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【摘 要】通过对地下连续墙施工工艺的分析, 重点研究了接头形式对地下连续墙质量的影响, 并结合实际施工情况, 针对深圳地铁福车区间明挖渡线段地下连续墙施工中由接头形式引起的常见问题, 提出了一些解决方法。
【关键词】地铁车站;地下连续墙;施工工艺;接头形式
近年来, 我国地铁建设发展迅速, 由于商业开发、交叉换乘等原因, 地铁车站也逐步从地下两层向地下多层发展, 导致超深基坑也不断涌现, 地下连续墙具有适合城市施工、墙体刚度大、防渗性能好等优点, 已成为深基坑支护工程设计的优先方案。地下连续墙就是利用各种成槽机械, 借助泥浆护壁, 在地下挖出窄而深的沟槽, 并在里面浇注适当的材料而形成一道具有防渗( 水) 、挡土和承重功能的连续的地下墙体。
本文首先介绍了深圳地铁福车区间明挖渡线段地下连续墙的施工工艺,在此基础上比较了不同接头形式对地下连续墙质量的影响, 最后针对本工程由于接头形式引起的连续墙施工问题提出了一些解决办法。
1、工程概况
福车区间明挖渡线,起于地铁2号线与3号线换乘站福田站(已投入运营),总长124.7m,呈东西方向,位于深圳广电大厦以南,深南大道以北。明挖段东端头设置一个轨排井(为两层结构,结构外边线宽19.54m,长31m),西端头设置盾构始发井(为两层结构,结构外边线宽20.36m,长15.6m),标准段宽15.58m(为一层结构),基坑深度19.2~20.95m,覆土厚度4~11.64m。
明挖渡线围护结构采用“地下连续墙+内支撑”的结构形式,地下连续墙厚0.8m,标准段和轨排井内支撑第一道横撑采用0.6m宽、0.8m高的钢筋砼支撑,其他三道支撑采用钢管支撑。盾构始发井则采用四道钢筋砼支撑。结构施工期间还将设立一道倒换撑,
地下连续墙嵌入结构底板的深度约为8.2m,在围护结构的阴角每处(共5处)均采用6根咬合的φ600双重管旋喷桩加固,加固范围从地面到连续墙底深度约为27.2m。
明挖渡线基坑内设置三道φ600双重管旋喷桩堵头墙,标准段布置两道,轨排井一道。盾构始发井、标准段和轨排井相接处均布置挡土墙,保证标准段土方回填时土方不会进入盾构始发井和轨排井的井口。轨排井与福田站既有结构相连,相接处布置一道挡土墙,挡土墙与明挖渡线围护结构通过预留钢筋相连,拐角处斜支撑架设在挡土墙与围护结构之间。
工程场地地质构造主要表现为从上至下地层主要包括第四系全新统人工堆积层(Q4ml),第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl),第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl),第四系残积层(Qel),燕山期粗粒花岗岩(γ53),构造岩(F)。地下水按赋存条件主要分为孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存在第四系素填土、砂层、残积层和全风化花岗岩中,砂层地下水略具承压性。基岩裂隙水主要赋存在花岗岩强风化层~中等风化层中,略具承压性。
2、地下连续墙工艺流程
地下连续墙工艺流程见图1:
图1:地下连续墙工艺流程图
3、地下连续墙施工组织
3.1导墙制作
导墙是控制地下连续墙各项指标的基准,它起着支护槽口土体,承受地面荷载和稳定泥浆液面的作用。对于地质情况比较好的地方,可以直接施作导墙,对于松散层可通过地表注浆进行地基加固及防渗堵漏。
3.2槽段划分
地下连续墙单元槽段的划分根据地质条件、钢筋网起吊能力、地下连续墙结构、混凝土灌注方法等条件确定。明挖渡线段连续墙共计57幅,其中标准幅52幅,分幅长度为3.5~6m,“L”形幅4幅,“Z”形幅1幅,在槽段划分时必须避免将接缝位置放在转角位。
3.3泥浆制作
