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地下连续墙施工步骤及注意事项

350 2021-09-03 14:46:20


中间支承柱设计与施工 

1.中间支承柱设计

中间支承柱是"逆作法"施工的重要部分,在进行地下室"逆作法"施工期间,地下室基础底板未封底之前,它要承受地下各层和地上预加控制最多层数的楼层结构自重和施工荷载。基础底板封底后,又做为地下室竖向承重结构(如框架柱等)的一部分,将上部结构的荷载传递给地下室基础底板,中间支承柱应与底板联成整体。

中间支承柱布置的位置和数量,要结合地下室结构特点与制定施工方案详细考虑后计算确定,要进行施工期间的承载力和稳定性计算,支承柱的长细比宜控制在 25 之内,计算时要考虑"逆作法"施工期间,由于围护结构受外侧压力不均匀性与不确定因素引起整体基坑围护结构偏移以及内支撑杆件 (不带板的肋梁)轴向压缩变形位移,对支承柱产生水平推力。所以。支承柱要按偏心受压杆件设计。支承柱基础应进行承载力与变形验算。当支承柱采用打入式钢管混凝土或 H型钢时。其基础底板以下侧摩阻力和端阳力应足以承担施工期间支承柱传来的垂直荷载并保证变形在允许范围之内。中间支承柱-一般多采用 H型钢或钢管混凝土柱,这样断面小,承载力大,又便于与地下室梁板与底板的钢筋和配件(如钢牛腿)焊接。采用 H型钢支承柱,需按《钢结构设计规范》GB【 17—88 进行设计;采用钢管混凝土柱。需按钢管混凝土结构设计与施工规程(CECS 28—90)进行设计。中间支承柱位置一般选在柱位,地下室框架梁与剪力墙交接处,剪力墙转角处,以及纵横墙交接处设置。 

2.中同支承柱施工

中间支承柱及其基础做法要结合地下室承重结构体系与基础类型进行选择;

(1)当建筑物基础采用天然地基的箱型或筏板基础时。可采用人工挖护壁井道至基础底板下,在底板下面做墩式独立基础,然后利用护壁井道安装小直径钢管柱(如 φ400),并与墩基预埋件固定。 管柱每隔一定高度用角钢与混凝土护壁预埋铁件焊连接做临时固定,减少支承柱计算长度,同时在钢管柱内浇筑微膨胀高强混凝土。这种做法特别适用于采用一桩一柱的人工挖孔扩底桩基础,柱采用钢管混凝土柱的高层建筑。

(2)当建筑基础采用冲钻孔灌注桩基础时,支承柱采用 H型钢或小直径钢管如 φ400,其下端与灌注桩钢筋笼焊接连成一体,H 型钢或钢管嵌入底板底面以下 (灌注桩内)1~ 1.5m左右。灌注桩混凝土浇至基础底板底面以上 500mom。孔的上部存留钻孔泥浆,为了在开挖十方时。不致因 上部泥浆影响施工、同时为了增加支承柱的侧向稳定性,可掺加泥浆量的 10%左右水泥,并进行搅拌,使泥浆能自凝结硬或者亦可采用均匀灌砂置换外周围泥浆。对采用钢管的支承柱,其内径要比浇灌混凝土导管的法兰盘外径大 50~100mm。待灌注混凝土达到一定强度后,应对钢管内泥浆及泥浆与混凝土混合物进行高压水冲洗吸干净。再浇筑微膨胀高强混凝土组合成钢管混凝土柱。底板施工时应将支承柱外围混凝土凿至底板底面,且将灌注桩钢筋笼焊接加长锚入底板内 35d。采用这方法施工支承柱时。

必须有专门的施工技术措施以严格控制其平面位置和垂直度。

(3)当建筑物基础采用打人式预制桩时,中间支承柱按"逆作法"施工期间所承受垂直荷载大小计算确定,可采用直接打入式 H 型钢或钢管柱 (底部加锥形封口,待打入后再往管内浇注微膨胀高强混凝土),采用打入式支承柱需在全部工程桩施打完成后进行。同时必须严格控制其平面位置和垂直度。还可采用人工挖孔护壁井道至基础底板底面以 .下,利用柱下和剪力墙下的桩基(此处桩距局部缩小),浇筑两桩或三桩承台,然后按前面第1条做法,施工钢管混凝土支承柱,这种施工支承可保证支承柱平面位置、支托钢牛腿标高及垂直度,同时为框架柱和剪力墙暗柱插筋提供空间,且能保证上下层柱与剪力墙暗柱竖向主筋一致,对软弱淤泥层来说还可利用人工挖孔护壁井道进行降水,使软弱淤泥排水固结,为"逆作法"施工创造有利的条件。但多一道人工挖孔护壁施工工序。,多这部分材料与施工费用。

