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岩土研究院

地下连续墙创新优化接头设计及在工程中的应用

296 2020-12-21 14:24:52


1、工程概况

南京报业传媒大厦工程位于南京河西地区,基础土层分布为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉砂层、风化岩,地下水位较高,设计地下连续墙深度60m以上,属超深地下连续墙,墙体需穿过各土层并嵌入风化岩中。地下连续墙设计全长397.705m,两墙合一,墙厚1.0m。设计钢筋笼共分为A,B,C,D4种结构形式,首开槽钢筋笼最长59.05m。地下连续墙设计钢筋笼顶标高-2.050m,槽底设计标高分为-60.500,-61.100m两种。原设计采用的是型钢接头法中的工字钢形式,跳槽法施工。槽段形式中有L形槽段8个,“一”形槽段61个,合计69个槽段。设计为机械抓斗成槽、钢筋笼和工字钢整体连接下放再浇筑混凝土,形成地下连续墙。


2、施工难点

根据同类工程地下连续墙的施工经验,工字钢接头形式的钢筋笼由于受两端工字钢约束,首开幅钢筋笼呈刚性整体,在下放过程中易因槽壁的硬性阻挡而无法下放,深度越大越容易出现卡笼现象,一旦深度超过45m,其下放的难度将急剧增加,很难下放至设计标高,过程中出现的问题超出想象,处理的措施往往是以牺牲地下连续墙的施工质量为代价,并且极易出现严重的质量和安全事故,造成不良社会影响,影响工程质量、工期和企业形象,后期处理难度加大且事故处理费用无法估计。

3、地下连续墙接头施工方案优化

为了有效解决超深地下连续墙施工中存在的难题,经过分析研究、反复探索并借鉴南京河西地区其他工程的地下连续墙做法,决定将原设计工字钢接头优化为II形型钢柱接头,将原设计整体钢筋笼与接头整体下放优化为钢柱接头先行下放,然后再开槽施工槽段。采用这种施工方法,槽段的钢筋笼可以取消下部构造钢筋,接头与槽段钢筋笼分成3部分分别施工,减少了单次吊装质量,降低了钢筋使用量和配套道路的规格。



原设计地下连续墙施工顺序及接头

优化后的接头施工顺序及接头


4、地下连续墙II形接头施工工艺流程

1)地下连续墙施工前首先进行导墙施工,导墙的尺寸和支撑要求如图3所示。导墙施工完成并达到强度要求后开始施工接头钢柱,首先进行钢柱的中心位置放线,确定其位置并在导墙混凝土上做好明确标识。

2)泥浆池供应泥浆,液压抓斗中心点对正钢柱放线位置并开始开挖,液压抓斗挖至设计槽底标高后停挖,改由旋挖钻机在中心点向下继续引孔1.4m,钢柱成孔。

3)钢柱最下层一段加工时加长1.0m,下设到位后距孔底部0.4m,呈悬空状态,钢柱顶端与导墙临时固定。采用超声波检测钢柱的垂直度,根据检测结果微调钢柱使之符合垂直度<L/300的设计要求。

4)钢柱空腔内下设导管,浇筑底部嵌固端混凝土,拔出导管并逐步均匀回填钢柱两侧土方至导墙顶高度,然后再次下设导管浇筑钢柱内部剩余混凝土。


导墙施工

5)上述II形地下连续墙接头的施工流程如下:①成槽机第1抓,施工方钢柱下设槽位(见图4a);②旋挖机在设计槽底高程居中向下旋挖1.4m用于固定方钢柱底端(见图4b);③方钢柱施工顶端临时固定于导墙,底端距嵌固孔底0.4m,依据超声波检测数据调整方钢柱直到垂直度合格,然后固定顶端,钢柱内浇筑5m3混凝土将底端嵌固,嵌固混凝土终凝钢柱两侧均匀回填土至导墙高度,再浇筑方钢柱内混凝土至设计高度。

