有良好的连续性、均匀性和密实性,避免发生沉降。
4.1.2成槽设备选择
中间风井的地层以卵砾石地层为主,局部存在胶结层,胶结层的强度较高。根据地层特点,考虑卵石层抓斗受到的阻力大,成槽机需选用机械状态良好且功率足够的设备,液压抓斗要有足够的自重和抓裹力,项目部经多方比选选用国内较先进的金泰SG-60A成槽机进行施工。
4.1.3成槽设备改造
金泰SG-60A型成槽机,在出场时抓斗两侧加上副齿共计11个斗齿。根据现场地层情况,致密卵石层斗齿不易下抓,因此需改变斗齿的结构形式,将斗齿变窄,增加斗齿数量至13个,通过此项更改能明显提高成槽效率。
4.1.4成槽方法改变 由纯抓法改为钻抓法,即用一台280型号的旋挖钻机打设先导孔,配合抓斗成槽。旋挖钻机和抓斗可平行作业,先导孔施工不占用关键线路时间,先导孔施工减少地连墙抓斗抓土量同时可大幅提高地连墙的成槽效率,节约工期。
4.2槽壁垂直度和稳定性的控制措施
4.2.1槽壁垂直度的控制措施
成槽垂直度不仅关系到钢筋笼的吊放及整个地下连续墙工程的质量,而且影响超深地下连续墙的受力性能,对其后期的变形和位移也有不可忽视的影响。施工过程中主要采取如下措施进行控制:
①、液压抓斗成槽机的抓斗和成槽机是柔性连接的,抓斗的重力直接影响成槽的垂直度。设备选型过程中,选用金泰SG-60A型成槽机,抓斗的自重达28T,有利于成槽垂直度的控制。②、挖掘过程中精度的控制。成槽机驾驶员的操作水平是影响垂直度的关键性因素,为此应要求驾驶员严格执行成槽机操作要领,抓斗出入导墙口时轻放慢提,防止泥浆掀起波浪,影响导墙下面、后面的土层稳定。抓斗入槽、出槽要慢速、稳当,特别是刚开始成槽时,抓斗一定要保持垂直,并与导墙平行,成槽过程中悬吊抓斗的钢丝绳不能松弛,一定要使钢丝绳呈垂直张紧状态,这是保证挖槽垂直精度必须做好的关键动作。③、减少导向板与设计孔槽之间的间隙(将抓斗导向板宽度加宽至118cm),尽量保证施工导向的精度。根据安装在抓斗斗体上的纠偏板,随时将偏斜的情况反映到通过探头连线在驾驶室里的电脑上,驾驶员可根据电脑上四个方向动态偏斜情况启动液压抓斗上的液压推板进行动态的纠偏确保地连墙的垂直精度要求。如下图5所示。④、沿槽长方向进行掏挖。在间隔墙都挖到设计深度后,再沿槽长方向掏挖几斗,轻微摩擦几次,将抓斗挖单孔和隔墙时因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整,保证槽段横向有良好的直线性。
⑤、成槽过程中对槽壁垂直度有怀疑时,及时通过超声波侧壁仪进行检测。对检测出现的偏差及时进行纠偏。如图6所示。
4.2.2槽壁稳定性的控制措施
超深地下连续墙施工中经常发生槽壁坍塌事故,因此,槽壁稳定性的改善成为一个重要的技术问题。施工过程中主要采取如下措施进行控制:
①、槽壁内外的施工场地均采用钢筋混凝土进行场地硬化,同时导墙钢筋和场地硬化钢筋相互连接以增强导墙的稳定性,防止施工过程中的大型机械的集中荷载对槽壁稳定的影响。同时对埋深较浅的松散地层采取预先加固的措施。②、合理划分施工槽段和合理的施工工序安排,尽量减少槽孔的暴露时间。③、严格控制泥浆质量,认真检测泥浆的三项指标,同时施工过程中控制泥浆的液面高度(不得低于导墙下1m)和抓斗的入槽速率,防止液面起伏过大对槽壁的冲刷。④、钢筋笼下放过程中要垂直下放,避免钢筋笼对槽孔侧壁产生影响。