泥浆制作泥浆是地下连续墙施工中深槽槽壁稳定的要害,必须根据地质、水文资料,采用膨润土、cmc、纯碱等原料,按一定比例配制而成。在地下连续墙成槽中,依靠槽壁内布满触变泥浆,并使泥浆液面保持高出地下水位0.5—1.0米。泥浆液柱压力作用在开挖槽段土壁上,除平衡土压力、水压力外,由于泥浆在槽壁内的压差作用,部分水渗入土層,从而在槽壁表面形成一层固体颗粒状的胶结物——泥皮。性能良好的泥浆失水量少,泥皮薄而密,具有较高的粘接力,这对于维护槽壁稳定,防止塌方起到很大的作用。
泥浆制作过程中应该注重以下几个问题:
3.3.1要按泥浆的使用状态及时进行泥浆指标的检验。
新拌制的泥浆不控制就不知拌制的泥浆能否满足成槽的要求;储存泥浆池的泥浆不检验,可能影响槽壁的稳定;沟槽内的泥浆不按挖槽过程中和挖槽完成后泥浆静止时间长短分别进行质量控制,会形成泥皮薄弱且抗渗性能差;挖槽过程中正在循环使用的泥浆不及时测定试验,泥浆质量恶化程度不清,不及时改善泥浆性能,槽壁挖掘进度和槽壁稳定性难以保证;浇筑混凝土置换出来的泥浆不进行全部质量控制试验,就无法判别泥浆应舍弃还是处理后重复使用。
3.3.2成本控制泥浆制作主要用三种原材料,膨润土、cmc、纯碱。其中膨润土最廉价,纯碱和cmc则非常昂贵。如何在保证质量的情况下节约成本,就成为一个要害问题。
要解决这个问题就要在条件答应的情况下,尽可能地多用膨润土。合格的泥浆有一定的指标要求,主要有粘度、ph值、含沙量、比重、泥皮厚度、失水量等。要达到指标的要求有很多种配置方法,但要找到最经济的配置方法是需要多次试验的。本工程根据地质条件在施工时选用彭润土来控制泥浆的各项指标,开挖后观察发现位于砂层和淤泥层的地段槽壁存在塌孔现象,在粘土、风化岩中几乎无塌孔现象。
3.3.3泥浆制作与工程整体的衔接问题泥浆制作工艺要求,新配制的泥浆应该在池中放置一天充分发酵后才可投入使用。旧泥浆也应该在成槽之前进行回收处理和利用。当工程进行得非常紧张的时候,一天一幅的进度对泥浆制作是一个严重的考验。 3.4开挖成槽
3.4.1、单元槽段的挖掘顺序
单元槽段的挖掘步骤如下:
①先挖槽段两端的单孔,或者采用挖好第一孔后,跳开一段距离再挖第二孔的方法,使两个单孔之间留下未被挖掘过的隔墙,这就能使抓斗在挖单孔时吃力均衡,可以有效地纠偏,保证成槽垂直度。
②先挖单孔,后挖隔墙。因为孔间隔墙的长度小于抓斗开斗长度,抓斗能套往隔墙挖掘,同样能使抓斗吃力均衡,有效地纠偏,保证成槽垂直度。
③沿槽长方向套挖
待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后,再沿槽长方向套挖几斗,把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。
④挖除槽底沉渣
在抓斗沿槽长方向套挖的同时,把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。
3.4.2、挖槽机操作要领
①抓斗出入导墙口要轻放慢提,防止泥浆掀起波浪,影响导墙下面、后面的土层稳定。
②在挖槽机具挖土时,悬吊机具的钢索不能松弛,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挖槽作业中,要时刻关注测斜仪器的动向,及时纠正垂直偏差。
④单元槽段成槽完毕和暂停作业时,即令挖槽机离开作业槽段。
3.4.3、挖槽土方外运
由于本工程地处市中心,不宜在白天外运土方,挖槽作业尽可能安排在夜间进行,一边挖槽出土,一边装车外运。
为了保证工期,使白天或雨天挖槽土方难以外运时也可以进行挖槽作业,工地上每一车站设置一个能容纳三个槽段挖槽土方的集土坑用于白天和雨天临时堆放挖槽湿土。
3.4.4、槽段检验
槽段检验内容:槽段的平面位置、槽段宽度、槽段的深度、槽段的壁面垂直度、槽段的端面垂直度。
槽段检验的工具及方法:
