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【摘 要】地下连续墙法已经代替很多传统的施工方法,用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段,基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料,现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构,最近10年更被用于大型的深基坑工程中。随着地下连续墙的应用越来越广泛,涉及深度越来越大,遇到地质情况也越来越复杂,随之引起的施工难度也越来越大,相应出现的质量事故也越来越多。因此,对地下连续墙的施工技术和质量控制方法研究具有重要意义。本文实例探讨超深地下连续墙关键施工技术。
【关键词】超深;地下连续墙;施工技术
地下连续墙技术至今已经有半个世纪的历史, 它不断地用现代工业技术成果改造着自身, 同时为人类的现代化进程做出了巨大贡献。在进入21世纪的时候, 我们预期它会得到更快的发展和更广泛的应用, 帮助人们去建设更高的楼房和跨度更大的桥梁以及地下空间等等。
一、常用地下连续墙施工方法
(一)修筑导墙。在地下连续墙施工以前, 需沿着地下墙的墙线开挖导沟,修筑导墙, 导墙是一种临时结构, 具有下列作用: 起挖土的导向作用;作为基准;贮存泥浆, 在成槽施工中保持稳定的液面;承受挖槽机等施工设备的荷载;维护地表土的稳定, 防止槽口坍陷等。
(二)护壁泥浆。护壁泥浆是指在挖槽过程中使槽壁稳定而不致坍塌的一种泥浆, 其主要作用是护壁、带土、冷却和润滑。
(三)挖槽机械和挖槽方法。挖槽是地下连续墙施工中的一道关键工序, 它是用专用的挖槽机来完成的。挖槽是按单元槽段逐个进行挖掘的, 单元槽段是地下连续墙在延长方向一次浇筑混凝土的长度, 它不得小于挖槽机械挖槽工作装置的长度。
(四)混凝土墙体的浇筑。成槽工作结束后, 应尽快进行墙段钢筋混凝土的浇筑, 它包括下列各项内容: 吊放接头管或其他特定的接头构件;将钢筋笼垂直吊放入槽, 沉达标高后把它居中悬挂在导墙上;插入浇筑混凝土的导管, 并连接浇筑到所要求的标高;拔出接头管。
(五)单元槽段接头的构造。地下连续墙的接头包括墙段之间的接头( 墙段接头)和墙体内部结构的接头(墙面接头), 前者要求接头密合, 并不加泥, 务使坑外的地下水或泥砂不致从接缝处流入坑内。
二、工程应用
(一)工程概况。某隧道工程线路全长3350m,其中路基路堑段全长550m,隧道施工采用明挖和盾构2种工法,明挖段长551.5 m,盾构段长2248.5m,盾构直径11.97m.地连墙深度在明挖区间为28-36m,在盾构井位置为63.5m。
(二)工程地质及水文地质。区间范围内地层分为9 层,主要以淤泥质黏土和淤泥质粉质黏土为主。地连墙必须切断粉细沙承压水层插入-55m范围粉土层。地连墙设计深度63.5m,地连墙施工穿越淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土层、粉沙层和粉土层。
(三)超深地下连续墙施工的关键技术
1、槽壁加固。根据前期专家论证会的意见,为了改善地连墙两侧土质,减少塌孔,增加导墙地基承载力等,需对解放路隧道明挖段地连墙两侧采用水泥土搅拌桩进行加固,如图1。
2、泥浆配制、循环和处理。要筑成一段符合设计要求的地下墙,先决条件是能够挖出一个单元槽段,并要保持单元槽段的槽壁稳定。必须从一开始挖槽,就向槽内灌筑泥浆,并要在挖槽的全过程中及时向槽内补充泥浆,使泥浆始终充满槽段空间,直到浇混凝土时被混凝土置换出槽为止。否则不是无法挖成槽段,导致施工失败,就是在施工过程中发生槽壁坍塌事故,造成工程质量问题。在地下墙施工过程中,因为泥浆向地基土空隙中渗透在槽壁表面结成泥皮,所以泥浆中膨润土、纯碱和CMC等成分会不断消耗;又因为泥浆要与地下水、泥土、沙石、混凝土接触,从中难免会混入细微的泥沙颗粒、水泥成分与有害离子,必然会使泥浆受到污染而变质。所以泥浆使用一个循环之后,总要产生一些变质的劣化泥浆。如过不进行及时处理,新鲜泥浆使用2个循环之后,可能就要报废。因此,在地下墙、施工过程中,要对循环使用中的泥浆进行分离净化与再生处理,尽可能提高泥浆的重复使用率。泥浆分离净化的方法主要有沉淀分离和机械分离2种方法,2 种方法结合使用效果最好。
