地下工程圍護結構-地下連續(xù)墻施工工法

地下工程圍護結構—地下連續(xù)墻施工工法1、前言地下連續(xù)墻起源于意大利，上世紀六、七十年代傳入我國。最初僅作為基坑圍護的擋土、防滲墻，隨著城市土地日趨緊張，高層和超高層建筑的出現(xiàn)，它從作為地下室外墻發(fā)展到成為高層建筑承重基礎，大大加強了建筑物的整體承載能力，相對降低了成本，尤其隨著施工工藝的不斷完善和改進，不斷向超薄、超厚、超深方向發(fā)展，廣泛應用于江河湖泊防滲，港口、船塢和污水處理廠的建設以及廣泛應用于高層建筑的地下室、地下停車場、地鐵甚至于大橋建設，使其應用前景、市場前景相當廣闊。2、工法特點2.0.1對地層的適應性強。從粘土、砂土、砂直至卵石層，從第4系軟土到硬質巖石都可施工，即使在地下水位較高或極軟弱淤泥質粘土層等地質條件極其復雜的情況下也能施工。2.0.2施工時振動小，噪音低。當今地下連續(xù)墻的主要施工設備為液壓抓斗成槽機，具有噪音低、振動小的特點，對周圍環(huán)境影響小，深受城市居民歡迎。2.0.3施工凈空小，能合理利用土地。由于地下連續(xù)墻施工不需要放坡，與相鄰建筑物僅需0.5m的距離，面對日漸擁擠的城市空間，有利于充分利用寶貴的城市土地資源。2.0.4防滲性能好。由于地下連續(xù)墻墻體連續(xù)、表面平整光滑，基坑開挖時基本無明顯的滲漏水現(xiàn)象，其防滲性能明顯優(yōu)于鉆孔灌注樁等基坑圍護結構。2.0.5可作剛性基礎。把墻體組合成很大承載能力的任意多邊形，用來代替樁基或沉箱基礎。3、適用范圍本工法適用于地鐵或樓房地下室30m以內深度的基坑圍護結構。4、工藝原理地下連續(xù)墻和其它圍護樁一樣，將不便于放坡開挖的基坑與周圍土體分隔開來，便于下步的主體結構施工。地下連續(xù)墻其主要作用是防水，通過對連續(xù)墻墻幅的調整，盡量避免接頭，在這方面就很大程度上杜絕了基坑外承壓水通過過多的樁間縫隙涌到基坑內側，造成主體結構防水及主體施工的麻煩。另外，連續(xù)墻的接頭形式采用工字鋼接頭，在進行二期連續(xù)墻施工時，通過對一期連續(xù)墻所帶工字鋼的清刷（很容易清刷），使二期連續(xù)墻和一期連續(xù)墻形成整體連續(xù)的一道止水墻，很大程度上避免了后期的滲漏水現(xiàn)象。通過這些措施，使地下連續(xù)墻真正地起到了圍護作用，杜絕了基坑的涌水、涌砂現(xiàn)象，避免了后期堵漏高昂的注漿及封堵漏水處的費用，同時也節(jié)省了工期。連續(xù)墻澆注完畢后，進行基坑開挖時，其平整的基面為后期基坑內支撐提供了良好的受力面，使支撐基坑的鋼支撐能將巨大的基坑外壓力平均地作用在地下連續(xù)墻上，為基坑的安全提供了必要條件。5、施工工藝流程及操作要點5.1、施工工藝流程施工工藝流程如圖5-1所示圖5-1地下連續(xù)墻施工工藝流程圖5.2、施工操作要點5.2.1、導墻的施工導墻的作用：成槽機械的導向線和水平基準點；鋼筋籠的擱置點；儲蓄泥漿，確保槽內泥漿液面高度；深度測量的基準點；灌注設備的基臺。導墻采用現(xiàn)澆C25混凝土，橫斷面為倒槽鋼型，導墻厚200mm，全寬3250mm，高1700mm，導墻內凈距850mm，比地下墻的厚度多50mm。導墻的水平鋼筋為φ12＠200mm，水平鋼筋焊接通長,使導墻成為整體,縱向鋼筋為φ12＠200mm。導墻形式見圖5-2：圖5-2導墻型式圖(圖中數(shù)據(jù)單位均為mm)導墻施工質量的優(yōu)劣將關系到地下連續(xù)墻的墻體質量，因此，測量放線定位應準確，其軸線偏差應＜10mm，頂部高差應＜10mm，，導墻內側垂直度允許偏差＜1%。導墻頂面高于地面200mm，以防地表水流入槽內；導墻底面標高為連續(xù)墻墻頂高程減去100mm，此100mm為銜接段，為保證連續(xù)墻上冠梁能夠順利施工。