①槽段平面位置偏差检测:用测锤实测槽段两端的位置,两端实测位置线与该槽段分幅线之间的偏差即为槽段平面位置偏差。
②槽段宽度检测:采用超声波测井仪,任一检测宽度不得超出设计允许偏差0mm~50mm。
③槽段深度检测:采用超声波测井仪实测槽段左中右三个位置的槽底深度,三个位置的平均深度即为该槽段的深度,其深度不得超出100mm。
④槽段壁面垂直度检测:用超声波测井仪在槽段内左中右三个位置上分别扫描槽壁壁面,扫描记录中壁面最大凸出量或凹进量(以导墙面为扫描基准面)与槽段深度之比即为壁面垂直度,三个位置的平均值即为槽段壁面平均垂直度。
槽段垂直度的表示方法为:X/L。其中X为壁面最大凹凸量,L为槽段深度,其中X/L控制在1/300之内。
⑤槽段端面垂直度检测:同槽段壁面垂直度检测。
3.4.5、刷壁和清底换浆
①刷壁
由于槽壁施工时,老接头上经常附有一层泥皮,会影响槽壁接头质量,发生接头部分渗漏水。
刷壁方法主要采用强制式刷壁机,利用钢丝绳吊重锤作为导向使刷壁器在刷壁过程中能紧贴接头处,确保刷壁效果,另外在刷壁机内部设置斜肋板,在下放过程中,使泥浆对刷壁机的竖向力转换成一个水平分力,使刷壁机贴紧接头,反复几次,直到刷壁机上没有附着物,认为已将附着在接头上的泥皮清除。
②清底的方法
采用置换法清除槽底沉渣。
清底开始时间:在抓斗直接挖除槽底沉渣之后进行,进一步清除抓斗未能挖除的细小土渣。
清底方法:使用Dg100空气升液器,由起重机悬吊入槽,空气压缩机输送压缩空气,以泥浆反循环法吸除沉积在槽底部的土渣淤泥。清底开始时,令起重机悬吊空气升液器入槽,吊空气升液器的吸泥管不能一下子放到槽底深度,应先在离槽底1~2m处进行试挖或试吸,防止吸泥管的吸入口陷入土渣里堵塞吸泥管。
清底时,吸泥管都要由浅入深,使空气升液器的喇叭口在槽段全长范围内离槽底0.5m处上下左右移动,吸除槽底部土渣淤泥。
③换浆的方法
换浆是置换法清底作业的延续,当空气升液器在槽底部往复移动不再吸出土渣,实测槽底泥浆比重不大于1.15,槽底沉渣厚度不大于100mm时,即可停止移动空气升液器,开始补浆和置换槽底部不符合质量要求的泥浆。
清底泥浆是否合格,以取样试验为准,当槽内每递增5m深度及槽底处各取样点的泥浆采样试验数据都符合规定指标后,清底换浆才算合格。
在清底换浆全过程中,控制好吸浆量和补浆量的平衡,不能让泥浆溢出槽外或让浆面低到导墙顶面以下50cm。
4、地下连续墙施工常见问题及解决措施
4.1工字钢接头连续墙防水通病分析
影响工字钢接头地下连续墙止水效果主要受接头部位止水性和墙体自身质量两大因素影响,而接头部位止水性较差的主要原因包括腹腔内混凝土密实程度不够和混凝土的绕流、绕渗两方面因素。
接头部位止水效果好坏由接头部位混凝土密实程度决定,由于工字钢接头形式特别,在地下连续墙浇筑中混凝土砂浆随坑槽中的泥浆通过工字钢与坑槽之间的空隙绕流至下一幅连续墙的腹腔内,在下一幅混凝土端部形成松散的、抗渗能力较差的水泥钙化物,若不针对混凝土的绕流、绕渗现象制定专项措施,在连续墙成墙后接头部位成为抗渗性能的弱点,外部承压水极易沿墙身与工字钢接头间松散的混凝土缝隙渗透,更严重者会造成涌水涌沙现象,威胁深基坑开挖安全。
4.2加强工字钢接头地下连续墙止水性能措施
4.2.1加强接头部位刷壁
刷壁的作用在于将附着在工字钢表面的泥皮、沉渣以及绕流进入的混凝土砂浆清除干净,保证在灌注工序中,混凝土能够紧密接触工字钢表面,防止接触面上夹泥或产生空隙。因此刷壁是连续墙施工中的一个至关重要的环节,刷壁的好坏将直接影響到连续墙围护防水的效果。工字钢接头应采用偏心吊刷进行刷壁。 工字钢接头偏心吊刷施工:
(1)刷壁器采用偏心吊刷,以保证钢刷面与接头面紧密接触从达到清刷效果;
(2)后续槽段挖至设计标高后,用偏心吊刷清刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮,上下刷壁的次数应不少于10次,直到刷壁器的毛刷面上无泥为止,确保接头面的新老砼接合紧密。