4.3超长玻璃纤维筋钢筋笼整体吊装技术
4.3.1合理的吊装方案
根据现场需要,吊装设备选用400T的履带吊作为主吊,260T的履带吊作为副吊。每幅钢筋笼采用24点起吊法起吊,其中主吊12点,副吊12点。主副吊均采用2组滑轮进行起吊。采取整体吊装、整体回直、一次入槽的施工方法。如图7所示。
4.3.2玻璃纤维筋笼体的加固
玻璃纤维筋的主筋与构造筋、架立筋均采用14#铁丝绑扎牢固。Ф32玻璃纤维筋主筋和Ф32钢筋连接型式为搭接,搭接长度为1.5m,通过相同型号的钢丝绳卡扣固定,每个搭接断面上钢丝绳卡扣不少于3个,确保连接的强度能满足设计要求和钢筋笼吊装过程中受力要求。
玻璃纤维筋笼体属于柔性结构,在起吊之前必须对其进行加固,加固使用材料为Ф48的钢管和Ф32的钢筋,纵向桁架间距为1.5m,每幅钢筋笼设置4榀纵向桁架。横向桁架间距为3.0m,竖向设相应的支撑管和剪刀撑,确保加固后笼体刚度满足吊装需要。
在玻璃纤维筋钢筋笼上缘设置吊点钢板,吊点钢板与玻璃纤维筋主筋之间采用Ф32钢筋连接,Ф32钢筋与钢板之间采用双面搭接焊接,搭接焊接长度为10 cm;按玻璃纤维筋厂家提供的使用说明,Ф32钢筋与玻璃纤维筋之间采用3个钢丝绳卡绑扎搭接。加固的钢管和钢筋在吊装下放过程中逐步拆除。
玻璃纤维筋笼体起吊过程中最大风险为在起吊过程中部分玻璃纤维筋发生受力不均而折断,在起吊过程中若发生折断现象,立即采用富余玻璃纤维筋根据折断长度进行搭接加固,然后进行下设。
4.4混凝土防扰流控制措施
为了保证二期槽孔的顺利施工,必须要尽量减少一期槽孔浇筑的混凝土进入工字钢背面凹槽,如果工字钢板与混凝土粘连,就会很难清除,从而造成防渗难度增大,也对周边地连墙施工带来了一定的困难。混凝土的绕流路径有两种方式,一种路径为工字钢底部与槽底的空隙,另一种路径为工字钢与地墙两侧槽壁的间隙。针对不同的绕流路径,制定不同的防绕流措施,采取以下几个措施:
①、将工字钢两侧翼板及工字钢腹板延长50cm(原设计工字钢长度距离孔底50cm),并根据槽孔实际验收深度在底部加焊3mm薄钢板,使工字钢下放入槽孔后自然与槽孔底紧贴,封堵住底部绕流通道。
②、为应对扰流的产生,在地连墙浇筑前,一般为在地连墙接头放入与地连墙等深接头箱,接头箱后回填,两者配合顶住接头钢板,防止扰流产生;超深地连墙施工过程中,出于接头箱拔除的可操作性考虑,接头箱无法放置与地连墙等深,在该工程中采取放置在35 m深度,其余深度回填砂袋的方法。
工字钢接头外侧下部填注砂袋流程、措施:a.采用中号或小号、普通的尼龙编织袋,装满容量30%~50%的砂土,以使砂袋具有一定的变形能力;b.砂袋填充物确保砂袋具有较好的流动性和密实性;c.第一次填注20包~50包,用测绳测量砂袋上升高度,若符合计算高度,则每次可以逐步增加填注量。以控制每次填注上升高度为2m~3m为宜;d.每填注2m~3m,就用自制6t~8t方形接头箱压实4次~6次,以控制每次压实50cm~80cm;e.砂袋应有序的逐层填注,切忌乱抛乱扔。砂袋填注全过程应有专职技术人员监督并记录备案。 ③、钢筋笼I字钢接头的宽度为1130mm,比地连墙设计槽宽少70mm。制作钢筋笼时,在工字钢外侧上焊接小的方管,使方管与地连墙槽壁紧贴,阻断混凝土的扰流通道。