钢管混凝土或 H型钢支承柱在基础底板厚度范围内,需加焊横向隔水钢板,并根据计算确定是否还要加焊传递剪力钢销以及钢销直径与数量。

3.中间支承柱的新做法

由于受地质条件限制,采用单桩单柱方法的中间支承柱其承载能力尚不能满足逆作施工的地下室和地面多层荷载要求时,将限制逆作法施工优点发挥。例如当地面建造三层,地下建造二层后,单桩单柱荷载已达最大值,地面层只能停止建造,等待地下三层、四层…·建造好,底板浇好,达到一定强度后再恢复地面层施工。为克服上述不足,可采用四根或二根工具式临时支承柱,以二柱二桩,四柱四桩来代替单柱单桩承载能力不足矛盾。在施工钻孔桩时,预埋格构式临时支承柱。逆作施工荷载由临时支承桩承担。当底板完成,结构柱施工完毕,即可割除临时支承柱,完成逆作施工荷载的转换。


降水方法

逆作法施工,一般先施工基坑四周的地下连续墙,该墙既是主体结构的一部分。又是基坑止水帷幕,因此降水方法可采用∶基坑明沟排水或井点降水。

(1)基坑明沟排水是在基坑内设置排水沟和集水井,用抽水设备将基坑中水从集水井排出,以达到疏干表层滞水和雨水。

(2)基坑井点降水,必须编制施工组织设计,其内容应包括;

1)工程地质和水文地质资料。以及地下连续墙的深度。必要时需作现场抽水试验确定渗透系数。

2)根据基坑规模、开挖深度,各土层渗透性系数等合理选择井点类型、设备和降水方法。

3)讲行基坑井点降水设计。如需设置回灌井点时。降水系统设计应包括回灌系统。 

4)作出基坑降水井点的施工方案。 

土方开挖

地下室逆作阶段土方按逆作程序进行分层开挖。 1.第一层土方开挖

第一层土方开挖即从自然地坪开始,挖到地下一层梁板底下适当位置。一般以机械开挖为主,局部辅以人工修正。第一层土方开挖,地下连续墙处于悬臂状态,易发生位移。当层高不高,悬臂造成位移不大,能满足工程要求时,可以一次开挖到地下一层梁底适当位置。

若层高较高。其悬臂引起变形不能满足工程要求时。就不能一次开挖。应采用"盆式"开挖,即地下室一层土方的中间部分一次开挖到地下一层梁底适当位置,周围留足被动区三角土,待地面层楼板浇筑完成,具有 90%强度后再用逆作法开挖被动区三角土,完成地下一层土方开挖。

2.逆作土方开挖方法

(1)机械开挖,可采用小型挖掘机械直接下坑挖土。在地质情况较好地区,可分为二层一次逆作。地下一层癫作施工完成,再施工地下二层三层,挖土时一次挖到地下三层梁底适当位置,这样地下室挖土净高可保持在 6米以上,挖土机挖掘回转方便,自卸汽车可直接放坡下坑装土,挖土速度与地面挖土没有多大区别,一天挖土出土量能达到 1500m3甚至更多。能加速土方开挖,缩短逆作施工时间。本施工方法在广州某工程中使用。取得较好效果。

(2)机械与人工结合。在地质情况较差地区,逆作施工土方开挖绝对不能二层一次开挖。以免引起周围结构墙体的过大变形,甚至裂缝破坏。只能逐层开挖,由于逐层开挖受到地下室层高限制,只能采用0.4m3 以下小型挖掘机,再配合人工开挖。在二根立柱中间。面积较大范围内用机械挖土。在中间柱子周围和坑边角落则配合人工开挖。发挥各自的优点。其挖土效率与机械开挖相比较差,一天挖土量仅为 300~600m²。

