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【摘 要】 本文结合工程实例分析了地下连续墙施工技术中出现的问题、技术难点。提出了相应的防控措施,尽量做到保证工程的质量问题。
【关键词】 施工流程;地下连续墙;施工技术
工程环境:
某博物馆项目位于广州市内,项目总用地面积约11545平方米,总建筑面积14890平方米,包含地上建筑(8120平方米)和地下空间(6770平方米),地上建筑三层,最高为24.0m,地下两层,基坑开挖深度约11.0m。
1 地下连续墙施工顺序
本工程地下连续墙被划分为77个槽段,其中一字型槽段45个,“L”型槽段12个,“Z”型槽段1个,“T”型槽段3个;“L”型和“Z”型均出现在基坑转角位。
2 单元槽段成槽施工
1)单元槽段成槽开挖宽度
单元槽段成槽前,先根据本幅槽段的分幅宽度b,加上接头箱的宽度c,考虑成槽时左右垂直度的偏差外放200mm,则先施工幅的开挖宽度为b+2c+400mm,以保证成槽结束后接头箱和钢筋笼能顺利下放到位。
2)单元槽段开挖
单元槽段成槽时采用“三抓”开挖,先挖两端最后挖中间,使抓斗两侧受力均匀。在转角处部分槽段因一斗无法完全挖尽时或一斗能挖尽但无法保证抓斗两侧受力均匀时,根据现场实际情况在抓斗的一侧下放特制钢支架来平衡另一侧的阻力,防止抓斗因受力不匀导致槽壁左右倾斜。
在成槽开始前,在导墙上定位出每一斗抓斗的中心位置,并放上标志物,以确保每次抓斗下放位置一致,防止抓斗左右倾斜。成槽机就位使抓斗平行于导墙,抓斗的中心线与导墙的中心线重合。挖土过程中,抓斗中心每次对准放在导墙上的孔位标志物,保证挖土位置准确。
成槽开挖时抓斗闭斗下放,开挖时再张开,每斗进尺深度控制在0.3m左右,上、下抓斗时缓慢进行,避免形成涡流冲刷槽壁,引起坍方,同时在槽孔砼未灌注之前重型机械严禁在槽孔附近行走。
在挖槽中通过成槽机上的垂直度检测仪表显示的成槽垂直度情况,及时调整抓斗的垂直度,确保垂直度≤1/300。
3)成槽时泥浆面控制
成槽时,派专人负责泥浆的放送,视槽内泥浆液面高度情况,随时补充槽内泥浆,确保泥浆液面高出地下水位1.0m以上,同时也不能低于导墙顶面0.3m,杜绝泥浆供应不足的情况发生。
4)清底
槽段挖至设计标高后,将槽壁机移位,用超声波等方法测量槽段断面,如误差超过规定的精度及时修槽;对于槽段接头,用特制的刷壁器清刷先行幅接头面上的沉渣或泥皮,修槽刷壁完成后进行清底。具体施工方法如下:
①成槽时控制每一斗挖土,每次挖土不能抓得过满,防止土体挤出抓斗,形成土渣。
②成槽时每一抓挖至设计标高以上50cm后停止挖土,进行第二抓挖土施工,直至全槽达到设计标高50cm后进行刷壁。
③清底在刷壁完成后进行,以防止刷壁产生的泥渣沉于槽底形成的沉渣未清除。
④清底采用成槽机抓斗由一端向另一端细抓,每一斗进尺控制在15cm,这样抓斗下部由土体封闭,上部可以存装沉渣,将槽底沉渣和淤泥清除。
⑤清底至每一斗土体提出槽壁后无沉渣和淤泥、槽底标高达到设计标高为止,清底结束后测量槽深和沉渣厚度。
⑥清底结束后达到如下要求:
槽深:不小于设计深度
沉渣厚度:不大于100mm
孔底泥浆比重:不大于1.15g/cm3
⑦刷壁