④、施工过程中在地层中含有大漂石,漂石和大块卵石层局部塌孔严重,进行混凝土浇筑时,极易发生较大混凝土绕流。
如发生绕流混凝土,则采取以下措施:a.保证接头箱能顺利起拔,增加顶拔接头箱频率,减少每次顶拔的高度,使接头处混凝土面始终和接头箱保持脱离状态,确保接头箱能安全起拔。b.对于绕灌混凝土处理:当接头箱全部拔出后,在绕灌混凝土强度不高的时候,马上采用液压抓斗,对绕灌混凝土彻底清除,然后采用优质粘土暂时回填,确保相邻槽段能正常开挖。
4.5防止接缝夹泥和墙体夹泥的控制措施
总结了近年来基坑工程施工经验,发现在以往基坑开挖过程中,可查明的地连墙缺陷主要是接缝间出现正常夹泥,夹泥原因为刷壁不到位、先施幅地连墙产生扰流混凝土等,产生的结果是在地连墙内侧出现阴渗和小渗漏。地连墙作为基坑开挖过程中的止水帷幕,如果接缝和墙体夹泥,后期基坑开挖过程中有很大的漏水漏泥风险,危及基坑安全。施工过程中主要采取如下措施进行控制:
①、做好清孔换浆工作,保证混凝土浇注前的泥浆性能指标符合要求;
②、严格控制刷壁质量,Ⅱ期槽施工时做好对Ⅰ期槽孔侧壁的泥皮清除工作,避免出现接缝夹泥。
③、加快钢筋笼的吊装、下放和连接,减小混凝土灌注前孔底淤积和侧壁泥皮形成。
④、控制首次混凝土灌注的量和质量,保证一次淹没导管;控制两导管浇注混凝土面的高差,避免出现墙体夹泥现象;
⑤、每个工字钢接头内的相接幅墙钢筋笼上预埋两根Ф48的注浆管,长度与地连墙等长,待地连墙施工完成后,采用超细水泥,进行接缝止水注浆。
五、结束语
本工程地下连续墙成槽施工过程中,遇到了漂石层的塌孔、工字钢内绕流混凝土的处理、泥浆大面积突然损失、局部槽幅的塌孔和墙体垂直度的纠偏的处理等一系列技术问题,结合本项目高水压卵砾石地层地下连续墙的施工经验,对于地连墙工字钢接头方式的防绕流措施,槽壁垂直度和稳定性的控制,超长玻璃纤维筋钢筋笼的吊装技术和地连墙接缝处理的控制技术,通过在施工中不断改进和及时调整施工措施,工程项目得以顺利完成。通过本文的介绍,希望能对类似项目起到一定的借鉴和帮助作用。
参阅文献:
1、北京地区砂卵石地层超深地下连续墙的设计与施工 贺善宁 隧道建设 2007年8月
2、浅谈富水园砾地层中地下连续墙施工技术 刘振华 铁道建筑技术 2014(增1)
【关键词】高水压;砂卵石地层;地下连续墙;施工重难点
一、工程概况
兰州轨道交通1号线一期工程奥体中心站~世纪大道站穿黄河盾构区间总长2133m,区间为“V”型坡,设3处联络通道。考虑行车、环控和防灾等专业的要求,本区间设置一座中间风井,中间风井位于区间最低点,兼顾联络通道和废水泵房。中间风井位于深安大桥NA匝道内,距离黄河河堤约95m。风井平面尺寸为33.4×20.4m(含围护结构厚度,长×宽),风井开挖深度45.5m。风井围护结构采用1.2m厚钢筋混凝土地下连续墙,墙体嵌固深度15.0(深度60.5m)。中间风井与区间的平面和纵断面位置关系分别见图1和图2。