導墻拆模后,沿其縱向加上、下兩道支撐。均采用80×80mm木枋支撐＠2000mm，上、下兩道支撐間距1000mm左右。在導墻的混凝土達到設計強度之前，禁止任何重型機械設備在旁邊行駛、停置，以防導墻受壓變形。5.2.2泥漿配制泥漿的主要作用是護壁、冷卻和潤滑抓斗，循環(huán)過程中攜帶少量泥沙沉淀于泥漿池。地下連續(xù)墻施工一般應使用化學泥漿，主要成分是水、膨潤土、堿、纖維素0-1-2，其重量配合比一般依次為100：（6～8）：（0.2～0.3）：（0.06～0.08）。不同地區(qū)、不同地質條件、不同水文條件、不同施工設備，對泥漿的性能指標都有不同的要求，為了達到最佳的護壁效果，應根據(jù)施工條件不斷調整泥漿配合比。新配制的泥漿要經過熟化24h以上方可使用，使用中要不斷測定泥漿配合比。成槽結束時要對泥漿進行清底置換，其性能指標應符合下列要求：比重1.10～1.15g/ml，粘度18～25s，含砂率＜5%，沉渣厚度＜100mm，不符合上述指標的泥漿應按環(huán)保規(guī)定予以廢棄。5.2.3成槽作業(yè)成槽施工是地下連續(xù)墻投入設備最多的關鍵工序。主要有鉆機鉆進、沖巖機沖擊和液壓抓斗成槽等方法，三者各有所長。本工法中成槽采用“抓沖結合”的方法。根據(jù)本工程的地層地質結構特點，大部分連續(xù)墻段所穿過地層為淤泥質土層和砂層，墻底位于強風化、中風化層，微風化。采用2臺GB24型全液壓抓斗施工，該機的特點是:槽壁精度高,穩(wěn)定性好，噪音小,施工速度快，機械性能好。各土層均采用液壓抓斗成槽；其墻底進入中風化巖層，下部需要采用沖樁機成槽。施工中準備四臺沖樁機以滿足工程需要。達到設計深度后，再用特制的方錘在槽內上下來回多次切削修整，使槽壁垂直。成槽過程中根據(jù)不同地層變化及時提取渣樣。成槽時，加強觀測，若槽壁發(fā)生坍塌，及時分析原因，妥善處理。本車站范圍地質條件較差，有淤泥質土層和較厚砂層，對槽壁的穩(wěn)定性不利，始終保持槽內泥漿液面高于地下水位0.5m以上。成槽施工中，受土體污染的泥漿隨時抽出，進入沉淀池沉淀，槽內隨時補充新的泥漿。槽段開挖完畢，檢查槽位、槽深、槽寬及槽壁垂直度，合格后方可進行清底工作。槽壁垂直度偏差小于0.5%。5.2.4清槽清槽工作分二個階段進行：1、在成槽過程中清渣,用泥漿循環(huán),將泥漿管通向孔底泵進新漿,使已沖開的泥渣上浮;對于含砂率大,沉渣厚的槽孔需采用空氣吸泥法進行清底,用吸泥機將泥砂吸上,并同時補充新鮮泥漿,保持所要求泥漿液面標高。2、最后清孔時,采用空氣吸泥反循環(huán)清槽,在清槽后及灌注混凝土前,槽底沉渣厚度不大于100mm；清槽后,槽底以上0.2～1m處的泥漿比重應小于1.15,含砂率不大于5%,粘度不大于28s。施工期間,槽內泥漿液面必須高于地下水位1.0m以上,并且不低于導墻頂面0.5m。泥漿處理采用機械處理和重力沉降處理相結合的方法進行.從槽段中抽來的泥漿經過機械處理后流入沉淀池,經重力沉淀16小時穩(wěn)定后,抽走表面清稀部分漿水到過濾池,并通過四層濾網(wǎng)過濾,將廢水排除,余下的漿體再重新利用。廢棄的泥漿和殘渣按廣州市泥渣土排放管理規(guī)定執(zhí)行。5.2.5鋼筋籠的制作與安裝鋼筋籠根據(jù)地下連續(xù)墻墻體配筋圖和槽段劃分來制作，每單元槽段做成一個整體，槽段標準墻幅長度為6m。非標準槽段的配筋根據(jù)槽段的具體情況來設計制作?？v向鋼筋底端稍向內彎折，以防止吊放鋼筋籠時擦傷槽壁，但向內彎折的程度不影響灌注水下混凝土導管的插入。