地下连续墙的施工及常见问题处理

【摘要】 本文结合某工程地下连续墙的施工,对施工中常见问题及其质量影响因素,提出相应解决措施。

【关键词】 地下连续墙;施工;问题处理

【中图分类号】 TU753.2 【文献标识码】 A【文章编号】 1727-5123(2010)01-015-03

南京某大厦为高层建筑,总高度约210m,地下4层,开挖深度主楼区域23.5m,附楼及裙楼开挖21.0m,基坑围护结构采用地下连续墙。地下连续墙周长 435.82m,厚800mm,嵌岩深度最大约11.5m,水下灌注采用C40,P12抗渗混凝土。

工地场地属于长江二级阶地,基岩以上为老粘土,下部基岩为安山岩,表层分布杂填土和素填土。场地2~4层为粉质粘土,5-1A,5-1B为强风化层,5-2A~5-2D为中风化岩层。

1层填土和2-1层粉质粘土中的地下水类型为上层滞水,呈不连续状,主要接受大气降水补给,局部接受地下水管渗漏补给。基岩中的地下水类型为基岩裂隙水,具一定的承压性。

1工程特点

1.1基本原理。在地面上用一种特殊的挖掘设备(成槽机)沿着开挖工程的周边,在泥浆的护壁的情况下,开挖一条狭长深槽,在槽内放置钢筋笼浇灌砼,筑成一条连续的墙壁供截水防渗,或挡土或承重之用,故地下连续墙工法又名槽壁法。地下连续墙的施工流程见下图所示:

工作完成后就可按划定的单位槽段用挖槽机进行挖槽,单位槽段挖完后槽孔的两侧各放入一根接头管(有圆形,眼镜式,波形式,凹凸式),接着清孔,使泥浆比重达到规定要求,放入钢筋笼,下导管,在槽孔中浇灌砼,待砼凝固后再渐渐拔出接头管,于是两端呈半圆形或带有凹口或带有雌榫的单号(奇数)槽段构成,一般先做单号槽段,再筑双号(偶数),就形成一道.地下连续墙。

1.2本工程特点。本工程四层地下室采取顺作法施工,设计地下连续墙除作为围护作用外,还作为地下室外墙,成为结构的一部分。本工程基坑周边规划道路侧地下管线较多,而且距施工现场很近,有许多就在施工道路之下,主体结构地下室外墙距离地铁隧道周边锚杆外端最近处约3m,其质量和周边环境要求很高。

本工程基坑为特大型基坑,连续墙施工需进入第五层强风化及中风化层,并需嵌岩最大约11.5m,因此该地下连续墙深度大,成槽难度也较大。

2施工工艺

2.1测量放线。根据业主提供的基点,导线和水准点在施工场地内设立施工用的测量控制网和水准点,施工期间经常复测并注意保护。

2.2墙修筑。导墙是地下连续墙成槽之前必备的临时构筑物,其作用为:①明确挖槽位置;②容满泥浆:稳定槽内泥浆液面应始终保持在导墙面以下200mm左右,并高于地下水位1m左右 ;③防止槽壁顶部坍塌;④为挖槽机成槽导向;⑤作施工时的水平与垂直量测的基准;⑥作为吊放钢筋笼,设置导管以及架设某种挖槽设备的支撑点。导墙的质量直接影响地下连续墙的轴线和标高,对成槽设备进行导向。

本工程导墙采用“”型整体式钢筋混凝土结构,导墙间距840mm,肋厚200mm,高1500~2000mm,顶面标高比地面高15~20mm,混凝土标号为C20,对称浇筑,混凝土强度达到设计强度的70%后,方可进行成槽施工。

导墙施工顺序:整场地 测量放线定位 挖导沟处理弃土 绑扎钢筋 支模板 浇筑砼 拆模设置横撑防止导墙位移变形。

2.3泥浆的制备与处理。泥浆的作用:因泥浆有一定的比重,当成槽时槽内液面高出地下水位一定高度,泥浆在槽内产生一定的静水压力,可抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力,形成液体支撑,可以防止槽壁倒塌与剥落,并防止地下水渗入,此外泥浆在上形成一层透水性很底的泥皮,泥浆还从槽壁表面向土层内渗透,渗到一定范围泥浆粘附在土颗粒上,这种泥皮与粘附作用可减少槽壁透水性,防止槽壁坍落,使泥浆压力有效地作用于槽壁上起到支撑防坍作用。泥浆的优劣将直接影响地下墙成槽施工,选用优质泥浆,从而保证泥浆的护壁性能。