中间风井基坑外侧设置一圈0.8m厚的素混凝土地连墙,地连墙深度为53m,为中间风井盾构进出洞端头加固注浆的止水帷幕,兼做中间风井基坑开挖过程中,钢筋混凝土地连墙止水帷幕的补强措施。1.2m厚的钢筋混凝土地连墙按设计划分为两种幅宽形式:第一种(A-1)为矩形结构,幅宽4m,共22幅;第二种(A-2)为L型结构,幅宽3.7m,共4幅;相邻墙幅之间采用I字钢接头。素混凝土地连墙设计幅宽为6m。1.2m厚钢筋混凝土地连墙槽段划分见下图3。
二、工程地质水文情况
2.1工程地质情况
根据地勘报告,场地自上而下分别为第四系全新统杂填土(Q4)、黄土状土、中砂、2-10卵石,第四系下更新统的3-11卵石。
3-11卵石层内,局部夹有薄层或透镜状砂层,该层粒径大于200mm的漂石、粒径大于20mm的卵石平均含量占64.53%,一般粒径20mm-60mm,漂石含量较少,最大粒径500mm,中粗砂填充。卵石母岩成分以花岗岩、石英岩为主,石英含量平均值约86.92%。卵石饱和轴抗压强度为36MPa-80 MPa,以坚硬岩和微风化岩居多。
2-10卵石层胶结均较差,3-11卵石层上部存在一层胶结层,厚度30cm-60cm,局部可达3m。
上部胶结程度较好,下部较差,胶结以泥质胶结为主,钙质胶结次之。胶结较好段半成岩状,开挖困难;胶结较差段呈密实状态,开挖后可短时间形成直壁。
根据现场试验,胶结卵石层干燥状态平均抗压强度为15.8MPa,饱和平均抗压强度为5.28 MPa。如下图4所示。
2.2水文地质情况
地下水主要赋存于2-10和3-11卵石层,属断陷盆地松散岩类孔隙潜水,地下水均补给黄河水。风井处的地下水位高程为1522.12m~1522.79m,水位埋深为8.40m。
三、主要施工技术重难点
3.1地质条件差、成槽施工难度大
本工程所处黄河漫滩地区,地下水位高,所处地层上部为松散的杂填土,下部为卵砾石含量高达均为65%的地层,并伴有大的漂石。在2-10和3-11卵石层存在一个抗压强度达15.8MPa的胶结层,因此在此地层成槽施工难度较大。
3.2槽壁垂直度和稳定性的控制
地下连续墙施工时成槽困难,极有可能发生槽壁坍塌现象,导致抓头被埋的现象。确保地连墙施工时的槽壁稳定、垂直度控制和成槽质量是施工控制的是重点和难点。
3.3超长玻璃纤维筋钢筋笼整体吊装技术
地下连续墙深度60.5m,钢筋笼长度57.7m,最大重量达67t,中间风井为便于盾构机进出洞,在进出洞的位置使用玻璃纤维筋代替钢筋。玻璃纤维筋的整体刚度较小,玻璃纤维筋钢筋笼的整体吊装技术也是本工程的一个难点。
3.4混凝土的防扰流控制
由于地层中存在大的漂石,成槽过程中极易产生塌方,新浇筑的混凝土往往绕过工字钢接头与回填物等混合,形成“绕管混凝土”,一旦与工字钢板粘连,难以清除,既产生墙体夹泥造成渗漏水,又给相邻幅地连墙的施工带来了困难。混凝土的防扰流控制是施工的难点。
3.5接缝夹泥和墙体夹泥的控制
地连墙作为基坑开挖过程中的止水帷幕,如果接缝和墙体夹泥,后期基坑开挖过程中有很大的漏水漏泥风险,危及基坑安全。接缝和墙体夹泥的控制也是施工的控制的重点。
