地下连续墙施工技术介绍

地下连续墙施工技术介绍浙江省地质矿产工程公司翁奔哲连续墙工艺地下连续墙施工法又称混凝土帷幕法，是在地面沿着拟建的地下结构或高层建筑基坑的周边，用特制的挖槽机械，在泥浆护壁状态下开挖一定长度的沟槽，然后将钢筋笼吊放入沟槽，用导管法在充满泥浆的沟槽内浇筑混凝土，混凝土从沟槽底部逐渐向上浇筑，同时将泥浆置换出来，在地下形成钢筋混凝土墙段，把各单元墙段用特制接头逐一连接起来，形成一个整体的地下连续墙。一、连续墙工艺及发展状况2019/8/103LB123456(b)(c)(d)(a)(e)(f)地下连续墙施工工艺1-导墙;2-泥浆液面;3-挖槽机具;4-接头管;5-钢筋骨架;6-导管;7-混凝土;B-墙厚;L-单元槽段长度连续墙的发展历史地下连续墙技术源于欧洲，它是由打井和石油钻井所用的泥浆护壁以及水下浇注混凝土施工方法结合而发展起来的。1950年前后开始用于工程，当时以法国和意大利用得最多。后在墨西哥有所发展，并在地铁建造中，采用地下连续墙技术，创造了高速施工的记录。以后在欧美、日本等国相继采用，逐步演变为一种地下墙体和基础的类型。我国于1958年开始在立井工程中使用混凝土帷幕技术；随后在全国各地的一些高层建筑基坑支护中应用，如广州的白天鹅宾馆；上海电信大楼等，都采用了地下连续墙作为围护方式。二、连续墙工艺介绍导墙施工导墙的作用：成槽机械的导向线和水平基准点；钢筋笼的搁置点；储蓄泥浆，确保槽内泥浆液面高度；深度测量的基准点；灌注设备的基台。导墙的深度一般为1.5～2.0m。导墙的顶面宜比所在地的路面或地面稍高，以防地表水流入导墙沟内。导墙墙趾应穿过填土层插入原状土中20cm。如当地因地下管线或地下障碍物处理挠动了地基土，应加深导墙，使导墙墙趾穿过挠动土层插入原状土中20cm。沟槽开挖混凝土浇筑钢筋绑扎拆模加撑泥浆配置泥浆起到护壁，携渣，冷却机具和切土润滑的作用，泥浆的正确使用是地下连续墙施工中槽壁稳定的关键，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。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，部分水渗入土层，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，对于维护槽壁稳定，防止塌方起到很大的作用。粘度测试比重测试含砂率测试PH值测试成槽施工成槽机是地下连续墙工程施工中最重要的施工机械，它不但能决定工程的施工速度，也能决定地下墙的成槽精度，因此，选用挖槽机必需以其能适应本工程的工况条件、能保证施工速度和成槽精度为前提。连续墙施工过程中出现的很大部分工程事故都是因成槽质量未达到要求引起的，比如：钢笼不能安放到位、锁口管下不到位、导致的混凝土绕流，锁口管不能顺利起拔等。目前常用的成槽设备伸缩导杆式液压抓斗导板式液压抓斗国内已经开始部分使用的双轮液压铣槽机目前常用成槽的纠偏类型斗体纠偏式液压抓斗推板纠偏式液压抓斗成槽施工方法用抓斗挖槽时，要使槽孔垂直，最关键的一条原则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，最忌抓斗两边的斗齿一边吃在实土中，一边落在空洞中，这样，抓斗在挖土过程中必然会向空洞一边倒，滑进空洞中去，使挖槽垂直度失去控制。成槽质量检验超声波测量结果超声波设备钢筋笼制作及吊装钢筋笼的加工应严格按设计图纸在固定的平台上一次焊接成型，加工平台应平整、并用水准仪找平，且方便钢材的搬运和钢筋笼起吊。钢筋笼胎膜钢筋笼制作、成型钢筋笼起吊钢筋笼的起吊通常采用履带式起重机进行，因为钢笼起吊后，起重机需要将垂直吊起的钢笼运输至孔口进行下放。钢筋笼的起吊与安放应根据其重量与长度，选择匹配的吊车，一般采用单机起吊和双机抬吊方式，由专人统一指挥。入槽时应徐徐下降、平稳入槽，不得强行快速下放，入槽后应根据测定的导墙高程准确控制笼顶标高。单机起吊双机抬吊钢筋笼吊装的注意要点⑴吊装钢筋笼前，应对钢筋笼进行“质量三检”，并填写“隐蔽工程验收单”，请监理验收签证，否则，不能进行吊装作业。