地下連續(xù)墻預(yù)制鋼筋混凝土榫式接頭施工工法

地下連續(xù)墻預(yù)制鋼筋混凝土榫式接頭施工工法地下連續(xù)墻施工工藝是在近四十年來地下工程和基礎(chǔ)工程中逐漸發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一項新技術(shù)。已在我國的城市改造、市政建設(shè)以及水利工程等很多方面得到了普遍應(yīng)用。特別是上海地區(qū)，屬于軟土地基，市政建設(shè)及舊區(qū)改造項目較多，深基坑施工往往受到周圍環(huán)境及地質(zhì)條件的限制，傳統(tǒng)的施工方法會遇到很多困難，甚至難以實施。所謂的地下連續(xù)墻實際是不連續(xù)的，它是一個個單元槽段以某種形式相互連接而成的。這種接頭的選擇直接關(guān)系到墻體的整體性及使用效果，關(guān)系到工程的經(jīng)濟(jì)效益。中國第二十冶金建設(shè)公司在傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻工藝的基礎(chǔ)上，對地下連續(xù)墻接頭進(jìn)行了改進(jìn)，目的是簡化施工工藝、提高接頭質(zhì)量。自1993年開始我們在大量的工程實踐中反復(fù)試驗和摸索研制出榫式的鋼筋混凝土預(yù)制接頭，并在十幾項工程中進(jìn)行了試驗和應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果和社會效益。一、特點地下連續(xù)墻以分段施工，逐段澆筑為整體，適用于平面尺寸、形態(tài)復(fù)雜及特殊異行的地下構(gòu)筑物。在泥漿護(hù)壁的條件下完成作業(yè)，無擠土、無振動，對周圍環(huán)境影響很小。地下墻除擋土隔水外，還可以作為承重結(jié)構(gòu)的一部分，適用于逆作法施工。采用預(yù)制接頭的地下連續(xù)墻與傳統(tǒng)的鎖口管接頭相比有如下特點：1．墻體質(zhì)量高傳統(tǒng)的鎖口管接頭，由于拔出后形成的管孔充滿被混凝土污染的泥漿，這部分泥漿性能較差，長時間靜置往往造成孔壁坍方，在相鄰槽段開挖過程中該部分泥漿便混入槽內(nèi)泥漿中，形成連續(xù)污染，對泥漿的質(zhì)量和槽壁的完好造成很大危害。一旦引起坍方，對混凝土的澆灌質(zhì)量及墻體的整體質(zhì)量帶來一系列的影響。往往形成連續(xù)墻接頭處夾泥、漏水、局部混凝土凸出等質(zhì)量問題。利用預(yù)制榫式接頭，接頭放人后便不再拔出，作為墻體的一部分和地下墻形成整體，共同起圍護(hù)作用，因此便徹底避免了上述問題的發(fā)生。2．施工速度快由于鎖口管在混凝土澆灌結(jié)束后需要逐步拔出，拔管的時間需要根據(jù)混凝土的初凝和終凝時間確定，一般在混凝土澆灌后的3h后利用特制的拔管器抽動鎖口管，在混凝土澆灌結(jié)束3h后方可全部拔除。采用預(yù)制接頭后每個單元槽段可節(jié)省工時5h左右。又由于預(yù)制接頭樁兩側(cè)均為榫槽，使鋼筋籠的端頭構(gòu)造得到了統(tǒng)一，具有互換性，而且槽段開挖不受施工次序的限制可以跳槽連續(xù)施工。因此可以大大加快工程進(jìn)度。3．施工工藝簡化由于鎖口管本身自重較大，在混凝土初凝后進(jìn)行地下脫模提升，需要大噸位的特制拔管器，對導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高，而實際施工中往往由于工期緊、導(dǎo)墻強(qiáng)度偏低，在拔管業(yè)中容易引起導(dǎo)墻損壞。而且拔管時間受到混凝土凝結(jié)時間的限制，拔管過早容易引起近側(cè)混凝土坍落，影響接頭質(zhì)量；過晚又會引起脫模難不易拔動。施工中由于人為因素或機(jī)械故障造成的鎖口管被凝固在混凝土中的事故時有發(fā)生，不僅影響了工程質(zhì)量，對國家財產(chǎn)也造成了一定損失。采用預(yù)制榫式接頭，省去了拔管工序，因而也就徹底避免了這類事故的發(fā)生。二、適用范圍地下連續(xù)墻適用于深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如軟土地基中深基坑開挖，周圍環(huán)境要求較高，深度在10.0m以上的大型基坑工程；適用于大型的地下構(gòu)筑物工程，如港口駁岸、塢墻閘墩、水壩截水和岸坡?lián)鯄Φ?；適用于“兩墻合一”的地下結(jié)構(gòu)工程。