中银大厦地下连续墙及锚杆的施工-trd

中银大厦地下连续墙及锚杆的施工刘华郑连平［摘要］本工程地下连续墙作为地下室外墙，集支护、挡水、承重为一体。介绍地下连续墙和锚杆的施工技术，特别是可拆性锚杆的应用。［关键词］高层建筑地下连续墙锚杆可拆性锚杆施工方法中国银行总行大厦工程位于北京复兴门内大街与西单北大街交叉口的西北角，占地13158m2，总建筑面积174869m2；地下4层，地上15层。本工程由美国贝氏建筑事务所总设计，美国著名建筑大师贝聿铭任设计顾问，中国建筑科学研究院综合所配合设计。本工程地下室外墙因紧贴建筑红线，故设计采用地下连续墙(简称地连墙)作为地下室外墙，集支护、挡水、承重为一体。1地下工程概况地连墙总长502m，墙厚800mm，底板下嵌固深度一般为4m，分别为-25.2m、-27.0m、-29.2m。共完成抓槽面积12900m2，混凝土强度等级为C45，抗渗等级为S10，混凝土用量约9800m3，钢筋用量约1500t，一般槽段钢筋笼重约13～15t，单片钢筋笼最重达22t。根据地连墙深度和地质条件、现场条件，在地连墙上分别打3～5层锚杆，总计1185根，约35300m，其中西、南、北三侧为普通摩擦型锚杆，东侧为可拆型锚杆。本工程特点如下：①场区地面下，平均12～17m左右有1层细砂胶结层(又称铁板砂)，厚约2～5m，由于硬度大，对成槽造成速度慢，影响质量；②墙体深度大，成槽钢筋制作、吊运都较难；③地下障碍物多，必须进行处理后才可施工；④地下部分全部压红线建设，而且红线外的邻近地下管网全部建成，并有部分构筑物已进入红线；⑤东侧紧靠西单北大街，在规划中有永久性地下构筑物，故要求东侧锚杆要在地下结构完成后拆除。2地下连续墙施工2.1导墙因地连墙深度较深、宽度较厚，混凝土强度等级较高，因此接头管起拔阻力较大，导墙埋深一般采用-1.5m。故导墙设计成］［型，以增大地基的承压面积，采用现浇钢筋混凝土结构。2.2泥浆制备泥浆配合比采用(钠土)膨润土，掺适量纤维素。采用泥浆搅拌机，充分搅拌后射入泥浆罐，存放充分水化后待用。抓槽时通过泥浆管输送到施工槽段；浇注混凝土时，通过泥浆泵将槽段中的泥浆回储浆罐。旧泥浆通过筛砂处理，新旧浆混合使用。一般旧浆循环使用3～4次后，即废弃不用。2.3成槽抓槽机以利渤海尔和土力为主，高峰时达5台(含备用)一般2～3台轮流操作。利渤海尔机附有电脑测斜，通过屏幕显示；另外抓槽机采用靠尺测钢丝绳垂直度或用钢尺测钢丝绳下降前后与导墙的距离，求出垂直度的偏差，比较直观。我们曾试用过超声波测量法，比较正确，但要求泥浆沉置时间较长，测量时间亦较长，影响施工进度。利渤海尔机的抓斗能在±2°范围内调整，从而达到纠偏的目的。我们在Q-21、Q-62两槽中，由于槽壁偏斜较大(超过10‰)，纠偏困难。采用掺粉煤灰的低强度混凝土(C5)填槽。在初凝时即用利渤海尔机抓槽，有一定的效果，但采用混凝土回灌方法，风险较大。所以在整个成槽过程中，应随时测斜，并随时纠偏为宜。2.4槽段划分本工程的墙体埋置较深，钢筋笼较长较重，所以我们采用了4.5m的标准槽段。但在分段时要考虑到结构的其他特点，如壁柱位置、管线进入预留孔位置和梁节点、墙节点位置和整体性等，适当调整槽段的尺寸。2.5钢筋笼制作与吊装根据起重设计的起吊能力，钢筋笼长度方向一次成型，基本上采用绑扎，集中加工。在绑扎钢筋的同时，设置了与底板连接的接驳器钢筋、与楼板连接的预埋筋、预应力锚杆的张拉孔和有关的预留孔，预埋件以及底部压浆时预留压浆管和有关观测设施。