2010-城市狭窄空间深基坑地连墙施工技术在过江隧道汉口段的运用.doc

城市狭窄空间深基坑地连墙施工技术在过江隧道汉口段的运用 武汉长江隧道工程是武汉市重点工程，位于武汉长江一桥、二桥之间，总长3630m，是一条沟通内环线汉口与武昌中心城区的重要过江通道。汉口岸起点为汉口大智路与铭新街的交叉口（桩号K2+050），隧道自该处以敞开段的形式沿大智路延伸至中山大道，洞口里程为K2+260，而后以明挖暗埋的形式穿越中山大道，再沿北京路依次穿越胜利街、鄱阳街延伸至位于鲁兹故居以北的汉口竖井（桩号K2+700），同时汉口岸隧道所处的汉口老城区是城市规划的核心圈层，该城区保留有大量的文物保护建筑，东侧距铭新街小学主教学楼只有3m，西侧距北京路临街建筑5m，距工商银行大厦约8.5 m；距湖北省进出口总公司大楼约5m，距变压器防护架3米，距煤气管道仅2m。 由于周边环境复杂，明挖施工的基坑周边支护极为关键，实际施工采用地下连续墙作围护结构兼做结构外墙。采用环梁及钢支撑减少地连墙的变形和位移，降低对周围环境的影响。用精密仪器监测基坑的变形，进行动态监控，确保支护结构稳定。 一、地下连续墙施工 根据本工程的特点，地下连续墙采用“两墙合一”的方法施工。本工程主体围护结构，共计120幅墙，为了满足结构及止水要求，连续墙幅间接头采用十字钢性连接方式，其中止水钢板厚14mm，两块接头钢板厚10mm。地连墙墙厚600mm，水下砼强度等级C35，抗渗等级S8。其主要的施工工艺如下： 1、导墙施工 1.1在导墙施工全过程中，要保持导墙沟内不积水。导墙沟侧壁土体是导墙浇捣混凝土时的外侧土模，应防止导墙沟宽度超挖或土壁坍塌。基底应和土面密贴，以防槽内泥浆渗入导墙后面。 1.2现浇导墙分段施工时，水平钢筋应预留连接钢筋与邻接段导墙的水平钢筋相连接。 1.3导墙是液压抓斗成槽作业的起始阶段导向物，必须保证导墙的内净宽度尺寸与内壁面的垂直度达到有关规范的要求，墙面与纵轴线距离的允许偏差10mm，内外导墙间距允许偏差5mm，导墙顶面保持水平，全长范围内高差应小于10mm，局部应小于5mm。 1.4导墙混凝土浇筑完毕，拆除内模板之后，应在导墙沟内沿其纵向每隔1m左右加设两道木支撑，将两片导墙支撑起来，并向导墙沟内回填土方，以免导墙产生位移。 1.5导墙混凝土自然养护到70%设计强度以上时，方可进行成槽作业。在此之前禁止车辆和起重机等重型机械靠近导墙，机械距导墙不小于3m。 2、泥浆系统 2.1泥浆材料及配制采用下列材料配制护壁泥浆：膨润土、自来水、纯碱做为分散剂、增粘剂、加重剂、防漏剂。配好后储存在半埋式砖砌泥浆池中。采用泥浆泵输送、回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。 2.2泥浆的分离净化 在地下连续墙施工过程中，因为泥浆要与地下水、泥土、砂石、混凝土接触，其中难免会混入细微的泥沙颗粒、水泥成分与有害离子，必然会使泥浆受到污染而变质。因此，泥浆使用一个循环之后，要对泥浆进行分离净化，尽可能提高泥浆的重复使用率。 2.3泥浆的再生处理 为了保证循环使用泥浆的护壁性能，对经过分离净化的泥浆，还需调整其性能指标，进行再生处理。 3、挖槽机操作要领 本工程采用意大利进口的BH-12型液压抓斗和KH180履带式起重机、50t汽车吊配套的槽壁挖掘机。在挖槽机具挖土时，悬吊机具的钢索不能松驰，要使钢索呈垂直张紧状态，这是保证挖槽垂直精度必须做好的关键动作。挖槽作业中，要时刻关注侧斜仪器的动向，及时纠正垂直偏差。单元槽段成槽完毕或暂停作业时，即令挖槽机离开作业槽段。 4、钢筋笼吊装 4.1吊装钢筋笼配备KH180履带式起重机、50t履带式起重机。 4.2起吊钢筋笼时，先用主吊和副吊双机抬吊，将钢筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将钢筋笼凌空吊直。 4.3吊运钢筋笼必须单独使用主吊，必须使钢筋笼呈垂直悬吊状态。 4.4吊运钢筋笼入槽后，用吊梁穿入钢筋笼最终吊环内，搁置在导墙顶面上。校核钢筋笼入槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使钢筋笼吊装位置符合设计要求。 5、吊装接头管（水下砼施工） 5.1使用履带吊吊装接头管。 5.2接头管分段起吊入槽，在槽口逐段拼接成设计长度后，下放到槽底。 