4.2.2焊接止浆铁皮
在地下连续墻钢筋笼加工时,将钢筋笼的水平钢筋和H型钢有效连接,连接采用搭接焊,焊接长度不少于150mm。采用0.325mm厚渡锌钢板,宽度为600mm,焊接在H型钢上;由于钢板厚度较薄,直接焊接困难较大,采用φ8钢筋辅助焊接,焊点间距为300mm;另一端在钢筋笼加工时采用绑扎丝按照500mm的间距固定在钢筋笼上;在钢筋笼下放入槽时,将绑扎丝取下。该措施实施后,在混凝土浇筑过程中,随着混凝土面的不断升高,侧压力也不断升高,将原本附着在钢筋笼上的止浆铁皮向外扩张,直至贴近槽壁,这样就在H型钢翼缘板四个绕流通道形成了顽固的防线,从而有效的预防了混凝土绕流的发生。
但是止浆铁皮容易受到以下几点问题影响发生失效现象:
(1)止浆铁皮与H型钢焊接的焊接质量不能满足要求,容易引起该措施失效;
(2)槽幅两端头塌方该措施容易引起失效;
(3)混凝土面升高过快容易引起失效。
4.2.3工字钢腹腔内布设泡沫及砂包
在雌槽段浇筑混凝土之前,为防止混凝土从接头桩缝隙流入背后难以清刷的问题,必须采取措施,设计上一般曾采用在接头桩的背面贴上泡沫板的方式,实践证明此方式单独实施不可行,因为当贴有泡沫板的接头桩安装在槽段内时,泡沫板由于较大的浮力迅速与接头桩分离浮起。
为此,施工中采用了在雌槽段两侧接头桩背面坑槽内放入粒径3~5cm的石料至连续墙顶面,为保证工字钢腹腔面上的清洁,腹腔内采用250mm厚泡沫充分填满,利用碎石与泡沫之间的摩擦力抵消泡沫的浮力,保证泡沫不会上浮然后开始浇筑混凝土,浇筑完毕达一定强度后,用成槽机把石料取出,继续挖出雄槽段,这时用制作好的楔形接头刷洗刷接头桩的背面,每次时间不少于30分钟,上下往复洗刷不少于20次。刷完壁后(每刷一次)及时将刷壁器上的泥皮清洗干净,并检查钢丝状况,及时修补。
4.2.4工字钢外部焊接钢筋
作为防绕流、绕渗的措施之一,在工字钢板外侧加焊与连续墙关注深度等长钢筋或钢管并不是十分常见,钢筋或钢管直径大小可根据现场实际情况调整,一般来说临土侧焊接的钢筋或钢管直径大一些,可以有效起到阻隔混凝土中粗细骨料绕流至工字钢板腹腔的作用,但在一定程度上不能完全防止水泥浆的绕渗现象,应配合其他措施共同使用来进一步加强接头部位防水性能。
4.2.5加设止水旋喷桩
地下连续墙接头部位防水性能是影响连续墙防水性能的重要因素,加强接头部位的防水性能不光可以通过增加防绕流措施来实现,也可以通过例如增加接头部位止水旋喷桩等措施来进一步加强。在深基坑围护结构设计中,旋喷桩多为两排或多排出现,不仅可以在成排围护桩咬合部位用作止水帷幕,也可以成排林立作为止水隔断墙。在地下连续墙设计中,旋喷桩也可以在连续墙接头部位进一步加强连续墙防水性。
5、常见施工接头类型的比较
尽管施工接头并非是影响地下连续墙成败的唯一因素,却是最脆弱的一个环节,因而也是最容易发生事故的所在。常用的接头形式有接头管接头、钢筋混凝土预制桩接头、工字钢接头。接头管与钢筋混凝土预制桩接头属于柔性接头,具有抵抗剪力的作用,但传递应力效果差,抵抗弯距能力差,易出现渗漏水现象,两者都适用无需入岩的各种土层。工字钢接头属于刚性接头,能传递弯距、轴力和剪力,防水(渗)效果较好,但加工较复杂,精度要求高,成本较高。工字钢接头适用各种土层。
明挖渡线周边地质较好,基坑周边有重要建筑物,且位于深南大道旁,对地面沉降要求较高,因此选用工字钢接头,开挖后也未发现有较大的渗漏水现象,证明工字钢接头在明挖渡线段的使用中是非常成功的。
6、结束语
车站围护结构设计采用地下连续墙是最为理想的,连续墙的整体性好,防水效果佳,施工过程中应高度重视成槽垂直度、护壁泥浆、水下砼灌注、顶拔锁口管等施工质量,严格控制每一道施工工序的质量,确保围护结构的施工质量。
参考文献:
[1]丛蔼森.地下连续墙的设计施工与应用.北京:中国水利水电出版社,2002.