采用預(yù)制接頭的地下連續(xù)墻，更適合于超深、超厚的地下連續(xù)墻工程，如墻深超過30m或厚度在1.0m以上的地下墻，往往由于鎖口管拔除困難而不得不用預(yù)制接頭。三、工藝原理地下連續(xù)墻的基本原理是在擬建地下構(gòu)筑物地面上，沿事先修筑的導(dǎo)墻用專用成槽設(shè)備，在泥漿護(hù)壁的條件下完成槽段開挖、鋼筋籠接頭安裝及水下混凝土澆筑成墻。預(yù)制接頭按設(shè)計要求事先在預(yù)制廠或現(xiàn)場制作，安裝后與現(xiàn)澆的地下墻形成整體，共同起到防水、圍護(hù)或結(jié)構(gòu)作用。四、工藝流程五、施工要點1．導(dǎo)墻導(dǎo)墻是成槽機(jī)開槽的定位導(dǎo)向裝置，同時又能容蓄泥漿支撐施工設(shè)備作業(yè)及防護(hù)頂壁。深度1至2m，頂部高出地面0.1m，底部要座落在原土層上。遇暗浜等軟土層需做加深或加固處理。2．成槽(如圖2a)用抓斗三抓成槽，順序是先抓兩邊，后抓中間，并保證每10抓180o轉(zhuǎn)向以確保垂直度。根據(jù)預(yù)制接頭的斷面尺寸確定開挖端線位置，為使接頭準(zhǔn)確定位，在設(shè)置預(yù)制接頭的一端超挖50mm。嚴(yán)格控制垂直下挖。3．預(yù)制接頭安裝(包括原有接頭側(cè)面的清刷，如圖2b)用吊車將接頭分段吊裝入槽，上下段用鋼板焊接連接。對接過程中沿兩個垂直方向用經(jīng)緯儀或線垂控制其垂直度，以確保準(zhǔn)確就位。4．鋼筋籠就位及接頭背側(cè)填土(如圖2c)鋼筋籠用吊車空中翻身起吊，較長時可分段制作，下段人槽后與上段焊接連接。鋼筋籠入槽定位后，接頭外側(cè)的空隙用泥球或碎土填實以防混凝土繞流或接頭移位。5．混凝土澆灌(如圖2d)按要求設(shè)導(dǎo)管完成水下混凝土澆筑，混凝土坍落度為1～20cm，混凝土的拋高不得超過樁頂高度，以免影響相鄰槽段開挖。槽段長度大于3.0m時，采用雙導(dǎo)管同時澆筑，導(dǎo)管至接頭的水平距離不得大于1.5m。6．預(yù)制接頭設(shè)計和制作預(yù)制接頭總長度根據(jù)成槽深度和混凝土的施工標(biāo)高確定，還要考慮樁尖在槽底有一定的人土深度，并保證樁頂高于混凝土面以避免混凝土流入相鄰槽段。超過15m的預(yù)制接頭由于吊運困難，一般需要分段制作，接頭處設(shè)預(yù)埋鐵件，安裝時用鋼板焊接連接。結(jié)構(gòu)配筋按地下墻抗彎要求配置，混凝土等級與地下墻設(shè)計要求相同。制作標(biāo)準(zhǔn)參照鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。7．泥漿制備和管理泥漿是保證地下墻槽段穩(wěn)定的最根本措施，它主要靠自身的重力及在槽壁表面形成的不透水泥皮來實現(xiàn)其護(hù)壁作用。目前最常用的是膨潤土泥漿，主要成分是膨潤土、CMC化學(xué)泥漿、純堿。參考配合比為水：膨潤土：CMC：堿=100：5～8：0.06：0.15～0.1。泥漿的儲備量不得低于單元槽段體積的1.5～2倍，混凝土澆筑過程中經(jīng)檢測合格的泥漿才可回收；被混凝土污染的泥漿堅決廢棄。8．鋼筋籠制作鋼筋籠在特制的鋼平臺上制作成型，鋼筋交叉接點按梅花型50％點焊固定。由于起吊要求配置足夠的輔助桁架，保證起吊過程中不發(fā)生變形或扭曲。較長的鋼筋籠可分段制作，分段起吊，焊接后整體入槽，拼接位置設(shè)在墻體彎距較小處。六、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)地下連續(xù)墻遵照《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗收規(guī)范》和《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的相應(yīng)條文執(zhí)行。地下連續(xù)墻預(yù)制接頭遵照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》相應(yīng)的條文執(zhí)行。地下連續(xù)墻的質(zhì)量控制如表1所示。表1地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制表注：泥漿主控指標(biāo)為：比重、粘度及pH值。七、機(jī)械設(shè)備地下墻工藝的主要設(shè)備及規(guī)格型號、主要工作性能指標(biāo)見表2。八、施工安全1．