在鋼筋籠驗收合格及槽段清孔換漿符合要求后應立即吊放鋼筋籠,為使鋼筋籠起吊時不致發(fā)生過大的彎曲變形，采用一臺100t履帶起重機（主吊）及一臺50t履帶起重機（輔吊）作業(yè)，進行吊裝。詳見圖5-3鋼筋籠起吊示意圖圖5-3鋼筋籠起吊示意圖鋼筋籠吊點布置和起吊方式要防止起吊時引起鋼筋籠變形。起吊時不能使鋼筋籠下端在地面上拖引,以防造成下端鋼筋彎曲變形。防止鋼筋籠吊起后在空中擺動,要在鋼筋籠下端系上拽引繩以人力操縱。插入鋼筋籠時，吊點中心必須對準槽段中心，然后徐徐下降垂直而又準確地將鋼筋籠吊放入槽內。此時必須注意不要因起重臂擺動或其他影響而使鋼筋籠產生橫向擺動，造成槽壁坍塌。鋼筋籠插入槽內后，檢查其頂端高度是否符合設計要求，然后用槽鋼將其吊擱在導墻上。5.2.6地下連續(xù)墻接頭地下連續(xù)墻是否存在滲漏水現(xiàn)象是判斷其施工質量優(yōu)劣的關鍵之一，往往滲漏水部位多集中于兩幅墻之間的接頭處，因此，接頭形式的選擇將至關重要。目前比較成熟的接頭工藝主要有工字鋼或十字鋼、鎖口管、預制接頭樁、橡膠止水帶。本工法地下連續(xù)墻采用工字鋼接頭。連續(xù)墻的鋼筋網(wǎng)及工字鋼接頭均在現(xiàn)場制作，在制作好的鋼筋網(wǎng)兩端焊接好工字鋼。鋼筋網(wǎng)按設計要求（包括鋼筋網(wǎng)厚度、長度、保護層厚度、各種鋼筋規(guī)格及配置方式等）加工，嚴格控制工字鋼的加工質量，保證工字鋼的平整度，焊接接頭的位置、數(shù)量和焊接質量按國家現(xiàn)行標準GB50204-2002有關規(guī)定執(zhí)行，鋼筋籠制作完成（含預埋件安裝）后由有關技術人員檢驗合格后綁上標簽。5.2.7地下連續(xù)墻混凝土的灌注水下混凝土澆灌是地下連續(xù)墻的最后一道工序和最重要環(huán)節(jié)之一。1混凝土供采用具有資質和供應能力不小于25m3/h的商品混凝土，混凝土坍落度為18—22cm，并根據(jù)運輸距離和氣溫情況添加適量的緩凝減水劑。2澆灌使用的導管根據(jù)墻體厚度選用壁厚3mm、直徑250mm、內壁表面光滑、接頭密封良好的鋼管。采用雙管同時澆灌。兩管安裝間距＜3m。3混凝土初灌量應確保埋管深度不小于2m，灌注過程中導管應經常上下串動，埋管深度應在2—6m之間，經常測定混凝土面高度，并作好記錄。連續(xù)墻混凝土灌注詳見圖5-4地下連續(xù)墻混凝土灌注示意圖。圖5-4地下連續(xù)墻水下砼灌注示意圖6、材料與設備液壓抓槽機1臺。沖孔樁機16臺，可根據(jù)作業(yè)面程度適當選擇。100t履帶吊車（主吊），50t履帶吊（輔吊），本工法中需要靈活吊運鋼筋籠，故選擇履帶吊。另外經過計算，本工法中一個鋼筋籠重為30t，為安全起見，選用100t主吊。泥沙分離器1臺，在進行膨潤土泥漿清底時，置換出的泥漿攜有大量泥砂，可通過泥砂分離器進行分離，這樣膨潤土泥漿可以重復利用，避免不必要的浪費。泥漿泵數(shù)臺。設備型號及數(shù)量詳見表6-1表6-1主要設備表設備型號單位數(shù)量液壓抓斗式成槽機HSGW32臺1沖擊鉆機CZ30臺32泥漿泵BW250臺5履帶式起重機100t臺1履帶式起重機50t臺17、質量保證措施7.1、執(zhí)行標準地下連續(xù)墻施工按照《建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ120-99）》、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范（GB50202—2002）》、《地下防水工程施工質量驗收規(guī)范（GB50208—2002）》、《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（GB50299-1999）（2003版）》和《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50204-2002）》。