现场将膨润土与水在一个搅拌池中用高速搅拌机拌合均匀,排放至泥浆池中膨胀贮存。使用BE375除砂器对废浆进行回收除砂,将土粒和碎石从浆液中通过振动器分离除去,然后把干净的泥浆重新返回槽中循环使用。制备泥浆一定要充分搅拌,否则膨润土溶胀不充分,会影响泥浆的失水量与粘度,一般膨润土与水混合后,三小时就有很大的溶胀可供施工使用.所以泥浆制备结束后,宜储存3小时以上才可使用。

2.4成槽施工。槽段开挖采用抓斗式成槽机挖掘上部软土层,入岩成槽利用铣削式成槽机完成作业。成槽时采用泥浆循环法清渣。清槽时利用铣削机自身配置的泵引反循环系统完成。成槽在地墙施工占1/2工期,因此提高挖槽效率是缩短地下墙施工工期的关键,同时槽壁形状决定了墙体外形.故挖槽的质量也是保证地下墙质量的关键,挖槽的主要工作有①单位槽段划分;②挖槽机械选择与正确使用,制订防止槽壁坍塌措施与工程事故及特殊情况处理等。

成槽过程中抓斗垂直导墙中心线向下掘进,运用成槽机上自动测斜仪随挖随测,并用液压纠偏仪随时纠偏。成槽时,泥浆应随土而补入,保证泥浆液面在规定高度上。成槽机掘进速度应控制在15m/h左右,不宜快速掘进,防止槽壁失稳。但挖至离槽底2～3m时,应放测绳测深,防止超挖或欠挖。成槽至预定标高后,对闭合幅及连接幅进行接头处理,采用刷壁器刷壁,防止夹泥,确保接头防水效果。刷壁后进行扫孔,扫孔时抓斗每次移开50cm左右,扫孔结束后,进行清孔和再一次用测绳测深。

2.5钢筋笼的制作与吊放。现场搭设采用槽钢搭设制作6×35m平台,在平台上根据设计的钢筋间距插筋,预埋件及钢筋接驳器的位置划出控制标记,以保证钢筋笼和各种埋件的布设精度。采用3mm厚钢板制作定位钢垫板,保证保护层的厚度。钢筋笼的吊放:钢筋笼采用主、副两台吊车整体一次吊放,用多组葫芦平衡起吊。钢筋笼的吊放时应设有横吊梁或吊架,吊点布置和起吊方式要防止起吊时引起钢筋笼变形,起吊时不能使钢筋笼下端在地面上拖引,为防止钢筋笼吊起后在空中摆动,应在钢筋笼下端系绳以人力操纵,插入钢筋笼时务必要使钢筋笼对准槽段中心,吊点中心必须对准槽段中心然后徐徐下放,不要产生横向摆动。而造成槽壁坍塌。吊放中不能强行插放。钢筋在泥浆中浸泡时间一般不超过15~20h,若有条件在钢筋人槽后4h内必须浇捣砼。

2.6水下混凝土灌注。每槽段采用两根￠250导管灌注,由专用顶升架悬、吊施工。导管底端距槽底不超过50cm,浇筑混凝土前应在导管内临近泥浆面位置吊挂隔水球作堵头。选用商品混凝土,标号C40,抗渗等级S12,坍落度18~22cm,首批混凝土应埋管深度不小于50cm。为防止混凝土夹泥,槽段混凝土面应均匀上升且连续浇筑,浇筑上升速度不小于2m/h,因故中断浇灌时间不得超过30min,2根导管间的混凝土面高差应不大于50cm,导管埋管值应控制在2～3m。

3施工问题及措施

3.1特殊槽段的施工。本工程地下连续墙“”型,“V”型异型槽段较多,对这些槽段采取了相应措施保证施工质量。

3.1.1导墙施工时,对这些异形槽段,拐角处应向外放出至少40cm,以满足抓(铣)土要求,并保证转角处地下连续墙断面的完整。

3.1.2为避免特殊槽段,钢筋笼在起吊过程中受力变形,起吊前采用20#槽钢间隔3~4m对钢筋笼迎土面一侧进行电焊加固处理。

3.1.3为保证特殊槽段钢筋笼起吊时笼身的垂直度,钢筋笼起吊前应先根据特殊槽段的规格验算其形心位置,以此来确定吊点。

3.1.4异型槽段在成槽过程中易发生槽壁坍方,所以在该型槽段长度划分上尺寸不宜过大,满足抓斗取土尺寸即可。施工中要加快成槽进度,尽量缩短成槽时间和减少重型机械在该处的来回移动,以保证槽壁的稳定。