在预留筋、预留接驳器等需要以后剔凿的部位，覆盖了20mm厚聚苯板和20mm厚木板，并通过φ16钢筋与主筋绑牢，不致脱落。钢筋笼起吊时采用50t履带吊双机抬吊，单机运到使用地点入槽。本工程有多处拐角钢筋，若一次成型则拐角(非直角)角度不易保证且一次起重量太大，故将其分成2片制作，由2台吊车吊起同步缓缓落下，及时插入连结2个钢筋片的U形筋，在入槽过程中连成整体。钢筋的保护层采用预制的圆形混凝土块。2.6接头处理根据设计要求和施工单位的经验，选择了圆形接头；采用接头刷对已完成槽段进行反复刷洗，以保证接头处的质量。接头管的加工必须严格按照钢结构加工的标准进行，由于埋置深、混凝土强度高，拔管阻力很大，要防止接头管接头焊缝处在拔管过程中发生断裂现象。2.7混凝土浇筑采用商品混凝土C45，抗渗等级为S10。采用导管法浇筑混凝土，在导管入槽前必须严格检查是否渗漏，防止浇筑过程中泥浆进入。为了保证导灰管的正确位置，将底部底板连接筋(预埋φ40的接驳器)取消，日后采用钻孔法补孔。3锚杆施工锚杆总数1185根，采用6φ15.2及7φ15.2钢绞线。一般锚杆长25～34.8m(含锚固段、自由段、张拉段)。3.1钻孔采用水冲法套管跟进的施工工艺。3.2杆体加工根据设计、锚杆杆体采用6φ15.2及7φ15.2钢绞线。注浆管采用耐压胶管。杆体通过夹紧环和隔离架的交替设置而呈波浪形；隔离架使钢绞线分离，使压浆时有足够的水泥浆粘附。图1标准锚杆3.3安放杆体及注浆、养护、张拉锁定等均按常规施工(图1)。4地下连续墙监测我们设置了墙体倾斜监测、墙顶水平位移监测、地下水位监测、墙外孔隙水压力监测、墙体钢筋应力监测和周围已有建筑物沉降观测等各种测点，随工程进展及时观测。5在施工中遇到的一些问题的处理5.1回填土区的土体加固5.1.1建筑物的西、北两侧，均已埋设了永久性的市政管网如上水、雨水、污水、煤气、通讯和热力、电力管沟等，埋深-4～-7m左右，这些管线大部分都在运行，管网离地连墙边线最少的仅500～600mm，都是在0.5～1年前施工完成的，在管网附近全是新回填土。我们采用水泥土桩加固至管线底部下500mm，高度至-1.5m(导墙底标高)。水泥土桩直径400mm，相互重叠(交圈)50mm，进入地连墙100mm。为保证抓槽时土体的稳定性，在桩幕外侧跳打1排D=300mm水泥土桩。5.1.2在南侧西端有一旧房进入红线，有2层地下室并有桩基，在拆除这些旧建筑物后，形成1个20m×20m,深12m大坑。有长约20m的地连墙要建在这个大坑内，采用大面积回填夯实水泥土方案进行施工。5.2原有城防拆除后的处理在本工程北侧中部，有一修建不到1年的1座永久性(现浇钢筋混凝土)城防工程侵入红线4.6m，埋深-12.6m，顶部标高-6.5m，长40.4m；在城防顶部红线外已建成永久性电信、煤气等线路。为了保证本工程的建设，决定将侵入红线内的城防构筑物拆除。由于埋置较深，且在城防施工中采用了护坡桩等，所以在南侧采用了大面积开挖的措施，这样造成40.4m(长)×15m(宽)×12.6m(深)的大坑。在留存城防一侧留有7m×3m和1.5m×2.5m2个门洞(作为正式工程的安全通道)。采用先回填，再施工地连墙的方案。5.3南侧邻近1座半永久性建筑物的地连墙施工在5.1.2节中已提到的侵入红线的旧房已拆除，但压红线外剩留的4层框架建筑物应是拆迁户，但由于种种原因，在地连墙施工期间，未能及时拆除，既要保护地连墙的正常施工，又要保证该4层旧房的安全。