7.2、檢驗試驗方法地下連續(xù)墻宜采用聲波透射法檢測墻身結構質量，檢測槽段數(shù)應不少于總槽段數(shù)的20%，且不應少于個3槽段。7.3、工序質量控制措施7.3.1連續(xù)墻定位控制1垂直方向：準確施工導墻，控制導墻面板標高，并對導墻成品進行檢查，施工中以導墻面板標高確定鋼筋籠吊環(huán)長度，保障鋼筋籠標高。2水平方向：測量放樣，確定連續(xù)墻分幅位置，并在導墻相應位置用油漆做好標志。連續(xù)墻吊放鋼筋籠時，按照標記位置陳放鋼筋籠。7.3.2連續(xù)墻成孔和清孔1控制導墻中心線與導墻內側凈空和垂直度。2控制護壁泥漿比重、黏度、含砂率和膠體率。3控制沖孔和抓槽垂直度，出現(xiàn)偏孔，隨時調整，保證成槽垂直度。7.3.3槽壁坍方防治及處理措施根據(jù)土質確定泥漿配合比，控制泥漿液面在地下水位以上0.5m。當出現(xiàn)坍塌時，迅速補漿并回填粘土，待填土穩(wěn)定后再重新開挖。7.3.4鋼筋籠制作與安裝1鋼筋籠制作應符合規(guī)范要求。2鋼筋籠吊放安裝。鋼筋籠下放到位后應在導墻上可靠固定，防止其下沉或上浮。鋼筋籠安放完畢，報請監(jiān)理進行隱蔽工程驗收，合格后及時灌注混凝土。7.3.5混凝土灌注1水下混凝土配合比由具有相應資質的實驗室確定，坍落度為180～220mm。2水下混凝土的灌注。鋼筋籠安放完畢后要及時灌注混凝土，間歇時間不得超過4小時。導管埋深控制在1.5～3.0m，混凝土灌注完成前嚴禁將導管底端提出混凝土面。每槽段留置混凝土試塊不得少于2組。3在灌注過程中發(fā)現(xiàn)導管漏水、堵塞或混凝土內混入泥漿，應立即停灌進行處理。8、安全措施8.1、執(zhí)行標準施工現(xiàn)場嚴格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范（JGJ46-2005）》和《建筑機械使用安全技術規(guī)程（JGJ33-2001）》執(zhí)行。8.2、安全控制措施8.2.1用電安全1嚴格按有關規(guī)定安裝線路及設備，用電設備均要安裝地線，不合格的電氣器材嚴禁使用。2強化臨時用電管理，規(guī)范配電箱的制作與使用，強制推行漏電保護器的安裝與使用。3配電箱、開關箱：使用BD型標準電箱，電箱內開關電器必須完整無損，接線正確，電箱內設置漏電保護器，選用合理的額定漏電動作電流進行分級匹配。配電箱設總熔絲、分開關，動力和照明分別設置。4金屬外殼電箱作接地或接零保護。開關箱與用電設備實行一機一閘保險。同一移動開關箱嚴禁有380V和220V兩種電壓等級。8.2.2機械設備操作安全施工現(xiàn)場的主要機械設備有履帶吊、沖樁機、鋼筋加工設備等。施工現(xiàn)場要強化施工機械設備的管理，做到機械設備狀態(tài)完好，不帶病運轉，制定詳細的操作規(guī)程，禁止違章操作。所有施工設備和機具使用時均須由專職人員負責進行檢查，必要的試驗和維修保養(yǎng)，確保狀況良好。各技術工種必須經過培訓并經考核取得合格證，方可持證上崗操作，杜絕違章作業(yè)。大型機械的保險、限位裝置防護指示器等必須齊全可靠。駕駛、指揮人員必須持證上崗，必須按規(guī)程要求進行操作，駕駛員應做好例保和記錄。各類安全（包括制動）裝置的防護罩、蓋等要齊全可靠。必須嚴格定期保養(yǎng)制度，做好操作前、操作中和操作后設備的清潔、潤滑、緊固、調整和防腐工作。嚴禁機械設備超負荷使用、帶病運轉和在作業(yè)運轉中進行維修。機械設備夜間作業(yè)必須有充足的照明。