3.2防止槽壁塌方的措施。在槽壁成孔,下钢筋笼和浇筑混凝土时,会出现槽壁塌方现象,需采取以下预防措施:

3.2.1在竖向发育的软弱土层,砂土层时,慢速钻进,适当加大泥浆密度,控制浆面高于地下水位0.5m以上。

3.2.2严格控制泥浆质量,根据土质情况调整泥浆密度,一般不应小于1.05g/cm3。

3.2.3槽段成孔后,紧接着放钢筋笼并浇筑混凝土,避免搁置时间过长。

3.2.4加强施工操作控制,提高工人操作水平,缩短每道工序的时间。

3.2.5采用对土体扰动较小的成槽机械,并减少槽孔周边的附加荷载。

对已塌孔的槽段,可加入泥浆密度,在塌坍处填入较好的粘土或土砂混合物,再重新下钻钻进。如出现大面积塌坍,应将钻机提出地面,用优质粘土(掺入20%水泥)回填至塌坍处以上1~2m,待沉积密实后再行钻进。

3.3混凝土浇筑常见问题防治。导管内进泥。原因为:①首灌混凝土数量不足,不能将泥浆全部排出导管。②导管距槽底距离过大,使泥浆涌入导管。③拔管过度,泥浆被挤入管内。

预防措施:①计算首批混凝土量,保持足够的数量和下冲力,使泥浆排出导管处。②导管口离槽底应保持不小于1.5d(d为导管直径)的距离。③导管插入混凝土深度保持不小于1.5m。④浇灌时注意控制浇灌速度,经常用测锤测定混凝土上升面,根据测定深度,确定拔导管的速度和高度。⑤如已出现导管进泥,槽底混凝土深度小于0.5m,可重新放隔水球浇灌混凝土,否则应将导管拔出,将槽底混凝土用泵吸反循环清出,重新浇筑混凝土,或用二次浇灌法将导管插入混凝土内,重新浇灌混凝土。

3.4渗漏防治措施。

3.4.1地下连续槽一般墙体较厚,结构防水效果比较好,但由于整个围护结构是一幅一幅的槽段组成。因此槽段之间的连接就是一个薄弱环节,如果处理不当还可能造成工程事故。为了减少槽段接头的渗漏水问题,应该做好以下几方面工作:①锁口管安装过程中要控制好其垂直度,其中心应与设计中心线吻合,底部插入槽底30~50cm,以保证密贴,防止混凝土倒灌。上端口用钢扁担楔实,钢扁担两头卡牢在导墙凿出的槽内,防止浇混凝土时锁口管移动。②槽段接头处不允许夹泥,浇混凝土前必须用钢丝刷紧贴接头混凝土上下刷,清除泥皮,泥渣。③严格控制导管埋入混凝土中深度,杜绝导管拔空现象,如万一拔空,应采取措施,重新浇筑。④控制好锁口管抽拔时间,在混凝土初凝后进行,同时要慢速提升,以防止锁口管拔出引起混凝土流向拔空部位,影响接头防水效果。

3.4.2地下连续墙一旦发生渗漏,应先进行止水堵漏后再进行内衬墙的施工。①对一般渗漏水,可采取分水引流、墙面裂缝注浆的方法堵漏。其施工工艺为:首先查明渗漏部位,对渗漏处进行割缝与剔槽,人工修整出3～5cm、深15～20cm的沟槽;之后对渗漏处表面两侧10cm范围内凿毛,凿毛后在沟槽处安放塑料管对漏水进行引流;然后用清水冲洗干净渗漏处,并用速效堵漏剂及水泥对沟槽进行封堵,凝固后使裂缝封闭;待前期预埋的注浆管中水流量减少后,沿注浆管采用注浆泵进行化学灌浆,将所有引流管逐个封堵。②对严重漏水甚至涌水,导致大量流砂涌出时,可采用墙外侧施工止水帷幕、墙内侧进行分水引流、化学注浆的办法综合处理:在墙内侧回填土或砂包控制流砂,并在墙外侧渗漏部位以接头缝为中心,施工止水帷幕并加固土体,以有效控制水土流失引起的地面沉降,当涌水情况控制住,只有少量漏水时再逐层移走砂包,按一般渗漏封堵方法,逐步处理,直至漏水完全堵住。