四、施工重难点的解决措施
4.1地质条件差、成槽施工难度大的解决措施
4.1.1导墙加固
地下连续墙导墙位于上部松散的杂填土层,为防止成槽过程中导向墙的塌孔和变形,设计对导墙宽3600mm,深6000mm范围内的土体采用地面PVC注浆的方法进行地层加固。
地下连续墙基地加固采用100mm的PVC管注浆加固,注浆孔的间距为1200*1200mm的梅花型布置。注浆浆液采用1:1水泥浆,确保加固后的土体有良好的连续性、均匀性和密实性,避免发生沉降。
4.1.2成槽设备选择
中间风井的地层以卵砾石地层为主,局部存在胶结层,胶结层的强度较高。根据地层特点,考虑卵石层抓斗受到的阻力大,成槽机需选用机械状态良好且功率足够的设备,液压抓斗要有足够的自重和抓裹力,项目部经多方比选选用国内较先进的金泰SG-60A成槽机进行施工。
4.1.3成槽设备改造
金泰SG-60A型成槽机,在出场时抓斗两侧加上副齿共计11个斗齿。根据现场地层情况,致密卵石层斗齿不易下抓,因此需改变斗齿的结构形式,将斗齿变窄,增加斗齿数量至13个,通过此项更改能明显提高成槽效率。
4.1.4成槽方法改变 由纯抓法改为钻抓法,即用一台280型号的旋挖钻机打设先导孔,配合抓斗成槽。旋挖钻机和抓斗可平行作业,先导孔施工不占用关键线路时间,先导孔施工减少地连墙抓斗抓土量同时可大幅提高地连墙的成槽效率,节约工期。
4.2槽壁垂直度和稳定性的控制措施
4.2.1槽壁垂直度的控制措施
成槽垂直度不仅关系到钢筋笼的吊放及整个地下连续墙工程的质量,而且影响超深地下连续墙的受力性能,对其后期的变形和位移也有不可忽视的影响。施工过程中主要采取如下措施进行控制:
①、液压抓斗成槽机的抓斗和成槽机是柔性连接的,抓斗的重力直接影响成槽的垂直度。设备选型过程中,选用金泰SG-60A型成槽机,抓斗的自重达28T,有利于成槽垂直度的控制。②、挖掘过程中精度的控制。成槽机驾驶员的操作水平是影响垂直度的关键性因素,为此应要求驾驶员严格执行成槽机操作要领,抓斗出入导墙口时轻放慢提,防止泥浆掀起波浪,影响导墙下面、后面的土层稳定。抓斗入槽、出槽要慢速、稳当,特别是刚开始成槽时,抓斗一定要保持垂直,并与导墙平行,成槽过程中悬吊抓斗的钢丝绳不能松弛,一定要使钢丝绳呈垂直张紧状态,这是保证挖槽垂直精度必须做好的关键动作。③、减少导向板与设计孔槽之间的间隙(将抓斗导向板宽度加宽至118cm),尽量保证施工导向的精度。根据安装在抓斗斗体上的纠偏板,随时将偏斜的情况反映到通过探头连线在驾驶室里的电脑上,驾驶员可根据电脑上四个方向动态偏斜情况启动液压抓斗上的液压推板进行动态的纠偏确保地连墙的垂直精度要求。如下图5所示。④、沿槽长方向进行掏挖。在间隔墙都挖到设计深度后,再沿槽长方向掏挖几斗,轻微摩擦几次,将抓斗挖单孔和隔墙时因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整,保证槽段横向有良好的直线性。
⑤、成槽过程中对槽壁垂直度有怀疑时,及时通过超声波侧壁仪进行检测。对检测出现的偏差及时进行纠偏。如图6所示。
