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地下连续墙的施工详细工艺

392 2021-11-09 15:01:56

概述

地下连续墙施工。一般分为准备工作与墙体施工两个阶段。准备工作阶段要求淮确定出墙位位置,现场核对单元槽段的划分尺寸,完成泥浆制备和废浆处理系统,场地平整、清除地下旧管线和各类基础,挖导沟准确地设置导墙,铺设轨道和组装成槽设备、吊车、拔管机等设备,准备好钢筋笼及接头工具,并检查全部检测设备。

墙体施工阶段,一般是在导墙内用专用成槽设备开挖深槽至设计标高,用泥浆护壁,经成槽、清孔、刷除接头混凝土上的泥皮,安放锁口管或其他接头设备,再将扎好具有相当刚度的钢筋笼吊人槽内(要求承重的墙还埋有墙底灌浆管与钢筋笼同时入槽),插入导管,灌注水下混凝土至孔口,再拔出锁口管,接头箱,完成这段墙的浇注为单元墙段。用同样方法浇筑相邻墙段,直至所有墙段施工完毕。即形成这种壁式连续墙的施工。

地下连续墙必须有完善的施工组织设计。其内容包括∶

地下连续墙的总平面布置;总体和单元施工进度计划;挖槽机械和配套设备;

单元槽段的尺寸、分段次序编号、节点的构造形式;泥浆制作应用和循环系统的现场布置,弃土、沉淀方式;成墙穿越不同地质状况及对策;排除障碍措施;

导墙的平面布置和截面结构设计;钢筋笼分段尺寸、接头、制作、安装方法;混凝土配制、搅拌、运输、浇筑方法;施工场地内地面排水;保证质量的技术措施;检测;安全技术措施;其它情况的施工对策。

11.4.2 地下连续墙成槽工艺1.槽段划分的要求

根据设计要求的地下连续墙布置的总平面,具体划分单元槽段,单元槽段的形式,常用的是一字形、L形、T字形、折线形等。单元槽段的长度以4~8m为多,以6m为标准槽段,最长达10m,日本则规定为5~7m,一般槽段愈长,接头愈少,防渗和整体受力愈好。具体选用还应根据;(1)建筑物或构筑物总体形状尺寸。地下连续墙与柱或主体结构的连接形式和相互关系,以及预留孔洞、连接通道构造要求。

(2)周围环境、槽段稳定性和邻近建筑物影响、地面施工荷载等。(3)施工条件。如成槽机械、泥浆池容量,钢筋笼的加工和吊装能力,混凝土供应和浇灌速度,施工现场条件和施工操作的有效工作时间,接头的方式等。(4)地质条件。当地质较差时。如软土地基,不宜将槽段定得太长.以免影响槽段稳定。对干高地下水位的粉细砂地层及其它易发生泥浆漏失造成塌孔地区,一般还要限制单元槽段的长度,可缩减为3~4m。

2。成槽机械

目前世界上地下连续墙挖槽机有三十多种,归纳起来主要有以下五种类型;(1)旋转切削土层和泥浆循环排土成槽机械

此类机械主要使用多头钻和单头钻,对土层进行切削破碎,然后用泥浆循环排土,这两种作业是同时进行的,在合适的土层情况下,有很高的工效。

单头钻成槽机成槽形状为圆形断面,一般只用于钻导孔或桩排地下连续墙用,多头钻成槽机是由数个钻头并列钻进,并设有侧刀削平孔壁,有正循环和反循环二种排渣方式,较多地使用反循环法。还有钻头加压喷射泥浆装置,以便清扫钻头部分的土渣。

这种机械由钻头自重铅直导向,在软土地区,只要控制得当,垂直精度较高,壁面平整,对槽段土体扰动少。这类机械主要有日本利根钻机公司生产的 BW 系列多头钻(表 11.4-1)和日本 TRC钻机钻头可钻 70MIPa强度的岩石。以及我国参照日本 BW 钻机自行设计试制成功的 SF-60型多头钻机(图11.4-1)等。