[2]王健.广东地区地下连续墙接头的研究.西部探矿工程,2005.
[3]阳芳.深基坑地下连续墙接头型式的选用.铁道勘测与设计,2006.
【关键词】地铁车站;地下连续墙;施工工艺;接头形式
近年来, 我国地铁建设发展迅速, 由于商业开发、交叉换乘等原因, 地铁车站也逐步从地下两层向地下多层发展, 导致超深基坑也不断涌现, 地下连续墙具有适合城市施工、墙体刚度大、防渗性能好等优点, 已成为深基坑支护工程设计的优先方案。地下连续墙就是利用各种成槽机械, 借助泥浆护壁, 在地下挖出窄而深的沟槽, 并在里面浇注适当的材料而形成一道具有防渗( 水) 、挡土和承重功能的连续的地下墙体。
本文首先介绍了深圳地铁福车区间明挖渡线段地下连续墙的施工工艺,在此基础上比较了不同接头形式对地下连续墙质量的影响, 最后针对本工程由于接头形式引起的连续墙施工问题提出了一些解决办法。
1、工程概况
福车区间明挖渡线,起于地铁2号线与3号线换乘站福田站(已投入运营),总长124.7m,呈东西方向,位于深圳广电大厦以南,深南大道以北。明挖段东端头设置一个轨排井(为两层结构,结构外边线宽19.54m,长31m),西端头设置盾构始发井(为两层结构,结构外边线宽20.36m,长15.6m),标准段宽15.58m(为一层结构),基坑深度19.2~20.95m,覆土厚度4~11.64m。
明挖渡线围护结构采用“地下连续墙+内支撑”的结构形式,地下连续墙厚0.8m,标准段和轨排井内支撑第一道横撑采用0.6m宽、0.8m高的钢筋砼支撑,其他三道支撑采用钢管支撑。盾构始发井则采用四道钢筋砼支撑。结构施工期间还将设立一道倒换撑,
地下连续墙嵌入结构底板的深度约为8.2m,在围护结构的阴角每处(共5处)均采用6根咬合的φ600双重管旋喷桩加固,加固范围从地面到连续墙底深度约为27.2m。
明挖渡线基坑内设置三道φ600双重管旋喷桩堵头墙,标准段布置两道,轨排井一道。盾构始发井、标准段和轨排井相接处均布置挡土墙,保证标准段土方回填时土方不会进入盾构始发井和轨排井的井口。轨排井与福田站既有结构相连,相接处布置一道挡土墙,挡土墙与明挖渡线围护结构通过预留钢筋相连,拐角处斜支撑架设在挡土墙与围护结构之间。
工程场地地质构造主要表现为从上至下地层主要包括第四系全新统人工堆积层(Q4ml),第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl),第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl),第四系残积层(Qel),燕山期粗粒花岗岩(γ53),构造岩(F)。地下水按赋存条件主要分为孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存在第四系素填土、砂层、残积层和全风化花岗岩中,砂层地下水略具承压性。基岩裂隙水主要赋存在花岗岩强风化层~中等风化层中,略具承压性。
2、地下连续墙工艺流程
地下连续墙工艺流程见图1:
图1:地下连续墙工艺流程图
3、地下连续墙施工组织
3.1导墙制作
导墙是控制地下连续墙各项指标的基准,它起着支护槽口土体,承受地面荷载和稳定泥浆液面的作用。对于地质情况比较好的地方,可以直接施作导墙,对于松散层可通过地表注浆进行地基加固及防渗堵漏。
3.2槽段划分
地下连续墙单元槽段的划分根据地质条件、钢筋网起吊能力、地下连续墙结构、混凝土灌注方法等条件确定。明挖渡线段连续墙共计57幅,其中标准幅52幅,分幅长度为3.5~6m,“L”形幅4幅,“Z”形幅1幅,在槽段划分时必须避免将接缝位置放在转角位。
3.3泥浆制作