4.2.2槽壁稳定性的控制措施
超深地下连续墙施工中经常发生槽壁坍塌事故,因此,槽壁稳定性的改善成为一个重要的技术问题。施工过程中主要采取如下措施进行控制:
①、槽壁内外的施工场地均采用钢筋混凝土进行场地硬化,同时导墙钢筋和场地硬化钢筋相互连接以增强导墙的稳定性,防止施工过程中的大型机械的集中荷载对槽壁稳定的影响。同时对埋深较浅的松散地层采取预先加固的措施。②、合理划分施工槽段和合理的施工工序安排,尽量减少槽孔的暴露时间。③、严格控制泥浆质量,认真检测泥浆的三项指标,同时施工过程中控制泥浆的液面高度(不得低于导墙下1m)和抓斗的入槽速率,防止液面起伏过大对槽壁的冲刷。④、钢筋笼下放过程中要垂直下放,避免钢筋笼对槽孔侧壁产生影响。
4.3超长玻璃纤维筋钢筋笼整体吊装技术
4.3.1合理的吊装方案
根据现场需要,吊装设备选用400T的履带吊作为主吊,260T的履带吊作为副吊。每幅钢筋笼采用24点起吊法起吊,其中主吊12点,副吊12点。主副吊均采用2组滑轮进行起吊。采取整体吊装、整体回直、一次入槽的施工方法。如图7所示。
4.3.2玻璃纤维筋笼体的加固
玻璃纤维筋的主筋与构造筋、架立筋均采用14#铁丝绑扎牢固。Ф32玻璃纤维筋主筋和Ф32钢筋连接型式为搭接,搭接长度为1.5m,通过相同型号的钢丝绳卡扣固定,每个搭接断面上钢丝绳卡扣不少于3个,确保连接的强度能满足设计要求和钢筋笼吊装过程中受力要求。
玻璃纤维筋笼体属于柔性结构,在起吊之前必须对其进行加固,加固使用材料为Ф48的钢管和Ф32的钢筋,纵向桁架间距为1.5m,每幅钢筋笼设置4榀纵向桁架。横向桁架间距为3.0m,竖向设相应的支撑管和剪刀撑,确保加固后笼体刚度满足吊装需要。
在玻璃纤维筋钢筋笼上缘设置吊点钢板,吊点钢板与玻璃纤维筋主筋之间采用Ф32钢筋连接,Ф32钢筋与钢板之间采用双面搭接焊接,搭接焊接长度为10 cm;按玻璃纤维筋厂家提供的使用说明,Ф32钢筋与玻璃纤维筋之间采用3个钢丝绳卡绑扎搭接。加固的钢管和钢筋在吊装下放过程中逐步拆除。
玻璃纤维筋笼体起吊过程中最大风险为在起吊过程中部分玻璃纤维筋发生受力不均而折断,在起吊过程中若发生折断现象,立即采用富余玻璃纤维筋根据折断长度进行搭接加固,然后进行下设。
4.4混凝土防扰流控制措施
为了保证二期槽孔的顺利施工,必须要尽量减少一期槽孔浇筑的混凝土进入工字钢背面凹槽,如果工字钢板与混凝土粘连,就会很难清除,从而造成防渗难度增大,也对周边地连墙施工带来了一定的困难。混凝土的绕流路径有两种方式,一种路径为工字钢底部与槽底的空隙,另一种路径为工字钢与地墙两侧槽壁的间隙。针对不同的绕流路径,制定不同的防绕流措施,采取以下几个措施:
①、将工字钢两侧翼板及工字钢腹板延长50cm(原设计工字钢长度距离孔底50cm),并根据槽孔实际验收深度在底部加焊3mm薄钢板,使工字钢下放入槽孔后自然与槽孔底紧贴,封堵住底部绕流通道。
②、为应对扰流的产生,在地连墙浇筑前,一般为在地连墙接头放入与地连墙等深接头箱,接头箱后回填,两者配合顶住接头钢板,防止扰流产生;超深地连墙施工过程中,出于接头箱拔除的可操作性考虑,接头箱无法放置与地连墙等深,在该工程中采取放置在35 m深度,其余深度回填砂袋的方法。