施工前必須詳細(xì)了解管網(wǎng)埋設(shè)情況，同時，作業(yè)必須嚴(yán)格按施工方案進(jìn)行，不準(zhǔn)蠻干(如超深挖土等違章作業(yè)一律嚴(yán)格制止)。2．加強(qiáng)施工期間管線監(jiān)測工作，并及時將監(jiān)測結(jié)果通知技術(shù)部門。3．進(jìn)入現(xiàn)場須戴安全帽，高空作業(yè)必須使用安全帶，操作工人要穿絕緣鞋，必要的特殊工種穿絕緣橡膠鞋，作業(yè)班必須堅持每日安全交底工作，并做記錄。4．吊車作業(yè)回轉(zhuǎn)應(yīng)盡量避免超出施工區(qū)域，以免影響車輛正常運行，作業(yè)半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人。應(yīng)選有經(jīng)驗的指揮吊車，在起吊重物，特別是吊車抬翻鋼筋籠體時，要隨時檢查吊具的固定情況，以防意外。5．嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，每班上崗前，要對施工機(jī)械進(jìn)行例行安全檢查，確認(rèn)無故障后方可開工，操作人員必須定崗定位，不準(zhǔn)竄崗操作。6．車輛進(jìn)入施工工域，要服從施工區(qū)專職交通管理員的調(diào)度，不準(zhǔn)隨意停放車輛。7．帶電機(jī)械必須接地，要有防雨設(shè)備，電動工具等要有觸電保護(hù)器。8．所有上機(jī)人員都必須經(jīng)過安全部門進(jìn)行安全教育，并通過考核后方可上崗。9．導(dǎo)墻上及時加設(shè)安全蓋板，泥漿池邊設(shè)欄桿，以防施工人員跌入槽內(nèi)。10．定期檢查用電設(shè)備，施工機(jī)械的安全狀況，以及現(xiàn)場文明施工情況。九、勞動組織連續(xù)墻施工一般要求兩班制連續(xù)作業(yè)，每工作班勞動力配置見表3。十、效益分析地下連續(xù)墻工藝是在傳統(tǒng)工藝難以適應(yīng)的情況下發(fā)展起來的。由于這一工藝的開發(fā)和應(yīng)用，使得某些地下工程的建設(shè)成為可能和更加經(jīng)濟(jì)合理。采用預(yù)制接頭的地下連續(xù)墻取消了鎖口管等周轉(zhuǎn)工具，預(yù)制接頭作為地下墻的一部分共同受力。由于簡化了工序，提高工效，可降低綜合造價，若與十字鋼板等剛性接頭相比，每立方米地下墻綜合單價節(jié)約10％～15％。十一、工程事例1996年，我公司承建浦東銀冠大廈地下連續(xù)墻工程。銀冠大廈位于上海市浦東新區(qū)陸家嘴2—11—6地塊?？傉嫉孛娣e11420m2，地下4層，地上主樓34層，裙樓4層，建筑面積9480m2。主樓高度141.9m。業(yè)主為浦項制鐵開發(fā)株式會社(韓國)，設(shè)計方為Pos–A．C．Co．Ltd(清亞設(shè)計院)，設(shè)計顧問為上海華東建筑設(shè)計院，上海市建筑科學(xué)研究院負(fù)責(zé)工程監(jiān)理。基坑開挖深度主樓16.6m(約2590m2)，裙房15.1m(約4420m2)，裙房局部(污水池處)19.6m(約890m2)。地下連續(xù)墻寬1m，深38.0m，混凝土C40，周長259m，共62個單元槽段，混凝土體積總量約13640m2。三道鋼筋混凝土水平支撐。本工程規(guī)模大，難度高，連續(xù)墻既作為基坑擋土圍護(hù)墻，同時也是承重結(jié)構(gòu)墻。這樣對其無論是外觀質(zhì)量，還是從抗?jié)B方面都要求很高。而地質(zhì)又較差，再加上本工程樁為少800鋼管樁，邊樁距地下墻最近僅425mm。送樁分別有14.6m，15.95m，16.6m，19.1m深，送樁孔又未經(jīng)過技術(shù)處理，對地下墻槽壁穩(wěn)定十分不利。地下連續(xù)墻深28.0m，進(jìn)入地質(zhì)(7)層(持力層)約、8.0m，該層土質(zhì)堅硬，對成槽造成很大的困難，該工程地下連續(xù)墻比金茂大廈(地下連續(xù)墻深36.0m)還深2.0m，在上海地區(qū)實屬罕見。為確保工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，經(jīng)與浦項開發(fā)株式會社、韓國的清亞設(shè)計院及華東院共同協(xié)商，采納了鋼筋混凝土預(yù)制接頭，接頭斷面高達(dá)980mm，翼緣寬度為600mm，分三段制作，各段之間用鋼板焊接連接，每套總重達(dá)3