⑵吊装钢筋笼前，应搞清开挖面方向，因为开挖面与临土面的配筋往往是不对称的，如搞错，则受力条件完全相反了。⑶如果用履带式起重机长距离吊运钢筋笼，钢筋笼必须呈垂直悬空状态。⑷吊装拐角形钢筋笼时，应设置“人字形”桁架，并增加一些特殊的斜拉杆加强其刚度，防止钢筋笼变形，待钢筋笼下槽时，再渐次拆除。接头施工地下墙的墙体接头是指在当前施工槽段浇筑墙体混凝土时设置好的，与邻接槽段浇筑的墙体混凝土相结合的纵向连接接头。根据地下墙的不同用途与不同的施工方法，墙体接头有多种类型。比较常用的主要有锁口管接头、预制板桩接头和十字钢板止水接头。1、锁口管接头在当前施工槽段开挖成槽之后，先在槽段的两端吊放锁口管，然后吊放钢筋笼、浇灌墙体混凝土。待墙体混凝土达到终凝状态后，再拔出锁口管，开挖邻接槽段。当邻接槽段浇灌墙体混凝土时，混凝土便与当前槽段拔出锁口管后形成的接头面紧密结合，形成一条自下至上的纵向接头缝。用锁口管连接的墙体接头在相邻两幅墙体之间没有钢筋连接，因而墙体接头不能承受竖向剪力、水平拉力。锁口管实物图锁口管接头施工顺序2、预制板桩接头在单元槽段深度超过30m时，如采用锁口管连接，按常规速度浇灌混凝土，锁口管会因承受不了过大的混凝土侧压力而产生挠曲变形，使锁口管顶拔困难，甚至拔断锁口管。在这种工况条件下，宜用预制钢筋混凝土接头桩来代替接头管。由于钢筋混凝土接头桩下放入槽后，作为地下墙的组成部分留在槽内，因而无需顶拔。但若是单独使用钢筋混凝土接头桩，接头桩同样承受不了过大的混凝土侧压力，因而在钢筋混凝土接头桩背面还需安放反力管，其作用是：在浇灌混凝土时，将混凝土的侧向压力通过接头桩和反力管传递给槽段端壁，并防止混凝土绕流到接头桩背面的空间中，给邻接槽段开挖带来麻烦。由于在浇灌混凝土时，钢筋混凝土接头桩挡住了绕流混凝土，使安放在其背面在反力管不同混凝土接触，因而顶拔反力管不会发生多大困难。板桩接头施工顺序板桩接头焊接施工3、十字钢板止水接头十字刚板接头通过先行幅钢筋笼伸出一定长度的钢板到下一幅墙中能够承受一定的竖向剪力、水平拉力以及止水的作用。为了防止当前施工槽段的混凝土绕流到邻接槽段，通常采用在十字钢板两边安装止浆铁皮的办法来防止混凝土绕流。在十字钢板的背侧，通常采用反力箱来承受混凝土的侧向压力。十字钢板接头反力箱混凝土施工地下连续墙混凝土的灌注施工与通常的灌注桩的水下砼施工差不多，但是地下连续墙的砼灌注一般采用2-3个导管进行同时灌注，所以在灌注的时候需要两个导管的同步性，否则可能因为压力差导致另一侧导管被挤压碰到钢笼而无法起拔。接头管顶拔接头管顶拔装置的工作原理是：先将接头管套入接头管顶拔装置的抱箍之中，然后收缩水平向液压油缸使抱箍抱紧接头管，再顶升液压油缸将抱箍连同被抱箍抱住的接头管一起向上顶拔。这种接头管顶拔装置构造复杂，外形尺寸大，而且只适用于圆形接头管顶拔，因而使用有局限性。锁口管顶拔采用十字钢板接头时，因反力箱。不是圆形，而是方形，所有在反力箱的两侧预留有孔洞，起拔时采用特制扁担插入孔中，然后用大吨位千斤顶进行顶拔。⑴锁口管和反力箱吊装就位后，接着安装液压顶管机。⑵为了减小锁口管开始顶拔时的阻力，可在混凝土开浇以后４小时或混凝土面上升到15m左右时，启动液压顶管机顶动锁口管，但顶升高度越少越好，不可使管脚脱离插入的槽底土体，以防管脚处尚未达到终凝状态的混凝土坍塌。⑶正式开始顶拔锁口管的时间，应以开始浇灌混凝土时做的混凝土试块达到终凝状态所经历的时间为依据，如没做试块，开始顶拔锁口管应在开始浇灌混凝土7个小时以后，如商品混凝土掺加过缓凝型减水剂，开始顶拔锁口管时间还需延迟。⑷在顶拔锁口管过程中，要根据现场混凝土浇灌记录表，计算锁口管允许顶拔的高度，严禁早拔、多拔。⑸锁口管由液压机顶拔，履带吊协同作业，分段拆卸。锁口管、反力箱顶拔要点三、连续墙的优缺点1、连续墙的优点（1）施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工。（2）墙体刚度大，用于基坑开挖时，极少发生地基沉降或塌方事故。（3）防渗性能好。（4）可以贴近施工。（5）可用于逆作法施工。（6）适用于多种地基条件。