由于单元槽段接头部位的土渣会显著降低接头处的防渗性能,当后续槽段挖至设计标高后,用特制的刷壁器清刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮,上下刷壁的次数不少于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。
刷壁器采用偏心吊刷,以保证钢刷面与接头面紧密接触从而达到清刷效果。
⑧槽段开挖精度见下表
项目 允许偏差 检验方法
槽段长度 ±50mm 超声波测斜仪
槽段厚度 ±10mm 超声波测斜仪
槽深 ±100mm 超声波测斜仪
槽段垂直度 1/150 超声波测斜仪
⑨岩层成槽
在基坑支护设计中要求,地下连续墙除了达到足够长度外,还应入强风化岩层不少于4.m。
在嵌岩槽段,土层至强风化岩,直接用液压抓斗成槽。抓土过程中需不断向槽内补充泥浆,抓斗不能进尺时,即可停止,并收底使槽底基本保持水平,为后续入岩冲孔创造条件,以免斜孔。若未达到设计规定入岩深度,可采用GPS-15型钻机,配以牙轮钻头,以钻铤加压钻进,采用泵吸反循环出渣,再尝试抓斗机抓土。若还是不能满足长度要求,报设计审核强度是否满足要求,并出具相对处理方法。
3 地下连续墙接头处理
本工程地下连续墙接头采用I字钢板接头形式,见“地下连续墙I字形钢板接头剖面”。
该接头形式主要以下优点:
1)地下墙结构整体受力性能好。
2)由于在砼接缝中埋设了钢板,使接缝止水性能得到提高。
3)可施工性提高,施工机具简单,施工周期快。
4 钢筋笼制作、安装
1)钢筋笼制作
钢筋笼根据地下连续墙墙体设计配筋和单元槽段的划分来制作。钢筋笼制作在专门搭设的加工平台上进行,加工平台保证平台面水平,四个角成直角,并在四个角点作好标志,以保证钢筋笼加工时钢筋能准确定位和钢筋笼标准横平竖直。
钢筋笼施工前先制作钢筋笼桁架,桁架在专用模具上加工,以保证每片桁架平直,桁架的高度一致,以确保钢筋笼的厚度。
钢筋笼在平台上先安放下层水平分布筋再放下层的主筋,下层筋安放好后,再按设计位置安放桁架和上层钢筋。考虑到钢筋笼起吊时的刚度和强度的要求,每幅钢筋笼一般采用5榀桁架,桁架间距一般为1200mm。 ①竖向钢筋的底端距离槽底面50cm,并且竖向钢筋底端稍向内侧弯折以避免吊放钢筋笼时擦伤槽壁。
②在密集的钢筋中预留出导管的位置,以便于灌注水下混凝土时插入导管,同时周围增设箍筋和连接筋进行加固。为防止横向钢筋有时会阻碍导管插入,钢筋笼制作时把主筋放在内侧,横向钢筋放在外侧。槽段的每幅预留两个砼浇注的导管通道口,两根导管相距2~3米,导管距两边1~1.5米,每个导管口设5根通长的φ16导向筋,以利于砼灌注时导管上下顺利。
③纵向钢筋采用焊接或套筒机械连接(对于直径不小于25mm的受力钢筋建议采用机械连接),钢桁架斜拉筋全部交点及钢桁架与钢箍应全部点焊,钢筋骨架的加劲箍与纵筋全部点焊,其余钢箍与纵筋可隔梅花点焊,非焊点要绑扎。
④为保证钢筋的保护层厚度,在钢筋笼外侧焊定位垫块。按竖向间距4m设置两列钢垫块焊于钢筋笼上,横向间距标准幅为1.8米,垫块采用4mm厚钢板制作,梅花形布置,确保纵向受力钢筋净保护层厚度70mm。
5 砼灌注
1)钢筋笼安放后在4小时内浇灌砼,浇灌前先检查槽深,判断有无坍孔,并计算所需砼方量。
2)本标段连续墙砼设计强度等级C30,抗渗等级P8,砼的坍落度按规范及水下砼要求,采用200±20mm。