(3)人工开挖。在软土地区开挖,受地质条件限制,若采用小型挖掘机也存在软土地基承载力不足,地基面要适当加强,例如铺设钢板厚木板等,这样带来麻烦不少,挖掘机移动极不方便,挖土效率大大降低。在这种条件下,选择人工开挖反而机动灵活,对地基条件影响较小。根据开挖面大小。各工序衔接安排,人工可多可少,可随计划,随工程需要,随时调节。唯挖土效率一般每天在 200~400m3 左右。

(4)土方的水平运输。除第(1)点之外,其他形式的土方开挖均存在土方开挖面向出土洞口的土方水平运输问题。用小型机械开挖时,可采用二至三台挖掘机接力翻运。采用入工开挖时。常采用双轮或独轮手推车向出土洞转移。地下室开挖出的土面地质较差时可用木片或竹脚手片铺垫。不使车轮淹入汽中。最好办法还是逐块开挖到梁底以下适当位置后,原地平整,浇筑渗有早强剂的厚为 100mm 的素混凝土垫层,使形成硬壳平面,便于小车推行及逆作施工时堆放梁板模板,立模等工作条件得到满足。

(5)土的垂直提升。"逆作法"施工时,地下室根据工程大小留出 1~2 个出土洞。出十洞面积受柱网控制。选择 1 个柱网或 2 个柱网只浇梁不浇板,在 土0.00 层安装可拆卸的临时钢结构门式提土抓斗。钢结构门式提土抓斗要求抓斗能入坑抓土提升,抓斗能水平移出基坑,抓斗能将土装入自卸车。出土口下面即为集土坑,一般比开挖面低1~2m,以集中土方。在城市繁华地段施工时,白天集土,晚工集土加出土。提升机构把土提到一定高度。再作水平移动,移出洞口,卸于停放在出土洞旁的自卸车上。其出土效率,每一出土洞一个晚上.可出土 200 至 400m²。

3.土方开挖注意点

(1)开挖下一层土方时,应待上一层逆作梁板结构混凝土强度达到设计强度 90%时才能进行。

(2)土方开挖时,土方的高低差不宜太高,一般保持在 1m 以内高差为好。

(3)土方开挖时,不能紧挨中间支承柱单边开挖,应沿支承柱四周平衡开挖,以减少土方对中间支承柱的侧压力,避免产生不必要的变形。

(4)土方开挖宜对称进行。即由中间向外开挖或由二头向中间开挖。以平衡土压力对墙体的压力。

(5)逆作法施工土方开挖期间应全过程对基坑的围护体系、周围环境、地下结构本身进行监测,及时反馈信息,及时调整开挖方法、开挖速度和开挖方向,做到信息化施工。

(6)地下水位较高地区在土方开挖前一定要进行坑内降水,应有专门的降水设计和实施计划,以创造基坑挖土在干燥或较干燥环境中作业。逆作法施工建议采用脱卸式深井降水,随土方向下开挖,逐层脱卸,效果较好。

逆作地下梁板洞口的选定

地下结构楼层预留垂直运输的施工孔洞,应根据现场环境、地下结构受力情况、地下水平通道的距离以及土方、钢筋、模板等垂直运输情况确定施工孔洞的数量、大小,使其既能满足施工要求,又能满足结构受力要求。

地下各层梁板及基础底板与地下连续墙连接做法

为了使地下连续墙与地下各层梁板基础底板以及内衬墙连接成整体。采取如下连接构造做法∶

(1)地下连续墙钢筋笼在地下室各层楼板边梁和基础底板预留拉结锚筋和水平糟口,预留锚筋采用T 级圆筋弯折固定在钢筋笼上并加覆盖泡沫板,以后凿出板面,其钢筋直径不宜大于 25mm,目前常采用直螺纹连结器接驳钢筋,是一种机械连接方式,适用于 φ16~φ40 钢筋,地下连续墙竖向筋保护层 70mm,水平槽口采用 70mm 厚泡沫塑料板固定在钢筋笼上,连结做法见图 12.4-1。

(2)当地下室楼层梁端反力较大时,地下连续墙除了预留拉结锚筋外,尚需在梁底标高处预埋焊接钢牛腿的铁件。做法见图 12.4-1。

(3)为了防止基础底板与连续墙接缝漏水,连续墙除了预留与基础底板上下面钢筋连接的插筋外。连续墙在底板厚度一半位置,沿水平向统长预埋焊接阻水钢板带的预埋铁件,做法见图 12.4-1。