3、地连墙成槽。地连墙成槽施工前必须清除地下管线及障碍物,平整场地,完成成槽机检验,钢筋加工场地硬化,并制作完成1-2 幅钢筋笼备用。对地连墙轴线、导墙顶标高、槽段位置进行精确测量放线,并上报监理工程师复测完成后开始地连墙成槽施工。首先要规划好成槽顺序,盾构始发井24 幅地连墙,先做“一”字形的地连墙后做异型地连墙,成槽施工按照左线、右线各一幅的方式对开。成槽机成槽过程中,导杆应垂直槽段,抓斗张开,照准标志徐徐入槽抓土,严禁迅速下斗,快速提升,以防破坏槽壁和坍塌。垂直度应控制在设计要求之内,抓斗挖出土直接卸到自卸车上,转运到堆土场。随着开挖深度增加,连续不断向槽内供给新鲜泥浆,保证泥浆高度,各项泥浆指标要符合技术要求,使泥浆起到良好的护壁作用,防止槽壁坍塌。成槽时应根据实际地质情况及挖槽情况随时调整泥浆性能,同时泥浆液面应控制在规定的液面高度上,如在遇到含砂量较大的土层,槽壁易塌时,注意加大泥浆比重,适当加入加重剂,当接近槽底时,放慢开挖速度,仔细测量槽深,防止超挖和欠挖。
4、钢筋笼制作与吊装。为保证钢筋笼制作精度,钢筋笼必须在制作平台上进行,平台用工字钢架设,焊接固定,平台要求平整。钢筋笼制作要考虑吊装方案,针对63.5m长的钢筋笼一次吊装难度太大,项目部经多次论证决定分解吊装,将钢筋笼分成45m和18m两节进行吊装。钢筋笼的起吊安装是超深地下连续墙施工中的重难点工序。本工程地下连续墙最重钢筋笼为DBZ-1、DBZ-2型,其重为65t,经专家论证将其做成2个L 型钢筋笼进行吊装;第二重钢筋笼为盾构始发井DB-1型双工字钢钢筋笼,其重量50t。查得250t吊车技术参数值,臂长51.8m,幅度12m,可起吊78.7t重物。副吊车100t配合起吊,可满足吊装要求。施工中以最长钢筋籠45.0m及最大重量为50t考虑。经计算,分配主吊机250t起吊重量为24.9 t,副吊机起吊重量为25.1 t。因此本工程吊车选择为:主吊用250t 履带吊,副吊用100t履带吊。
参考文献:
[1]孙立宝.超深地下连续墙施工中若干问题探讨[J].探矿工程: 岩土钻掘工程,2010,37(2) : 51-55.
[2]苏洁,张顶立,高自友,等. 盖挖逆作法施工地铁车站结构变形及其控制[J].中国铁道科学,2010(1) :59-65.
[3]翁其平,王卫东,周建龙. 超深圆形基坑逆作法“两墙合一”地下连续墙设计[J].建筑结构设计,2010(5) :188-194.
【关键词】超深;地下连续墙;施工技术
地下连续墙技术至今已经有半个世纪的历史, 它不断地用现代工业技术成果改造着自身, 同时为人类的现代化进程做出了巨大贡献。在进入21世纪的时候, 我们预期它会得到更快的发展和更广泛的应用, 帮助人们去建设更高的楼房和跨度更大的桥梁以及地下空间等等。
一、常用地下连续墙施工方法
(一)修筑导墙。在地下连续墙施工以前, 需沿着地下墙的墙线开挖导沟,修筑导墙, 导墙是一种临时结构, 具有下列作用: 起挖土的导向作用;作为基准;贮存泥浆, 在成槽施工中保持稳定的液面;承受挖槽机等施工设备的荷载;维护地表土的稳定, 防止槽口坍陷等。
(二)护壁泥浆。护壁泥浆是指在挖槽过程中使槽壁稳定而不致坍塌的一种泥浆, 其主要作用是护壁、带土、冷却和润滑。
(三)挖槽机械和挖槽方法。挖槽是地下连续墙施工中的一道关键工序, 它是用专用的挖槽机来完成的。挖槽是按单元槽段逐个进行挖掘的, 单元槽段是地下连续墙在延长方向一次浇筑混凝土的长度, 它不得小于挖槽机械挖槽工作装置的长度。
(四)混凝土墙体的浇筑。成槽工作结束后, 应尽快进行墙段钢筋混凝土的浇筑, 它包括下列各项内容: 吊放接头管或其他特定的接头构件;将钢筋笼垂直吊放入槽, 沉达标高后把它居中悬挂在导墙上;插入浇筑混凝土的导管, 并连接浇筑到所要求的标高;拔出接头管。
(五)单元槽段接头的构造。地下连续墙的接头包括墙段之间的接头( 墙段接头)和墙体内部结构的接头(墙面接头), 前者要求接头密合, 并不加泥, 务使坑外的地下水或泥砂不致从接缝处流入坑内。
二、工程应用