3)砼浇灌采用龙门架或吊机配合砼导管完成,导管采用Φ250mm法兰盘连接式导管,导管连接处用橡胶垫圈密封防水。导管在第一次使用前,在地面先作水密封试验。
4)砼浇注
①开始浇注时,先在导管内放置隔水球以便砼灌注时能将管内泥浆从管底排出。
②砼罐车对准漏斗直接灌注砼,初灌时保证每根导管内有砼的备用量。
③砼浇注中保持砼连续均匀下料,砼面上升速度控制在4~5m/h,导管下口在混凝土内埋置深度控制在1~5.0m,在浇注过程中随时观察、测量砼面标高和导管的埋深,严防将导管口提出砼面。拔管速度不宜过快,要与混凝土落入量相适应。同时通过测量掌握砼面上升情况、浇筑量和导管埋入深度,防止导管下口暴露在泥浆内,造成泥浆涌入导管。当混凝土浇注到地下连续墙顶部附近时,导管内混凝土不易流出,一方面降低浇筑速度,另一方面可将导管的最小埋入深度减为1m左右,若混凝土还浇注不下去,可将导管上下抽动,但上下抽动范围不得超过30cm。
④在浇注过程中,导管不能作横向运动以防沉渣和泥浆混入混凝土中。同时不能使混凝土溢出料斗流入导沟。
⑤置换出的泥浆及时处理,不得溢出地面。
⑥对采用两根导管的地下连续墙,砼浇注两根导管轮流浇灌,确保砼面均匀上升,砼面高差小于50cm。以防止因砼面高差过大而产生夹层现象。
⑦在浇注过程中随时量测混凝土面的高程,砼浇注面高出设计标高30~50cm。
6 结语
地下连续墙施工质量控制是一项技术要求较高的工作。由于机械成槽和水下混凝土的隐蔽性,只有根据各工序的施工要点采取预控措施和强化质量控制才能减少出现施工质量问题。在施工过程中要加强对质量通病的防范,对于可能出现的质量问题,应该要有充分的认识,采取相应的预防和处理措施才能缩短工期、降低工程造价、保证工程的质量。
【关键词】 施工流程;地下连续墙;施工技术
工程环境:
某博物馆项目位于广州市内,项目总用地面积约11545平方米,总建筑面积14890平方米,包含地上建筑(8120平方米)和地下空间(6770平方米),地上建筑三层,最高为24.0m,地下两层,基坑开挖深度约11.0m。
1 地下连续墙施工顺序
本工程地下连续墙被划分为77个槽段,其中一字型槽段45个,“L”型槽段12个,“Z”型槽段1个,“T”型槽段3个;“L”型和“Z”型均出现在基坑转角位。
2 单元槽段成槽施工
1)单元槽段成槽开挖宽度
单元槽段成槽前,先根据本幅槽段的分幅宽度b,加上接头箱的宽度c,考虑成槽时左右垂直度的偏差外放200mm,则先施工幅的开挖宽度为b+2c+400mm,以保证成槽结束后接头箱和钢筋笼能顺利下放到位。
2)单元槽段开挖
单元槽段成槽时采用“三抓”开挖,先挖两端最后挖中间,使抓斗两侧受力均匀。在转角处部分槽段因一斗无法完全挖尽时或一斗能挖尽但无法保证抓斗两侧受力均匀时,根据现场实际情况在抓斗的一侧下放特制钢支架来平衡另一侧的阻力,防止抓斗因受力不匀导致槽壁左右倾斜。
在成槽开始前,在导墙上定位出每一斗抓斗的中心位置,并放上标志物,以确保每次抓斗下放位置一致,防止抓斗左右倾斜。成槽机就位使抓斗平行于导墙,抓斗的中心线与导墙的中心线重合。挖土过程中,抓斗中心每次对准放在导墙上的孔位标志物,保证挖土位置准确。