逆作时,柱与剪力量上下层钢筋连结做法

柱与剪力墙处每层按主筋连接接头要求长度尺寸局部挖深,一般多挖 1m 左右的深土,然后用砂回填,上层柱与剪力墙的竖向主筋向下插人砂坑槽内,满足下层柱与剪力墙竖向主筋焊接或机械连接要求尺寸。在施工下层楼层梁板时。下层柱与剪力墙竖向主筋与上层预留插筋对齐采用焊接或冷挤压接头连接并插入再下层砂坑槽内,使得上下层钢筋始终保持垂直一致。

地下逆作梁板支撑

模板支撑应注意避免梁板结构下沉变形,根据土质情况分别采取不同的支撑方式。 

1.原位支模法

当土质稍好,淤泥呈软塑状时,可采取原位支模的方式。由于支撑结构是座落在刚开挖土层上,为了减小沉降和结构变形,对土层采取临时加固措施;铺设 300 厚级配砂石垫


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层,上铺枕木作为底模格栅,以扩大支承面积或者在土层面上用 C15素混凝土找平,厚度为 100~120mm,视土质好坏而定,从而为掉线支模创造有利条件。为减小连续墙暴露高度,周边板及其边梁底模用砖胎模。

支撑梁侧模采用胶合板,上下两道对拉螺栓拉紧,周边板边梁内侧为木模,外侧采用砖胎模,两道对拉螺栓拉紧,其中下道螺栓在砌砖胎模时就预先埋人,上道螺栓与板筋焊接。

2. 吊模支模法

当淤泥成饱和流塑状态时。可采取吊模方式。利用中间支承柱吊挂桁架和模板,梁板荷载通过钢桁架支承在焊接于中间支承柱的牛腿上。过种模板体系的支承不利用结构板以下的地基土作支承面。 3.支吊相结合支模法

该方法即在原位支模方法的基础,用法兰螺丝将底模板吊挂在已施工的结构层上,以保证支模的可靠性。

12.4.9 地下室底板封底

逆作法地下室底层土方开挖深度一般最大。因为地下建筑设计方案中。往往将设备层布置在多层地下室的最底层。为满足设备安装要求,其层高可达 4~5m,加之高层建筑底板厚度一般在 2m 以上,因此底板未浇筑之前,地下连续墙暴露高度可达 6~7m,有可能产生较大的变位。因此必须设置一道临时支撑以减小连续墙暴露高度,便于地下室底板的封底。可供选择的方案有三∶

(1)在底板与上层结构支撑之间的适当位置设置一道钢管或混凝土临时支撑。待底板混凝土达到一定强度后拆除该道支撑,此法施工简便,但费用较大。

(2)在底板面下 20cm 左右设置一道钢筋混凝土临时支撑,底板施工时将其四壁凿毛后浇入底板内。该法由于临时支撑是设置在底板内的,势必给底板钢筋绑扎,带来困难。但费用相对较低。

(3)根据地质情况,可采用"中心岛法"即在基坑先挖中间部分土方至底板底,四周留有一定宽度的被动土,以抵消外侧主动土压力对地下连续墙的影响,这样中间部分的底板钢筋混凝土先浇注后,采用一定的方法将中间底段与四周连续墙相支撑,后将土方剩余部分全部挖光,继续浇注底板。该方法存在问题是底板的施工缝处理较难。

以上三种方案各有利弊,应根据具体情况具体确定。 12,4.10 逆作阶段施工监测

为了确保基坑开挖安全顺利进行,进行信息化施工管理,需进行以下 8项监测∶(1)连续墙顶点位移监测。(2)连续墙内外侧土压力监测。(3)连续墙墙身变形监测。(4)连续墙钢筋应力监测。(5)各层支撑梁钢筋应力监测。(6)土体位移监测。(7)孔隙水压力监测。(8)邻近建筑物沉降观测。.