(一)工程概况。某隧道工程线路全长3350m,其中路基路堑段全长550m,隧道施工采用明挖和盾构2种工法,明挖段长551.5 m,盾构段长2248.5m,盾构直径11.97m.地连墙深度在明挖区间为28-36m,在盾构井位置为63.5m。
(二)工程地质及水文地质。区间范围内地层分为9 层,主要以淤泥质黏土和淤泥质粉质黏土为主。地连墙必须切断粉细沙承压水层插入-55m范围粉土层。地连墙设计深度63.5m,地连墙施工穿越淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土层、粉沙层和粉土层。
(三)超深地下连续墙施工的关键技术
1、槽壁加固。根据前期专家论证会的意见,为了改善地连墙两侧土质,减少塌孔,增加导墙地基承载力等,需对解放路隧道明挖段地连墙两侧采用水泥土搅拌桩进行加固,如图1。
2、泥浆配制、循环和处理。要筑成一段符合设计要求的地下墙,先决条件是能够挖出一个单元槽段,并要保持单元槽段的槽壁稳定。必须从一开始挖槽,就向槽内灌筑泥浆,并要在挖槽的全过程中及时向槽内补充泥浆,使泥浆始终充满槽段空间,直到浇混凝土时被混凝土置换出槽为止。否则不是无法挖成槽段,导致施工失败,就是在施工过程中发生槽壁坍塌事故,造成工程质量问题。在地下墙施工过程中,因为泥浆向地基土空隙中渗透在槽壁表面结成泥皮,所以泥浆中膨润土、纯碱和CMC等成分会不断消耗;又因为泥浆要与地下水、泥土、沙石、混凝土接触,从中难免会混入细微的泥沙颗粒、水泥成分与有害离子,必然会使泥浆受到污染而变质。所以泥浆使用一个循环之后,总要产生一些变质的劣化泥浆。如过不进行及时处理,新鲜泥浆使用2个循环之后,可能就要报废。因此,在地下墙、施工过程中,要对循环使用中的泥浆进行分离净化与再生处理,尽可能提高泥浆的重复使用率。泥浆分离净化的方法主要有沉淀分离和机械分离2种方法,2 种方法结合使用效果最好。
3、地连墙成槽。地连墙成槽施工前必须清除地下管线及障碍物,平整场地,完成成槽机检验,钢筋加工场地硬化,并制作完成1-2 幅钢筋笼备用。对地连墙轴线、导墙顶标高、槽段位置进行精确测量放线,并上报监理工程师复测完成后开始地连墙成槽施工。首先要规划好成槽顺序,盾构始发井24 幅地连墙,先做“一”字形的地连墙后做异型地连墙,成槽施工按照左线、右线各一幅的方式对开。成槽机成槽过程中,导杆应垂直槽段,抓斗张开,照准标志徐徐入槽抓土,严禁迅速下斗,快速提升,以防破坏槽壁和坍塌。垂直度应控制在设计要求之内,抓斗挖出土直接卸到自卸车上,转运到堆土场。随着开挖深度增加,连续不断向槽内供给新鲜泥浆,保证泥浆高度,各项泥浆指标要符合技术要求,使泥浆起到良好的护壁作用,防止槽壁坍塌。成槽时应根据实际地质情况及挖槽情况随时调整泥浆性能,同时泥浆液面应控制在规定的液面高度上,如在遇到含砂量较大的土层,槽壁易塌时,注意加大泥浆比重,适当加入加重剂,当接近槽底时,放慢开挖速度,仔细测量槽深,防止超挖和欠挖。
4、钢筋笼制作与吊装。为保证钢筋笼制作精度,钢筋笼必须在制作平台上进行,平台用工字钢架设,焊接固定,平台要求平整。钢筋笼制作要考虑吊装方案,针对63.5m长的钢筋笼一次吊装难度太大,项目部经多次论证决定分解吊装,将钢筋笼分成45m和18m两节进行吊装。钢筋笼的起吊安装是超深地下连续墙施工中的重难点工序。本工程地下连续墙最重钢筋笼为DBZ-1、DBZ-2型,其重为65t,经专家论证将其做成2个L 型钢筋笼进行吊装;第二重钢筋笼为盾构始发井DB-1型双工字钢钢筋笼,其重量50t。查得250t吊车技术参数值,臂长51.8m,幅度12m,可起吊78.7t重物。副吊车100t配合起吊,可满足吊装要求。施工中以最长钢筋籠45.0m及最大重量为50t考虑。经计算,分配主吊机250t起吊重量为24.9 t,副吊机起吊重量为25.1 t。因此本工程吊车选择为:主吊用250t 履带吊,副吊用100t履带吊。
参考文献:
[1]孙立宝.超深地下连续墙施工中若干问题探讨[J].探矿工程: 岩土钻掘工程,2010,37(2) : 51-55.
[2]苏洁,张顶立,高自友,等. 盖挖逆作法施工地铁车站结构变形及其控制[J].中国铁道科学,2010(1) :59-65.
[3]翁其平,王卫东,周建龙. 超深圆形基坑逆作法“两墙合一”地下连续墙设计[J].建筑结构设计,2010(5) :188-194.