成槽开挖时抓斗闭斗下放,开挖时再张开,每斗进尺深度控制在0.3m左右,上、下抓斗时缓慢进行,避免形成涡流冲刷槽壁,引起坍方,同时在槽孔砼未灌注之前重型机械严禁在槽孔附近行走。
在挖槽中通过成槽机上的垂直度检测仪表显示的成槽垂直度情况,及时调整抓斗的垂直度,确保垂直度≤1/300。
3)成槽时泥浆面控制
成槽时,派专人负责泥浆的放送,视槽内泥浆液面高度情况,随时补充槽内泥浆,确保泥浆液面高出地下水位1.0m以上,同时也不能低于导墙顶面0.3m,杜绝泥浆供应不足的情况发生。
4)清底
槽段挖至设计标高后,将槽壁机移位,用超声波等方法测量槽段断面,如误差超过规定的精度及时修槽;对于槽段接头,用特制的刷壁器清刷先行幅接头面上的沉渣或泥皮,修槽刷壁完成后进行清底。具体施工方法如下:
①成槽时控制每一斗挖土,每次挖土不能抓得过满,防止土体挤出抓斗,形成土渣。
②成槽时每一抓挖至设计标高以上50cm后停止挖土,进行第二抓挖土施工,直至全槽达到设计标高50cm后进行刷壁。
③清底在刷壁完成后进行,以防止刷壁产生的泥渣沉于槽底形成的沉渣未清除。
④清底采用成槽机抓斗由一端向另一端细抓,每一斗进尺控制在15cm,这样抓斗下部由土体封闭,上部可以存装沉渣,将槽底沉渣和淤泥清除。
⑤清底至每一斗土体提出槽壁后无沉渣和淤泥、槽底标高达到设计标高为止,清底结束后测量槽深和沉渣厚度。
⑥清底结束后达到如下要求:
槽深:不小于设计深度
沉渣厚度:不大于100mm
孔底泥浆比重:不大于1.15g/cm3
⑦刷壁
由于单元槽段接头部位的土渣会显著降低接头处的防渗性能,当后续槽段挖至设计标高后,用特制的刷壁器清刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮,上下刷壁的次数不少于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。
刷壁器采用偏心吊刷,以保证钢刷面与接头面紧密接触从而达到清刷效果。
⑧槽段开挖精度见下表
项目 允许偏差 检验方法
槽段长度 ±50mm 超声波测斜仪
槽段厚度 ±10mm 超声波测斜仪
槽深 ±100mm 超声波测斜仪
槽段垂直度 1/150 超声波测斜仪
⑨岩层成槽
在基坑支护设计中要求,地下连续墙除了达到足够长度外,还应入强风化岩层不少于4.m。
在嵌岩槽段,土层至强风化岩,直接用液压抓斗成槽。抓土过程中需不断向槽内补充泥浆,抓斗不能进尺时,即可停止,并收底使槽底基本保持水平,为后续入岩冲孔创造条件,以免斜孔。若未达到设计规定入岩深度,可采用GPS-15型钻机,配以牙轮钻头,以钻铤加压钻进,采用泵吸反循环出渣,再尝试抓斗机抓土。若还是不能满足长度要求,报设计审核强度是否满足要求,并出具相对处理方法。
3 地下连续墙接头处理
本工程地下连续墙接头采用I字钢板接头形式,见“地下连续墙I字形钢板接头剖面”。
该接头形式主要以下优点:
1)地下墙结构整体受力性能好。
2)由于在砼接缝中埋设了钢板,使接缝止水性能得到提高。
3)可施工性提高,施工机具简单,施工周期快。
4 钢筋笼制作、安装
1)钢筋笼制作
钢筋笼根据地下连续墙墙体设计配筋和单元槽段的划分来制作。钢筋笼制作在专门搭设的加工平台上进行,加工平台保证平台面水平,四个角成直角,并在四个角点作好标志,以保证钢筋笼加工时钢筋能准确定位和钢筋笼标准横平竖直。
