超深圆形地下连续墙施工关键技术研究

发表时间:2020/3/3   来源:《基层建设》2019年第29期   作者:陈哲
[导读] 摘要:改革开放以来,社会经济飞速发展,随着我国基础建设领域的蓬勃发展,在地下工程、房屋建筑等涉及的大型深基坑工程中越来越广泛地采用地下连续墙作为竖向围护结构。
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        摘要:改革开放以来,社会经济飞速发展,随着我国基础建设领域的蓬勃发展,在地下工程、房屋建筑等涉及的大型深基坑工程中越来越广泛地采用地下连续墙作为竖向围护结构。
        关键词:超深圆形地下连续墙;施工关键技术
        引言
        随着我国基础建设领域的蓬勃发展,在地下工程、房屋建筑等涉及的大型深基坑工程中越来越广泛地采用地下连续墙(以下简称地连墙)作为竖向围护结构。地下连续墙工艺是近几十年来在地下工程和基础工程施工中发展起来并应用较广泛的一项技术。因其对邻近建筑物具有较好的支护作用,还兼具防渗、挡土、防爆、截水、环保、噪音小、整体性强、墙体刚度大等优点,而被广泛应用于各种建筑工程的基础施工中,并已成为建筑工程施工的核心技术之一。近年来,地下空间开发朝开挖深度越来越大、结构平面形状越来越复杂的方向发展,地下连续墙随之也向超深、异型的方向发展。地下连续墙断面型式不再是单一的直线形,而是先后出现了L形、Z形、T形等形状各异的断面型式。
        1工程设计概况
        地下连续墙为一圆形结构,内径34.6m,外径36.6m,墙体由38个槽段单元的圆形折线墙组成,地下连续墙厚1000mm,采用C35混凝土。墙段之间采用V字形钢板接头,使墙段楔合,根据墙段的端接形式,分成阴接的A型墙段和阳接的B型墙段两种,A、B相间。地下连续墙的施工,根据划分好的槽段进行,先进行带V字形钢板的A型墙段,A型墙段全部完成后再进行A型段之间的B型段施工,B型段成槽时要将A型段的接头钢板冲刷干净,以与混凝土结合良好。地下连续墙主筋采用HRB400Φ25钢筋,水平间距150mm,垂直间距130mm:地下连续墙箍筋采用双肢HRB400Φ16钢筋,水平间距500mm,垂直间距300mm。为了满足地下连续墙开挖阶段的受力要求,采用逆作法施工内衬墙,内衬壁厚度800mm,采用C30混凝土,内衬施工层高取4.0m。
        2常用地下连续墙施工方法
        2.1修筑导墙
        在地下连续墙施工以前,需沿着地下墙的墙线开挖导沟,修筑导墙,导墙是一种临时结构,具有下列作用:起挖土的导向作用;作为基准;贮存泥浆,在成槽施工中保持稳定的液面;承受挖槽机等施工设备的荷载;维护地表土的稳定,防止槽口坍陷等。
        2.2护壁泥浆
        护壁泥浆是指在挖槽过程中使槽壁稳定而不致坍塌的一种泥浆,其主要作用是护壁、带土、冷却和润滑。
        2.3挖槽机械和挖槽方法
        挖槽是地下连续墙施工中的一道关键工序,它是用专用的挖槽机来完成的。挖槽是按单元槽段逐个进行挖掘的,单元槽段是地下连续墙在延长方向一次浇筑混凝土的长度,它不得小于挖槽机械挖槽工作装置的长度。
        3施工重难点分析
        3.1成槽槽壁垂直度
        地下连续墙成槽深度属超深地连墙,如何控制成槽垂直度从而确保钢筋笼,特别是异型钢筋笼顺利下放,是施工的一大重点。
        3.2成槽厚度
        成槽厚度较大,且设计选择工字钢刚性接头作为槽段的接头形式,在进行混凝土浇筑时,极易发生混凝土绕流现象,继而给后续槽段的施工构成影响,施工时必须采取措施进行控制。
        3.3粉砂层土质坚硬致成槽困难
        地连墙厚深度达到46m,地连墙要深入粉砂层15m左右,该土质比较坚硬,其标贯击数达40击。根据以往类似土层的工程实践经验,一般液压抓斗成槽机适用于较松软土质,通常土层标贯击数超过30击,则挖掘速度会急剧下降;而当超过50击,即难以挖掘。因此,选用何种成槽工艺及设备是首先要解决的一个问题。


        3.4地下连续墙沉渣厚度控制