（7）占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。（8）工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。（1）在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，粉砂层，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。（2）如果施工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻槽段不能对齐和漏水的问题。（3）地下连续墙如果用作临时的挡土围护结构，比其它围护方法的费用要高。（4）在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。（5）地下连续墙施工时，往往投入的设备较多，如成槽机、履带吊、泥浆配置设备等，且较多的设备均采用租赁性质，若出现不必要的停待，将大大增加施工成本。2、连续墙的缺点四、施工实例1、粉砂地层连续墙施工——杭州地铁江锦站杭州地铁地下连接工程位于钱江新城核心区富春路下，主要有城星路站、市民中心站和江锦路站3座车站及其站间两区间，全长3.6公里。江锦站位于目前钱江新城的江锦路、10号路与富春路两个交叉口之间，车站采用800mm厚地下连续墙作为车站基坑围护方式，出入口通道基坑围护采用600mm厚地下连续墙作为围护结构。江锦路香樟街华润集团主体结构围护地下连续墙（一期）附属通道围护地下连续墙（二期）在粉砂地层中连续墙的露筋问题是连续墙施工中公认的难题，我公司施工的江锦站主体围护的露筋率也相当高。主体开挖图1主体开挖图2原因分析施工单位在粉砂地层中的连续墙施工经验相对比较少，对该地段的地质情况了解不够清楚，据后调查发现，钱江新城的地下水位比较高，而且都为粉砂，泥浆的压力不足以确保槽壁的稳定性，并发生了局部槽壁的坍塌，最终导致了露筋的发生。采取的措施根据主体围护施工的经验教训，在附属通道围护施工前，技术人员对前次施工进行了总结，并采取如下措施。（1）在施工前进行降水，让地下水位下降，使得泥浆液面的压力得以保持。（2）购买大方量的泥砂分离器，对循环使用的泥浆进行泥砂分离，确保泥浆的质量。降水深井导墙泥浆液面地下水位泥砂分离器加快泥浆处理速度和质量泥浆在内外压力差的作用下，泥浆通过两侧槽壁向外渗透，泥浆中的水分将部分流失，但是泥皮将吸附在槽壁上，保证了槽壁的稳定性和完整性。开挖结果通过两个措施的实施，附属通道施工开挖后，墙面露筋的情况有了极大的改善。通道围护开挖图1通道围护开挖图22、淤泥软土地层连续墙施工——杭州政苑公建项目政苑公建项目位于杭州市西湖区政苑小区的西北侧,具体为古墩路以东，萍水路以南，政苑小区以西，浙江大学教师住宅区以北区块。本工程的基坑围护工程分为南北两个独立区块，1#、2#楼基坑（北侧区块）采用800厚地下连续墙(兼作止渗帷幕且二墙合一)，沿竖向设置二道钢筋混凝土内支撑。本工程地层以淤泥质土为主。在前9幅墙施工过程中，出现了路面下沉，充盈系数偏大的情况.序号槽段编号槽段宽度施工时间理论方量实际方量充盈系数平均充盈系数1A206.25m4月25日116.9m3136m31.161.292C4’6.10m4月26日99.2m3114m31.153A246.50m4月27日122.1m3136m31.114B15.00m4月28日80m391m31.145B25.00m5月1日80m392m31.156C3’7.35m5月2日135.2m3190m31.417C2’4.65m5月4日85.5m3104m31.228B46.50m5月5日100.8m3212m32.109B106.50m5月6日104.07m3120m31.15前9幅墙施工充盈系数情况一览表原因分析施工单位在城西软土地层中的连续墙施工经验相对比较少，对该地段的地质情况了解不够清楚，因为地层较软，槽壁的稳定性比较差，再加上施工荷载较大（成槽机自重将近70T），直接导致了槽段坍塌比较厉害，单幅槽段施工时间过长，泥浆的护壁作用减弱。