5、地下连续墙II形接头施工技术

5.1钢柱接头加工

对接要求钢柱接头采用12mm厚钢板切割下料,工厂拼接焊成20m一段,每根钢柱接头分3段组成,钢柱接长在现场进行,对接焊缝呈Z字形,即翼缘板焊缝水平位置相互错开。



5.2下放钢柱的槽段施工

5.2.1泥浆制备

泥浆配合比:膨润土,水质量的8%左右;CMC(羧甲基纤维素钠),水质量的0.05%;纯碱(分散剂),水质量的0.3%左右。泥浆制作采用泥浆搅拌机搅拌,先将CMC浸泡在水中稀释,再按规定数量加入搅拌筒内与膨润土、纯碱一起搅拌,搅拌好后存入新浆池。为充分发挥泥浆的作用,泥浆搅拌后必须储存在新浆池24h后方可使用.


地下连续墙接头施工工艺流程


II形钢柱对接示意

5.2.2定位开槽

槽段开挖长度2.8m,标准槽段间距6.42m,先在槽段分幅位置用红漆打点,然后在标记位置电钻成孔并埋设钢筋头作为开槽中心点。分幅点定位时的位置允许偏差为+10mm。

5.2.3成槽施工质量要求

以钢柱中心作为成槽机开挖定位的中心,依据测量所得的导墙顶高程,确定挖槽深度,成槽机按照操作规程开挖。清理底部沉渣后成槽结束。


在成槽过程中,每隔2h检测1次槽内泥浆质量,对于不合格泥浆必须及时调整,确保槽段土体稳定。



5.2.4钢柱嵌固孔施工

抓斗成槽至设计槽底高度后,采用旋挖钻机在钢柱对应位置向下引孔1.4m,形成直径1m、深1.4m的嵌固孔。

5.3下放钢柱施工工艺要求

5.3.1钢柱起吊

将钢柱底部1m长度范围腹板两侧翼缘割除,采用QUY160履带式起重机吊起钢柱使其对正槽段中心下设。钢柱底部1m嵌入旋挖机所引孔中,底端离孔底0.4m,将钢柱接头固定于导墙上(如图6所示),使钢柱接头处于悬空垂直稳定状态。

5.3.2固定方法

钢柱下放完成后,在固定前对钢柱垂直度进行超声波检测。如检测发现垂直度偏差超标,则提起钢柱重新按照检测结果调整钢柱接头位置使之达到合格标准后再固定。

在钢柱接头顶端四侧翼板上按照计算所得的位置开口,将工字钢穿过4个开口横担于导墙上。为防止钢柱接头位移,使用L形角钢与导墙用膨胀螺栓固定牢固,再用[10将所有钢柱接头沿地下连续墙方向水平嵌拉


II形钢柱顶部固定示意


5.3.3清渣

固定后开始安装导管和清孔设备,采用正循环方法进行清孔换浆,注意及时补浆,柱内泥浆面不得低于导墙以下2m。

5.3.4浇筑嵌固混凝土

清孔完成,浇筑5m3混凝土将槽段底部充满,使钢柱底端埋入混凝土内。浇筑完成后通过检查柱内外混凝土面高度判定钢柱的实际嵌固深度和嵌固效果。

5.3.5柱槽回填

封底混凝土终凝后,将黏土均匀地回填于钢柱两侧,使用挖机缓慢回填,保持两侧回填高度的均匀与同步,回填高度至导墙面高程。回填过程中注意及时回收槽内泥浆并通过除砂器滤除泥浆内杂质。

5.3.6浇筑柱内混凝土

回填完成后浇筑柱内混凝土,首先下设导管至底部,然后采用正循环方法清除底部泥浆沉淀,浇筑前柱内沉渣厚度≤100mm,最后浇筑水下混凝土至设计标高。地下连续墙的槽段施工另行论述。

6、结语

南京报业传媒大厦地下连续墙工程已于2012年5月施工完成,通过安装于II形钢柱接头内的检测管对钢柱接头的垂直度检测,结果均满足设计L/300要求;同时,通过对接头的优化,槽段施工难度降低,更容易保证地下连续墙整体质量;施工进度得到加快;安全隐患和吊装风险大为减少;吊装机械和临时道路的配置得以降低,减小了成本。地下连续墙II形接头的实施取得了良好的效果,得到业内的一致好评。

 

稿源:《筑龙岩土》

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