泥浆制作泥浆是地下连续墙施工中深槽槽壁稳定的要害,必须根据地质、水文资料,采用膨润土、cmc、纯碱等原料,按一定比例配制而成。在地下连续墙成槽中,依靠槽壁内布满触变泥浆,并使泥浆液面保持高出地下水位0.5—1.0米。泥浆液柱压力作用在开挖槽段土壁上,除平衡土压力、水压力外,由于泥浆在槽壁内的压差作用,部分水渗入土層,从而在槽壁表面形成一层固体颗粒状的胶结物——泥皮。性能良好的泥浆失水量少,泥皮薄而密,具有较高的粘接力,这对于维护槽壁稳定,防止塌方起到很大的作用。
泥浆制作过程中应该注重以下几个问题:
3.3.1要按泥浆的使用状态及时进行泥浆指标的检验。
新拌制的泥浆不控制就不知拌制的泥浆能否满足成槽的要求;储存泥浆池的泥浆不检验,可能影响槽壁的稳定;沟槽内的泥浆不按挖槽过程中和挖槽完成后泥浆静止时间长短分别进行质量控制,会形成泥皮薄弱且抗渗性能差;挖槽过程中正在循环使用的泥浆不及时测定试验,泥浆质量恶化程度不清,不及时改善泥浆性能,槽壁挖掘进度和槽壁稳定性难以保证;浇筑混凝土置换出来的泥浆不进行全部质量控制试验,就无法判别泥浆应舍弃还是处理后重复使用。
3.3.2成本控制泥浆制作主要用三种原材料,膨润土、cmc、纯碱。其中膨润土最廉价,纯碱和cmc则非常昂贵。如何在保证质量的情况下节约成本,就成为一个要害问题。
要解决这个问题就要在条件答应的情况下,尽可能地多用膨润土。合格的泥浆有一定的指标要求,主要有粘度、ph值、含沙量、比重、泥皮厚度、失水量等。要达到指标的要求有很多种配置方法,但要找到最经济的配置方法是需要多次试验的。本工程根据地质条件在施工时选用彭润土来控制泥浆的各项指标,开挖后观察发现位于砂层和淤泥层的地段槽壁存在塌孔现象,在粘土、风化岩中几乎无塌孔现象。
3.3.3泥浆制作与工程整体的衔接问题泥浆制作工艺要求,新配制的泥浆应该在池中放置一天充分发酵后才可投入使用。旧泥浆也应该在成槽之前进行回收处理和利用。当工程进行得非常紧张的时候,一天一幅的进度对泥浆制作是一个严重的考验。 3.4开挖成槽
3.4.1、单元槽段的挖掘顺序
单元槽段的挖掘步骤如下:
①先挖槽段两端的单孔,或者采用挖好第一孔后,跳开一段距离再挖第二孔的方法,使两个单孔之间留下未被挖掘过的隔墙,这就能使抓斗在挖单孔时吃力均衡,可以有效地纠偏,保证成槽垂直度。
②先挖单孔,后挖隔墙。因为孔间隔墙的长度小于抓斗开斗长度,抓斗能套往隔墙挖掘,同样能使抓斗吃力均衡,有效地纠偏,保证成槽垂直度。
③沿槽长方向套挖
待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后,再沿槽长方向套挖几斗,把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。
④挖除槽底沉渣
在抓斗沿槽长方向套挖的同时,把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。
3.4.2、挖槽机操作要领
①抓斗出入导墙口要轻放慢提,防止泥浆掀起波浪,影响导墙下面、后面的土层稳定。
②在挖槽机具挖土时,悬吊机具的钢索不能松弛,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挖槽作业中,要时刻关注测斜仪器的动向,及时纠正垂直偏差。
④单元槽段成槽完毕和暂停作业时,即令挖槽机离开作业槽段。
3.4.3、挖槽土方外运
由于本工程地处市中心,不宜在白天外运土方,挖槽作业尽可能安排在夜间进行,一边挖槽出土,一边装车外运。
为了保证工期,使白天或雨天挖槽土方难以外运时也可以进行挖槽作业,工地上每一车站设置一个能容纳三个槽段挖槽土方的集土坑用于白天和雨天临时堆放挖槽湿土。
3.4.4、槽段检验
槽段检验内容:槽段的平面位置、槽段宽度、槽段的深度、槽段的壁面垂直度、槽段的端面垂直度。
槽段检验的工具及方法:
①槽段平面位置偏差检测:用测锤实测槽段两端的位置,两端实测位置线与该槽段分幅线之间的偏差即为槽段平面位置偏差。
②槽段宽度检测:采用超声波测井仪,任一检测宽度不得超出设计允许偏差0mm~50mm。