钢筋笼施工前先制作钢筋笼桁架,桁架在专用模具上加工,以保证每片桁架平直,桁架的高度一致,以确保钢筋笼的厚度。
钢筋笼在平台上先安放下层水平分布筋再放下层的主筋,下层筋安放好后,再按设计位置安放桁架和上层钢筋。考虑到钢筋笼起吊时的刚度和强度的要求,每幅钢筋笼一般采用5榀桁架,桁架间距一般为1200mm。 ①竖向钢筋的底端距离槽底面50cm,并且竖向钢筋底端稍向内侧弯折以避免吊放钢筋笼时擦伤槽壁。
②在密集的钢筋中预留出导管的位置,以便于灌注水下混凝土时插入导管,同时周围增设箍筋和连接筋进行加固。为防止横向钢筋有时会阻碍导管插入,钢筋笼制作时把主筋放在内侧,横向钢筋放在外侧。槽段的每幅预留两个砼浇注的导管通道口,两根导管相距2~3米,导管距两边1~1.5米,每个导管口设5根通长的φ16导向筋,以利于砼灌注时导管上下顺利。
③纵向钢筋采用焊接或套筒机械连接(对于直径不小于25mm的受力钢筋建议采用机械连接),钢桁架斜拉筋全部交点及钢桁架与钢箍应全部点焊,钢筋骨架的加劲箍与纵筋全部点焊,其余钢箍与纵筋可隔梅花点焊,非焊点要绑扎。
④为保证钢筋的保护层厚度,在钢筋笼外侧焊定位垫块。按竖向间距4m设置两列钢垫块焊于钢筋笼上,横向间距标准幅为1.8米,垫块采用4mm厚钢板制作,梅花形布置,确保纵向受力钢筋净保护层厚度70mm。
5 砼灌注
1)钢筋笼安放后在4小时内浇灌砼,浇灌前先检查槽深,判断有无坍孔,并计算所需砼方量。
2)本标段连续墙砼设计强度等级C30,抗渗等级P8,砼的坍落度按规范及水下砼要求,采用200±20mm。
3)砼浇灌采用龙门架或吊机配合砼导管完成,导管采用Φ250mm法兰盘连接式导管,导管连接处用橡胶垫圈密封防水。导管在第一次使用前,在地面先作水密封试验。
4)砼浇注
①开始浇注时,先在导管内放置隔水球以便砼灌注时能将管内泥浆从管底排出。
②砼罐车对准漏斗直接灌注砼,初灌时保证每根导管内有砼的备用量。
③砼浇注中保持砼连续均匀下料,砼面上升速度控制在4~5m/h,导管下口在混凝土内埋置深度控制在1~5.0m,在浇注过程中随时观察、测量砼面标高和导管的埋深,严防将导管口提出砼面。拔管速度不宜过快,要与混凝土落入量相适应。同时通过测量掌握砼面上升情况、浇筑量和导管埋入深度,防止导管下口暴露在泥浆内,造成泥浆涌入导管。当混凝土浇注到地下连续墙顶部附近时,导管内混凝土不易流出,一方面降低浇筑速度,另一方面可将导管的最小埋入深度减为1m左右,若混凝土还浇注不下去,可将导管上下抽动,但上下抽动范围不得超过30cm。
④在浇注过程中,导管不能作横向运动以防沉渣和泥浆混入混凝土中。同时不能使混凝土溢出料斗流入导沟。
⑤置换出的泥浆及时处理,不得溢出地面。
⑥对采用两根导管的地下连续墙,砼浇注两根导管轮流浇灌,确保砼面均匀上升,砼面高差小于50cm。以防止因砼面高差过大而产生夹层现象。
⑦在浇注过程中随时量测混凝土面的高程,砼浇注面高出设计标高30~50cm。
6 结语
地下连续墙施工质量控制是一项技术要求较高的工作。由于机械成槽和水下混凝土的隐蔽性,只有根据各工序的施工要点采取预控措施和强化质量控制才能减少出现施工质量问题。在施工过程中要加强对质量通病的防范,对于可能出现的质量问题,应该要有充分的认识,采取相应的预防和处理措施才能缩短工期、降低工程造价、保证工程的质量。