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(2)抓斗式成槽机械

主要指各种液压导板抓斗、刚性导杆抓斗、索式导板抓斗。铲斗式成槽机也属于此类。目前较多使用MIHL60100AYH抓斗,实践证明在粘土、砂土、各种砾石层中使用都有很高的工效。槽段间的衔接也较好,其技术性能详见表11.4-3。

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导板抓斗成槽机使用专用机架,移动于沿导墙铺设的轨道上,也可以附设在履带吊上使用。刚性导杆抓斗则大多配在履带吊上使用。抓斗式成槽机施工时,一般都在单元槽段两端用钻机钻二个垂直导孔,中间用抓斗抓土形成槽段。采用这种机械的适用范围详见表11.4-4。

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(3)冲击式钻机

主要利用仿苏 YKC冲击钻和红旗 20或者 22型钻机。依靠钻头本身重量反复冲击破岩、碎土,然后用取渣筒将破碎的土或石屑取出成孔,用泥浆护壁,水电部门的土坝心墙和大坝的防渗帷幕都使用这种机械完成。也有部分地下建筑和构筑物的地下连续墙使用这种机械。它设备简单可嵌岩,操作简单,可以大量钻机并排钻孔作业,但槽壁的平直度较差。

(4)射水法造墙机

射水法造墙机由福建省水利水电科学研究所研制。最早用干堤坝防渗墙。目前已发展为深基坑支护的地下连续墙上使用。

射水法造墙机是一种在砂质、软土地基上用射水法成槽建造混凝土或钢筋混凝土地下连续墙的机具。它主要由造孔机,水下混凝土浇筑机和混凝土搅拌机组成,详见图11.4-2。

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这种设备比较轻巧,主要在导墙两侧的轨道上运行。目前成形的尺寸为厚 22cm、宽198cm,及厚35cm、宽150cm,还可以施工墙厚 30cm、40cm、45cm,机架高8.4m.亦可按实际需要调整,底盘长 4m宽2.3m,轮距2m,造孔机重12.4t,浇筑机7.3t,总重19.7t。其中最重件为卷扬机重1.7t。其主要技术指标详见表11.4-5。

该机是将造孔与浇筑混凝土两部分机具分开,实现流水作业。由于用射水成墙综合工效高,造价低。机架采用螺栓连接,分三层拆装的钢结构井架,易于搬迁,导向系统用电动机械手控制,下水管直管与胶管的连接采用快速接头,机架移动用电动行走轮,固定机架采用改装后的液压千厅顶,操作步骤快速。该机目前的适用范围还有一定限制,只能在一定的地质条件下的防渗墙和受力比较小的地下连续墙使用。

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(5)干作业机械

干作业地下连续墙,使用KMW-300/250型全液压专用机械。3.槽段开挖

地下连续墙的槽段开挖,是保证成槽施工的关键。这不仅需要合理地选择成槽机械和控制泥浆指标,而且还要合理的成槽顺序。如使用旋转切削多头钻成槽机进行槽段开挖时,每槽段的成槽可根据槽段的长短一般可分为二段式、三段式、四段式开挖,并作"跳档"一次达到设计标高(详图11.4-3)。

多头钻开挖槽段一般采用反循环泥浆排泥,排泥效率高。但排泥部分容易发生故障或发生埋钻现象,故应控制钻进速度,既防止埋钻,又可以保证成槽垂直度。

根据一些工程经验,当钻进经过易坍壁处,应让钻头空转1~3min,然后再缓慢进尺。当钻头达到钻槽深度时,宜不进尺空转4~6min,同时更换泥浆排渣,减少槽底沉渣量。

当使用抓斗式成槽机进行槽段开挖时,应进行分段开挖。一般先抓单号段再抓双号段或者在单元槽段两端钻两个孔(导孔)再用抓斗抓去两孔之间的土体形成槽段。

当使用冲击钻成墙时,应优先在无粘性土、硬土和夹有孤石等较为复杂的地层上使用。一般用跳孔法冲击成孔,中间用扫孔法清槽。

4.清渣

挖槽达到设计深度后要认真清渣,以减少槽底沉淀。清渣一般分为直接用带活底板的排渣筒、导管吸力机、压缩空气吸泥砂泵、抓斗等直接出土方式和使用泥浆循环出土方式两类。

泥浆循环出土又划分为正循环和反循环,正循环就是泥浆经过空心钻杆和钻头喷入,携带土屑后,泥浆托带渣士上升至槽顶溢出槽外的过程;反循环则是泥浆由导沟流入,托起渣土使悬混,经钻头被吸力泵吸入空心钻杆,排出槽外。