该旧房距南侧地连墙外8m，有1层地下室深3m，有埋深14m的混凝土桩基，布置不规则，地连墙的上2层锚杆无法通过桩基。采用内格构墙法进行施工，在南侧地下4层有水箱间墙位置，做4道格构墙与地下连续墙共同作用(图2)，抵抗土压力。图2南侧格构加强示意5.4可拆性锚杆5.4.1本工程东侧紧靠西单北大街，在规划中有永久性构筑物通过，此处的锚杆必须拆除。可拆性锚杆是京冶大地公司的专利技术，由大地公司负责二次设计并施工。共有锚杆340根，分4层布置。5.4.2锚杆是利用无粘结预应力钢绞线加工成U形，与承载头和承载体绑扎成一体，根据设计承载力的需要，将数个这样的绑扎体按照一定的间距配置加工成锚杆体。在锚杆体工作时(即钢绞线张拉时)张拉力通过钢绞线和承载体以压力的形式作用于水泥浆体，形成压缩分散型锚杆体。5.4.3锚杆钻孔、注浆、张拉等与前述相同。5.4.4当上一层楼板结构施工完毕并达到设计强度后，可以拆除这一层楼板下的锚杆，汽割锚具垫片，然后利用卷扬机依次逐组的将钢绞线割1根、抽1根。本工程仅有16根锚杆未能抽出(容许遗留5%以内)。5.5地下连续墙底压浆5.5.1由于地连墙底的沉渣不能完全清除并多少不一，为了减少地连墙在受荷过程中产生过多的不均匀沉降，所以采取在墙底压浆的措施。5.5.2在地连墙钢筋笼制作时，每间距2m在钢筋笼内外侧各进入压浆管(38mm黑铁管)1根，其中1根为备用管，压浆时2根都压，至少保证1根有效。5.5.3压浆采用纯水泥浆，水灰比0.6，水泥理论用量800kg/根，理论压力2MPa，压浆指标按照压力和用量双控，以压浆量为主。5.5.4压浆应在至少一侧地连墙体施工完毕且连续时，一端向另一端压浆，以避免跳压，水泥浆流动至未压浆槽段，并且硬化后，使未压浆槽段压不进浆。压浆应在降水开始前全部完成，以免抽水导致水泥浆流入降水口，而堵死降水井。中银工程在土方开挖完成后，对地连墙进行测量，垂直偏差在4‰～5‰左右(设计要求6‰)，槽段接口处和墙面基本上不漏水，个别渗水处经修补后未出现再渗现象；地连墙顶在土方开挖过程中，位移30mm，墙面平整度除极个别部位外，都在设计要求75mm以内(个别鼓包经剔凿后，修补完好)，至1998年7月中结构封顶完毕，整个建筑物沉降仅20mm，整体来说，地连墙和锚杆的质量是优良的。TRD工法（水泥加固土地下连续墙浇筑施工法）是一种把插入地基中的链锯式刀具主机连接，沿着横向移动,切割及灌注凝结剂，混合、搅拌、固结原来位置上的泥土，在地下形成连续墙的施工方法。此工法较其它机械施工具有以下特点：机械总高度低（施工刀具始终处于地下），稳定性好。连续墙厚度均匀，具有横向连续性。连续墙深度方向的质量均匀。一、TRD施工设备：日本TRD施工法协会株式会社神户制钢所现生产3种型号TRD施工设备，如左图所示右图为刀杆底端部结构图。二、现场施工示意图：TRD施工机械可通过改变刀具宽度，来形成不同宽度防渗墙，可在450--850mm调节，设计成墙深度35m,实际施工达到47m,适用于土层、砂层、砂砾石层地基，固结体单轴抗压强度：0.5-3MPa，渗透系数2.36×10-8cm/s,施工效率：30(砾石粒径φ50以上)—700m2(砂层N值为10)/8hr。三、成墙图例：TRD施工法，施工效率高，成墙效果好，地层适应性好，但机器售价太高(RMB2000万左右)，难以推广，但其成墙原理类似于链条切槽机和深层搅拌机，值得借鉴。中国水利水电科学研究院郑亚平2000.11.06