连续墙内表面与连续墙之间接头处理

地下连续墙是地下室挡土、阻水主要构件,地下室外墙漏水主要集中在连续墙的接头缝处,以及连续墙施工不良造成混凝土局部疏松蜂窝不密实处。要根除地下室外墙渗漏水现象,必须要对连续墙接头缝和墙身局部不密实混凝土进行堵渗漏处理。首先对连续墙内表面进行全面的浮泥和多余混凝土清凿冲洗干净工序,之后对地下室四周连续墙进行全面检查,并画制地下室各外墙面渗漏部位内立面图,注明渗漏范围渗漏严重性程度及墙身混凝土疏松蜂窝不密实沿墙厚方向的深度等。然后根据不同程度的渗漏情况,采取不同的处理方法∶

(1)当墙身混凝土疏松蜂窝不密实面积较大,且其深度占墙厚的 2/3~1/2,漏水严重处先在该部位的墙外侧进行水泥(加早强度剂)旋喷桩补强进行挡土堵水,待水泥旋喷桩强度到达后,将疏松蜂窝混凝土凿至混凝土密实处,冲洗干净,再采用高压喷射微膨胀细石混凝土进行修补,如还有渗水现象,再采用下面化学注浆方法封堵。

(2)当连续墙槽段之间接头采用不传递应力的普通接头 (即采用半圆弧阴阳槽接头)。即连续墙施工采取先施工槽段两端为凹半圆弧槽段。后施工糟段两端为凸半圆弧槽段。要防止接头处渗漏产生,在槽段挖土成槽过程中应防止成槽机抓斗或钻头碰坏已施工的两相邻槽段凹半圆弧槽口 壁混凝士。同时。在槽段置换泥浆清碴时。应采用带钢丝刷器具对相邻两槽段的凹半圆弧槽面并行上下来回洗刷三遍以上。清除槽段接头糟面上残留泥十。 使两槽段接头缝处混凝十紧密相连。对接头缝有漏水或渗水的。采用化学注浆进行封堵。对个别漏水严重的。可先在接头缝墙外侧采用水泥旋喷桩进行第-道封堵。之后在墙内侧再采用化学注浆进行第二道封堵。

(3)化学注浆堵渗漏处理方法如下;

1)堵渗漏防水材料∶可选用氰凝系列堵渗漏材料,它是由 多导酸酯和聚醚树脂制成的主剂(预聚体)与一些添加剂组成的化学浆液。它具有以下特性∶

a.不遇水时是稳定的。

b,遇水时发生化学反应,最后生成不溶于水的固结体,且凝固时间可以调节,固结体强度较高。

c,粘度较低可灌性好。

d。与水反应放出 CO,气体使浆液膨胀向四周渗透扩散,因而有较大的渗透半径。且与混凝土形成良好的结合,提高了抗渗性能。主剂(预聚体)性能指标见表 12.4-1。

2)灌浆施工∶;工艺流程∶混凝土表面处理→布注浆管→封闭→压水试验→浆液配制→灌浆→封孔。

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a.混凝土表面处理∶在缝漏或点漏处,用人工凿成上宽约 10cm,下宽约 5cm,深约 10cm 的梯形槽,并将周围处理于净,观察缝(点)大小,分布情况,漏水来源。如图 12.4-2,

b,注浆管布置在水源处∶即漏水点(上下各布一管)。以及水平漏缝的两端点处,竖向漏缝的最高处和最低处,注浆管埋设如图 12.4-3。

c.封闭∶当工程中各漏点的漏水量不大,可在布管时,采用铁皮沿漏缝通长铺设,并用快干水泥砂浆封闭(图 12.4-3)。

d.压水试验∶封闭后,待水泥砂浆达到 80%强度后,用带色水进行压水试验。 

a)检查缝体内是否畅通,是否有漏水现象;

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b)测定灌浆压力,以确定灌浆压力; 

c)测定灌浆量;

d)测定灌浆时间(开始压水至另一出浆管出水的时间),以确定浆液凝胶时间; 

e)压水时,点漏及竖向漏缝采用下方注浆管,水平漏缝采用端处较低的注浆管; f)压水试验记录表(表12.4-2)。

e.氰凝浆液配方;根据压水试验结果(记录表)确定合理的浆液配方。如福州世界金龙大厦工程实际漏点 224 个,最小灌浆量为 0.7kg,最大灌浆量为 10-1kg,平均灌浆量为 2.4kg,最大灌浆时间约为 45 分钟,最小为 5分钟,平均为 11分钟。