工字钢接头外侧下部填注砂袋流程、措施:a.采用中号或小号、普通的尼龙编织袋,装满容量30%~50%的砂土,以使砂袋具有一定的变形能力;b.砂袋填充物确保砂袋具有较好的流动性和密实性;c.第一次填注20包~50包,用测绳测量砂袋上升高度,若符合计算高度,则每次可以逐步增加填注量。以控制每次填注上升高度为2m~3m为宜;d.每填注2m~3m,就用自制6t~8t方形接头箱压实4次~6次,以控制每次压实50cm~80cm;e.砂袋应有序的逐层填注,切忌乱抛乱扔。砂袋填注全过程应有专职技术人员监督并记录备案。 ③、钢筋笼I字钢接头的宽度为1130mm,比地连墙设计槽宽少70mm。制作钢筋笼时,在工字钢外侧上焊接小的方管,使方管与地连墙槽壁紧贴,阻断混凝土的扰流通道。
④、施工过程中在地层中含有大漂石,漂石和大块卵石层局部塌孔严重,进行混凝土浇筑时,极易发生较大混凝土绕流。
如发生绕流混凝土,则采取以下措施:a.保证接头箱能顺利起拔,增加顶拔接头箱频率,减少每次顶拔的高度,使接头处混凝土面始终和接头箱保持脱离状态,确保接头箱能安全起拔。b.对于绕灌混凝土处理:当接头箱全部拔出后,在绕灌混凝土强度不高的时候,马上采用液压抓斗,对绕灌混凝土彻底清除,然后采用优质粘土暂时回填,确保相邻槽段能正常开挖。
4.5防止接缝夹泥和墙体夹泥的控制措施
总结了近年来基坑工程施工经验,发现在以往基坑开挖过程中,可查明的地连墙缺陷主要是接缝间出现正常夹泥,夹泥原因为刷壁不到位、先施幅地连墙产生扰流混凝土等,产生的结果是在地连墙内侧出现阴渗和小渗漏。地连墙作为基坑开挖过程中的止水帷幕,如果接缝和墙体夹泥,后期基坑开挖过程中有很大的漏水漏泥风险,危及基坑安全。施工过程中主要采取如下措施进行控制:
①、做好清孔换浆工作,保证混凝土浇注前的泥浆性能指标符合要求;
②、严格控制刷壁质量,Ⅱ期槽施工时做好对Ⅰ期槽孔侧壁的泥皮清除工作,避免出现接缝夹泥。
③、加快钢筋笼的吊装、下放和连接,减小混凝土灌注前孔底淤积和侧壁泥皮形成。
④、控制首次混凝土灌注的量和质量,保证一次淹没导管;控制两导管浇注混凝土面的高差,避免出现墙体夹泥现象;
⑤、每个工字钢接头内的相接幅墙钢筋笼上预埋两根Ф48的注浆管,长度与地连墙等长,待地连墙施工完成后,采用超细水泥,进行接缝止水注浆。
五、结束语
本工程地下连续墙成槽施工过程中,遇到了漂石层的塌孔、工字钢内绕流混凝土的处理、泥浆大面积突然损失、局部槽幅的塌孔和墙体垂直度的纠偏的处理等一系列技术问题,结合本项目高水压卵砾石地层地下连续墙的施工经验,对于地连墙工字钢接头方式的防绕流措施,槽壁垂直度和稳定性的控制,超长玻璃纤维筋钢筋笼的吊装技术和地连墙接缝处理的控制技术,通过在施工中不断改进和及时调整施工措施,工程项目得以顺利完成。通过本文的介绍,希望能对类似项目起到一定的借鉴和帮助作用。
参阅文献:
1、北京地区砂卵石地层超深地下连续墙的设计与施工 贺善宁 隧道建设 2007年8月
2、浅谈富水园砾地层中地下连续墙施工技术 刘振华 铁道建筑技术 2014(增1)