③槽段深度检测:采用超声波测井仪实测槽段左中右三个位置的槽底深度,三个位置的平均深度即为该槽段的深度,其深度不得超出100mm。
④槽段壁面垂直度检测:用超声波测井仪在槽段内左中右三个位置上分别扫描槽壁壁面,扫描记录中壁面最大凸出量或凹进量(以导墙面为扫描基准面)与槽段深度之比即为壁面垂直度,三个位置的平均值即为槽段壁面平均垂直度。
槽段垂直度的表示方法为:X/L。其中X为壁面最大凹凸量,L为槽段深度,其中X/L控制在1/300之内。
⑤槽段端面垂直度检测:同槽段壁面垂直度检测。
3.4.5、刷壁和清底换浆
①刷壁
由于槽壁施工时,老接头上经常附有一层泥皮,会影响槽壁接头质量,发生接头部分渗漏水。
刷壁方法主要采用强制式刷壁机,利用钢丝绳吊重锤作为导向使刷壁器在刷壁过程中能紧贴接头处,确保刷壁效果,另外在刷壁机内部设置斜肋板,在下放过程中,使泥浆对刷壁机的竖向力转换成一个水平分力,使刷壁机贴紧接头,反复几次,直到刷壁机上没有附着物,认为已将附着在接头上的泥皮清除。
②清底的方法
采用置换法清除槽底沉渣。
清底开始时间:在抓斗直接挖除槽底沉渣之后进行,进一步清除抓斗未能挖除的细小土渣。
清底方法:使用Dg100空气升液器,由起重机悬吊入槽,空气压缩机输送压缩空气,以泥浆反循环法吸除沉积在槽底部的土渣淤泥。清底开始时,令起重机悬吊空气升液器入槽,吊空气升液器的吸泥管不能一下子放到槽底深度,应先在离槽底1~2m处进行试挖或试吸,防止吸泥管的吸入口陷入土渣里堵塞吸泥管。
清底时,吸泥管都要由浅入深,使空气升液器的喇叭口在槽段全长范围内离槽底0.5m处上下左右移动,吸除槽底部土渣淤泥。
③换浆的方法
换浆是置换法清底作业的延续,当空气升液器在槽底部往复移动不再吸出土渣,实测槽底泥浆比重不大于1.15,槽底沉渣厚度不大于100mm时,即可停止移动空气升液器,开始补浆和置换槽底部不符合质量要求的泥浆。
清底泥浆是否合格,以取样试验为准,当槽内每递增5m深度及槽底处各取样点的泥浆采样试验数据都符合规定指标后,清底换浆才算合格。
在清底换浆全过程中,控制好吸浆量和补浆量的平衡,不能让泥浆溢出槽外或让浆面低到导墙顶面以下50cm。
4、地下连续墙施工常见问题及解决措施
4.1工字钢接头连续墙防水通病分析
影响工字钢接头地下连续墙止水效果主要受接头部位止水性和墙体自身质量两大因素影响,而接头部位止水性较差的主要原因包括腹腔内混凝土密实程度不够和混凝土的绕流、绕渗两方面因素。
接头部位止水效果好坏由接头部位混凝土密实程度决定,由于工字钢接头形式特别,在地下连续墙浇筑中混凝土砂浆随坑槽中的泥浆通过工字钢与坑槽之间的空隙绕流至下一幅连续墙的腹腔内,在下一幅混凝土端部形成松散的、抗渗能力较差的水泥钙化物,若不针对混凝土的绕流、绕渗现象制定专项措施,在连续墙成墙后接头部位成为抗渗性能的弱点,外部承压水极易沿墙身与工字钢接头间松散的混凝土缝隙渗透,更严重者会造成涌水涌沙现象,威胁深基坑开挖安全。
4.2加强工字钢接头地下连续墙止水性能措施
4.2.1加强接头部位刷壁
刷壁的作用在于将附着在工字钢表面的泥皮、沉渣以及绕流进入的混凝土砂浆清除干净,保证在灌注工序中,混凝土能够紧密接触工字钢表面,防止接触面上夹泥或产生空隙。因此刷壁是连续墙施工中的一个至关重要的环节,刷壁的好坏将直接影響到连续墙围护防水的效果。工字钢接头应采用偏心吊刷进行刷壁。 工字钢接头偏心吊刷施工:
(1)刷壁器采用偏心吊刷,以保证钢刷面与接头面紧密接触从达到清刷效果;
(2)后续槽段挖至设计标高后,用偏心吊刷清刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮,上下刷壁的次数应不少于10次,直到刷壁器的毛刷面上无泥为止,确保接头面的新老砼接合紧密。
4.2.2焊接止浆铁皮