8.2.3管線的保護由于施工現(xiàn)場地處城市主干道下，地下管線眾多，根據(jù)各種不同管線的特點制定不同的管線保護方案，通信光纜、電力電纜、煤氣管線、自來水管、污水處理管等。開工之前，請相關單位到現(xiàn)場確認管線的歸屬單位，之后進行管線排遷的協(xié)調工作，如果管線遷出施工范圍之外，則注意施工期間的保護即可，若管線仍然跨基坑，則須管線懸吊或其他措施保護。8.2.4起重吊裝作業(yè)由于地下連續(xù)墻的鋼筋籠為整幅吊裝，每幅連續(xù)墻重約25-30t，在吊裝過程中，一要防止鋼筋籠變形，二要保證吊裝的安全。為保證安全需要注意以下幾點：一、選擇合適的起重設備，保險系數(shù)一定要考慮；二、指揮吊裝作業(yè)的人員必須要持證上崗，另外要經常進行安全教育；三、若進行不同重量的鋼筋籠的吊裝作業(yè)時，需要提前進行試吊，確認無誤后方可進行吊裝。9、環(huán)保措施隨著人們物質文化生活水平的不斷提高，人們對環(huán)境的要求也越來越高，環(huán)保意識也不斷增強。環(huán)境保護在工程建設過程中占有越來越重要的地位。針對地下連續(xù)墻施工，要做好以下幾點：9.0.1控制好泥漿排放和土方運輸，主要是泥漿用罐車運輸?shù)脚欧诺攸c定點排放，并設置沉淀池和循環(huán)池，成槽土方運到指定棄土場，同時出場車輛要沖洗干凈，避免污染城市道路。9.0.2噪聲污染也是市區(qū)施工要考慮的環(huán)境因素。沖樁機作業(yè)時須經常涂油脂保養(yǎng)及經常維修，避免出現(xiàn)刺耳的機械摩擦聲，影響城市周邊的居民的正常生活。9.0.3固體廢棄物按不同性質和類別分開存放，主要分為危險、不可回收利用固體廢棄物、可回收利用固體廢棄物、生活和辦公垃圾等；9.0.4施工中的污水要經過沉淀池沉淀后，集中排放到城市污水排放管線中。10、效益分析地下連續(xù)墻作為一種基坑支護方式，具有經濟、操作簡便及防水效果好等特點，尤其在防水方面效果顯著。與鉆孔樁圍護方式比較，省去了樁間旋噴處理費用，由于鉆孔樁之間無有效的整體防水措施，造成基坑開挖過程中涌水、涌砂現(xiàn)象時常發(fā)生，造成后期樁外堵漏費用增加，另外涌水、涌砂還影響到基坑的安全，故在地鐵的深基坑中，采用地下連續(xù)墻結構不失為一種安全經濟的圍護方式。另外隨著地下連續(xù)墻技術的日趨成熟，地下連續(xù)墻圍護方式目前已向市政、民建等方向繼續(xù)拓展，此后必將在更廣闊的領域里得到應用和推廣。11、工程實例考慮到xx市的地下水位較高，而且xx站靠近xx江，如果開挖的時候圍護結構漏水或者出現(xiàn)管涌等現(xiàn)象，將為車站施工帶來非常大的麻煩，而且也為竣工后的車站使用時防水功能埋下了隱患。這樣由xx集團有限公司施工的xx市軌道交通工程二、八號線延長線工程xx站土建工程選用了地下連續(xù)墻的工藝。自xx年xx月26日至xx年xx月15日，完成地下連續(xù)墻50幅。一期工程順利進行主體開挖。主體開挖之后，發(fā)現(xiàn)地下連續(xù)墻的圍護（支護、擋水等）效果非常好。主體施工時不必要花費高昂的堵漏費用或者注漿費用去處理漏水現(xiàn)象。同時也為主體結構施工節(jié)省了寶貴的時間，創(chuàng)造了難以估量的時間效益。12、常見問題處理地下連續(xù)墻施工常遇問題和預防、處理方法見表12-1表12-1地下連續(xù)墻常遇問題及處理方法一覽表常遇問題產生原因預防措施和處理方法槽壁坍塌（槽壁在成孔、下鋼筋籠和澆混凝土過程中出現(xiàn)局部塌方現(xiàn)象）泥漿質量不合格或已經變質；槽壁漏漿或施工不慎造成槽內泥漿面降低；降雨使地下水位急劇上升；存在極軟弱的易坍方土層或松砂層；存在地下障礙物；地面附加荷載過大。加強泥漿管理，調整配合比；加大泥漿比