        地下连续墙沉渣的厚度直接影响到地下连续墙后续的沉降大小,而沉降过大将影响钢筋笼的顺利下放和主体结构的稳定。因此,如何有效控制沉渣厚度也是工程的重点。
        4超深地下连续墙施工关键技术
        4.1槽段划分
        接收井圆形地下连续墙轴线外放30cm后直径为9.55m,周长为60.004m。主要采用液压抓斗和铣槽机相互配合进行地下连续墙成槽施工。划分14个槽段,Ⅰ、Ⅱ期槽段各7个,交错布置。Ⅰ期槽段采用三抓(铣)成槽,槽段共长6.826m,单抓(铣)槽长2.8m,中间槽段长1.226m;Ⅱ期槽段长2.8m,一铣成槽。槽段采用铣接连接,即在两个Ⅰ期槽中间进行Ⅱ期槽成槽施工时,铣掉Ⅰ期槽两侧端头多余部分混凝土,形成锯齿形搭接,Ⅰ、Ⅱ期槽孔在地下连续墙轴线上的搭接长度为50cm,闭合幅套铣接头呈梯形,最小套铣宽度为30cm,最大套铣宽度为66cm。
        4.2成槽控制要点
        (1)成槽机掘进速度应控制在15m/h以内。液压抓斗不宜盲目快速掘进,以防槽壁失稳;铣槽机进尺速度也应控制,特别是在软硬层交接处,以防止出现偏移、裹钻等现象。(2)成槽时,泥浆应随着出土补入,保证泥浆液面在规定高度上。(3)施工过程中须限制大型机械不得在槽段边缘频繁走动,以确保槽壁稳定。如发现泥浆翻泡,大量流失或地面有下陷挖掘深度无变化现象时,不准盲目掘进,待研究处理后再行施工。(4)成槽过程中如发现大塌方现象,应及时采用黏性土回填,待协商处理后再进行施工。
        4.3提高层砂土成槽效率技术
        根据以往类似土层的工程实践经验,在地连墙成槽施工中,常规液压抓斗工法在2粉砂层闭斗抓土时存在严重的斗体上浮现象,成槽工效低下,控制成槽效率较困难。同时,由于常常要靠抓斗自重冲击成槽,成槽垂直度控制困难。为提高成槽效率,该工程从成槽设备和成槽工艺等多方面采取技术措施。(1)选用先进的成槽设备。该工程投入2台德国利波海尔成槽机,该机具有抓斗切土能力强,成槽效率高,成槽垂直度控制能力强的优势,精度可达到1/1000,成槽最大深度可达到70m,满足了该工程地连墙成槽施工。(2)采用钻孔辅助成槽工艺成槽施工。地连墙施工时,针对穿越层土较厚的区域采取在锁口管位置钻先导孔的技术措施,通过钻孔可以使液压抓斗的斗齿直接伸入孔内进行成槽,从而提高成槽效率,并可确保成槽端头的垂直度要求。先导孔选用GPS20型钻机正循环钻进,反循环清孔,反循环清孔时要求将孔内泥浆全部置换成膨润土泥浆,钻进深度同地连墙深度,钻孔孔径1m,垂直度1/500。
        4.4钢筋笼分节技术
        钢筋笼吊装,特别是超深地下连续墙钢筋笼的吊装,作为地下连续墙施工技术中的重要环节,因其风险高、操作难度大,成为现场技术控制的重点。因为地下连续墙钢筋笼超长、超重,受作业场地、周边环境和设备起吊能力所限,无法一次吊装完毕,这就要求对钢筋笼进行合理分节,确保安全、顺利入槽。
        结束语
        地下连续墙技术至今已经有半个世纪的历史,它不断地用现代工业技术成果改造着自身,同时为人类的现代化进程做出了巨大贡献。在进入21世纪的时候,我们预期它会得到更快的发展和更广泛的应用,帮助人们去建设更高的楼房和跨度更大的桥梁以及地下空间等等。
        参考文献:
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        [2]曾虹程,吕耀悦.超深大厚度圆形地下连续墙施工技术[J].建筑施工2018,30(2):95-97.
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        [4]彭圣浩.建筑工程质量通病防治手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.
        [5]唐兰远.地下连续墙槽段接头形式的探讨[J].探矿工程:岩土钻掘工程,20018(9):20–22.
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