在地下连续墻钢筋笼加工时,将钢筋笼的水平钢筋和H型钢有效连接,连接采用搭接焊,焊接长度不少于150mm。采用0.325mm厚渡锌钢板,宽度为600mm,焊接在H型钢上;由于钢板厚度较薄,直接焊接困难较大,采用φ8钢筋辅助焊接,焊点间距为300mm;另一端在钢筋笼加工时采用绑扎丝按照500mm的间距固定在钢筋笼上;在钢筋笼下放入槽时,将绑扎丝取下。该措施实施后,在混凝土浇筑过程中,随着混凝土面的不断升高,侧压力也不断升高,将原本附着在钢筋笼上的止浆铁皮向外扩张,直至贴近槽壁,这样就在H型钢翼缘板四个绕流通道形成了顽固的防线,从而有效的预防了混凝土绕流的发生。
但是止浆铁皮容易受到以下几点问题影响发生失效现象:
(1)止浆铁皮与H型钢焊接的焊接质量不能满足要求,容易引起该措施失效;
(2)槽幅两端头塌方该措施容易引起失效;
(3)混凝土面升高过快容易引起失效。
4.2.3工字钢腹腔内布设泡沫及砂包
在雌槽段浇筑混凝土之前,为防止混凝土从接头桩缝隙流入背后难以清刷的问题,必须采取措施,设计上一般曾采用在接头桩的背面贴上泡沫板的方式,实践证明此方式单独实施不可行,因为当贴有泡沫板的接头桩安装在槽段内时,泡沫板由于较大的浮力迅速与接头桩分离浮起。
为此,施工中采用了在雌槽段两侧接头桩背面坑槽内放入粒径3~5cm的石料至连续墙顶面,为保证工字钢腹腔面上的清洁,腹腔内采用250mm厚泡沫充分填满,利用碎石与泡沫之间的摩擦力抵消泡沫的浮力,保证泡沫不会上浮然后开始浇筑混凝土,浇筑完毕达一定强度后,用成槽机把石料取出,继续挖出雄槽段,这时用制作好的楔形接头刷洗刷接头桩的背面,每次时间不少于30分钟,上下往复洗刷不少于20次。刷完壁后(每刷一次)及时将刷壁器上的泥皮清洗干净,并检查钢丝状况,及时修补。
4.2.4工字钢外部焊接钢筋
作为防绕流、绕渗的措施之一,在工字钢板外侧加焊与连续墙关注深度等长钢筋或钢管并不是十分常见,钢筋或钢管直径大小可根据现场实际情况调整,一般来说临土侧焊接的钢筋或钢管直径大一些,可以有效起到阻隔混凝土中粗细骨料绕流至工字钢板腹腔的作用,但在一定程度上不能完全防止水泥浆的绕渗现象,应配合其他措施共同使用来进一步加强接头部位防水性能。
4.2.5加设止水旋喷桩
地下连续墙接头部位防水性能是影响连续墙防水性能的重要因素,加强接头部位的防水性能不光可以通过增加防绕流措施来实现,也可以通过例如增加接头部位止水旋喷桩等措施来进一步加强。在深基坑围护结构设计中,旋喷桩多为两排或多排出现,不仅可以在成排围护桩咬合部位用作止水帷幕,也可以成排林立作为止水隔断墙。在地下连续墙设计中,旋喷桩也可以在连续墙接头部位进一步加强连续墙防水性。
5、常见施工接头类型的比较
尽管施工接头并非是影响地下连续墙成败的唯一因素,却是最脆弱的一个环节,因而也是最容易发生事故的所在。常用的接头形式有接头管接头、钢筋混凝土预制桩接头、工字钢接头。接头管与钢筋混凝土预制桩接头属于柔性接头,具有抵抗剪力的作用,但传递应力效果差,抵抗弯距能力差,易出现渗漏水现象,两者都适用无需入岩的各种土层。工字钢接头属于刚性接头,能传递弯距、轴力和剪力,防水(渗)效果较好,但加工较复杂,精度要求高,成本较高。工字钢接头适用各种土层。
明挖渡线周边地质较好,基坑周边有重要建筑物,且位于深南大道旁,对地面沉降要求较高,因此选用工字钢接头,开挖后也未发现有较大的渗漏水现象,证明工字钢接头在明挖渡线段的使用中是非常成功的。
6、结束语
车站围护结构设计采用地下连续墙是最为理想的,连续墙的整体性好,防水效果佳,施工过程中应高度重视成槽垂直度、护壁泥浆、水下砼灌注、顶拔锁口管等施工质量,严格控制每一道施工工序的质量,确保围护结构的施工质量。
参考文献:
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[2]王健.广东地区地下连续墙接头的研究.西部探矿工程,2005.
[3]阳芳.深基坑地下连续墙接头型式的选用.铁道勘测与设计,2006.