成槽完成后,必须对槽底泥浆进行置换和清除,置换是一般在不少于槽段总体量的1/3 或下部 5m,置换清渣必须边清边在槽顶补浆,使底部泥浆比重不大于1.2,沉渣厚度不大于200mm,具有垂直承载功能的地下连续墙,沉渣厚度不大于100mm。

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5.槽壁稳定设计

地下连续墙挖槽过程中的槽壁稳定,在泥浆护壁条件,已完成的实例很多,最大挖槽深度已超过 50m,都取得成功,因此一般情况下,可不进行槽壁稳定性验算。在槽段过长,过深,贴近现有建筑物,地面和地层变化大,地下水变动频繁并有层压水情况下需要进行槽壁稳定验算时,可按以下方法进行;

(1)考虑土拱效应的槽壁稳定计算

假定槽壁失稳时,坍落体的形状为底面倾斜的半圆筒状(详图11.4-4)。按下述计算步骤求出坍落体处于极限平衡状态所需的泥浆比重,若计算泥浆的比重大于1.05时则槽壁不稳定。反之,则槽壁稳定。

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11.4.3 射水法成槽技术

射水法成槽主要利用水泵及成型器(钢板焊成开口箱形的机具)中的射水装置。喷出高速射流的冲击力,切割土层,使水土混合回流泥砂溢出地面,同时利用卷扬机操纵成型机的不断上下冲动,进一步破坏土层并切割修整孔壁,造成有规格的槽孔,且用一定浓度的泥浆护壁,随后下钢筋笼。采用常规的导管浇灌水下混凝土。建成钢筋混凝土或混凝十槽段。

目前的设备只能施工较薄的墙,由于成型器加工比较简便,造价也不是太高,可以加工成折板形、半圆形、折线形、Ⅱ形、T形等,和更多厚度的成型器,这样就可以组成多种受力有利的薄壁结构形式,使这种地下连续墙更有发展前途。

槽段之间使用平接,主要利用成型器侧向喷水装置,清除已浇墙端的泥砂和浮浆.使新旧墙段的混凝土有较好的粘结,从实际工程判断,抗渗效果还是比较好的。

这种射水法成槽最主要的优点是造墙工效高、成本低、效益显著;建造的槽孔孔壁稳定,浇筑的墙面平整。垂直偏差小于1/300.截水性能好,在有承压水的透水层地区使用有独特的优点。

11.4.4 干作业地下连续墙

干作业地下连续墙是在总结传统地下连续墙成境工秒的基础 上研究开发的。新工艺可以达到无泥浆施工,接缝连续,墙面光滑平整。造价低.质量可靠等优点。

1.成墙工艺

无泥浆地下连续墙施工时,采用锁口桩。在锁口桩两侧沉入护壁侧板及梯式对撑。在梯式对撑两边用提土器提出槽内土体,然后用人工清除附着土。放人钢筋骨架,用人工将锁口桩及梯式对撑两侧钢筋骨架(或清土后灌满清水拔出对撑),用附加钢筋连成整体,然后在槽内灌人流动性混凝土,最后拔出梯式对撑及护壁侧板成墙,其成墙工艺详见图 11.4-5。

第1步 图11.4-5(1)按设计定位沉入1#锁口桩,按计算确定锁口桩长,组成篱笆式地下连续墙,按预定位置将全部锁口桩沉入设计标高,在槽段锁口桩二侧,现场焊接2#侧板限位的支挡支座;

第2步 图 11.4-5(2)沉入3#护壁侧板至设计深度,当护壁侧板深度超过 20m或地质

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