依据以上情况做出如下浆液配方,见表12.4-3~表 12.4-5。

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f.灌浆

将配制好的氰凝浆液倒入干燥的浆液罐内,开始灌浆依据压水记录控制灌浆时间、灌浆量和灌浆压力。灌浆装置见图 12.4-4。

g.封孔检查

待浆液凝固后,经检查,灌浆效果良好,无漏水现象,拆除注浆管,并用水泥砂浆封口,

3)涂层施工;在点漏缝漏全部处理完后,清理表面污物,采用喷灯对墙体进行烘干处理(含水率小于 30%),然后采用配制好的氰凝浆液进行第一度涂刷,6~8h 后进行第二度涂刷,待干后再进行第三度涂刷。

(4)复合壁施工与防水

在地下连续墙经堵渗漏处理后,经全面复查不再有渗漏现象存在之后。在连续墙内侧面槽段接头缝附近两边预埋的竖向预埋铁件采用钢板进行满焊连结,或将地下连续墙内侧水平筋保护层凿去。采用 与连续墙水平筋同直径短筋两边各单面焊 10d 连接,以加强连续墙槽段之间整体性,传递部分剪力。之后进行内衬墙钢筋焊接(与地板、地下室楼层预留插筋焊接)、绑扎及连续墙内侧预留 φ6@400 梅花型拉结筋并钩内衬墙钢筋网片。 由干内衬混源十墙既与连线墙连结为—体细成复合-承黄外

墙,又兼作地下室外墙部分防水层,因此,一般采用 C25~C30 防水密实性混凝土,其抗渗等级按地下室防水要求确定,一般不低于 0.8MPa。为保证内衬混凝土墙防水与承重功能,可采用以下施工方法∶内衬墙混凝土施工分两次进行,第一次采用正常施工方法,将距楼板底 800mm 以下复合壁先浇筑,每 40m 为一个分段,并在分段之间设止水钢板。第二次采用喷射混凝土技术将剩余 800 部分分三次三层施工,以确保复合壁混凝土与楼板的连接密实。两次施工缝之间设止水钢板,见图 12.4-5。

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柱与剪力墙二次浇筑施工缝处理

在"逆作法"施工中。作为水平内支撑系统的地下室各楼层框架梁与剪力墙暗梁均暂时支承在中间支撑柱钢牛腿上,除了结构框架采用钢管混凝土柱结构体系外,中间支撑柱在满足"逆作法"施工阶段承载力要求条件下,其截面尺寸尽可能小。以便框架梁与剪力墙暗梁 上下纵向主筋从中间支撑柱外围通过,便利施工,中间支撑柱的外包框架柱混凝土和剪力墙混凝土均要待地下室基础底板施工好,再自下而上正作浇筑。所以在"逆作法"施工中.各层地下室柱与剪力墙混凝土均存在着二次浇筑施工缝问题,这些二次浇筑混凝土施工缝处理成功与否.是直接关系到地下室逆作法施工成败关键问题,为了不给建筑物工程质量带来隐患,必须采取如下施工技术措施与施工缝处理。

(1)柱和剪力墙在"逆作法"施工第一次浇筑混凝土时,柱底面平且比框架梁底面低 400~500mm,为后浇混凝土提供一定操作空间,大柱截面在纵横框架梁外四角处留 4 个φ150竖孔。图 12.4-6a 柱头大样,便于第二次浇注混凝土时可从此竖孔中由上往下插入振捣器进行泥凝土振捣,剪力墙中的暗梁底面做成凹凸齿 口 。以提高剪力墙的整体性和水平抗剪强度。在进行第二次浇注混凝土之前,先将新旧混凝土交接面凿粗糙面。

(2)进行自下而上浇捣第二次微胀混凝土时,做斗式喇叭口支模。同时安装上特制的高压注浆管,注浆嘴竖贴上层混凝土底面,与柱、墙竖筋焊牢固定,第二次混凝土面比上层混凝土底面高 250,待二次浇捣混凝土到达 C15 后,将外面多余混凝十凿去。利用已理设注浆管,进行以环氧树脂为主要成分的高压注浆。使上下混凝土粘结成整体。经高压注浆后,浆液不仅注满水平施工缝隙,而且还会从上下层混凝土的裂隙毛细孔冒出来,表明过种处理是成功的,做法见图 12.4-6。

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