5.3为了防止混凝土从接头管跟脚处绕流，使接头管的跟脚插入槽底土体少许。 6、浇灌墙体水下混凝土 6.1墙体混凝土采用商品混凝土。 6.2浇灌混凝土在钢筋笼入槽后的4小时之内开始。 6.3混凝土下料用经过耐压试验的%o300混凝土导管。 6.4拎拔拆卸导管使用履带吊。 6.5浇灌混凝土过程中，埋管深度保持在1.54.0m，混凝土面高差控制在0.5m以下，墙顶面混凝土面高于设计标高0.30.5m。 6.6按规定要求在现场采样捣制和养护混凝土试块，及时将达到养护龄期的试块送交试验室作抗压与抗渗试验。 二、降水 1、确定方案 本工程地下水埋深为1.2-2.4m，基底平均深度16.8，竖井最深处21.4m。基坑围护及止水采用600mm地连墙，地连墙深度27m，有效的隔断了地下水的大量涌入，土的渗透系数为0.5-1.6m/d。经研究分析：要保证基坑的良好施工条件，降水深度需要控制在地下-25m，经过计算，可采用无砂砼管井点降水。降水井直径为500mm，井外围用棕皮及等粒径碎石，其透水直径不小于700mm，井深26m，控制降深25m（从地坪算起）。可用一般潜水泵排水，排水量大，水位下降快，使基坑较易处于无水状态，各井独立工作，维修方便，降水效果可靠，可使水在自重压力和动水压力作用下，较快得到压实和固结，有效改善土体的力学性能，提高基坑的稳定性，费用可以比轻型井点降水方案降低46%-57%。 2、降水井的施工 2.1打孔成井 2.1.1降水井成孔采用原土泥浆护壁钻孔法，定好位置后钻孔，孔深满足26m深度要求，并利用钻机进行清孔。 2.1.2钻孔及清孔完毕，将无砂水泥管吊入管井就位，并及时在管底回填中粗砂、井管和孔壁间回填小砾石作为滤层，并进行吸井至水清为止。 2.2降水管理 2.2.1基坑开挖前在降水管井中用口径40mm，扬程25m、流量15m3/h的潜水泵进行降水，每口井配一台泵。降水后地下水位位于基底以下0.5m，降水过程中随时对降水井及观测井内水位进行观测，若地连墙外围观测井的水位下降影响周围建筑物时，应停止抽水或给观测井注水。经抽水7天后，其地下水位保持此标高2天以上，可进行土方开挖。 2.2.2基底表面设排水盲沟，采用有组织排水。 三、土方开挖 基坑面积约14680m2，基坑深度1216.8m，局部基础加深部分需下挖20m。基坑总土方量约30万m3，采取分层开挖，修建运土坡道、最后抓运的方法。基坑内共设有三道钢支撑和一道钢筋混凝土支撑，按照先撑后挖和随挖随撑的原则将基坑土方分成四次开挖，土方施工和钢筋混凝土支撑交替进行作业，即挖一层土做一层支撑，支撑达到100%强度后，再挖下一层土再做一层支撑。另外为避免超挖，开挖到基底上20cm时，开始人工挖土，人工挖土至设计标高处。人工开挖的20cm厚土方及破桩头砼，随挖随清并随挖掘机的后退，挖运到场外。挖设盲沟将降水井互相连通，并在沟内填大粒径碎石。基底挖至标高并有相当的平面后，立即组织有关人员验槽，随后浇注C15混凝土垫层。 四、基础大体积混凝土施工 地下底板厚度1.21.8m，有施工缝但无后浇带，分节依次浇筑，每节浇筑砼总量都在1000m3以上；设计强度等级为C35S8，施工时采用商品砼。 1、对材料的要求 大体积砼考虑一次浇筑量及水化热峰值等因素，泵送缓凝剂及外加剂的选用非常重要。 本工程泵送剂采用了缓凝高效泵送剂，延长砼的初凝时间达12小时。由于砼底板厚度较大，同时砼强度等级较高，水泥用量相对较高，导致砼内部温升较大，采用缓凝高效泵送剂有利于推迟砼内部的热峰出现，降低砼内部的最高温升，且有利于泵送。 砼内掺加青山电厂的优质粉煤灰，减少水泥用量，控制升温速度、降低水化热峰值、增加和易性。 2、主要施工方法及措施 2.1基础底板采用一次性斜坡式连续浇筑。一次浇筑深度约0.5m，根据混凝土坍落度为180mm时，其自然流淌坡度约为1：6，1.8米厚底板坡面远端为10.8m，浇筑横向宽度为37m。根据计算，选用2台汽车泵，配置30台8m3的混凝土运输车。 2.2沁水处理浇筑过程中，混凝土的沁水要及时处理，本工程采用了真空吸水泵，及时吸出混凝土表面水份，避免水泥砂浆过厚致使混凝土强度不均匀产生收缩裂缝。 2.3大体积砼测温 2.3.1利用测温技术进行信息化施工，可以全面了解混凝土在强度发展过程中内部的温度场分布状况，并且根据温度梯度变化情况，可定性、定量地指导施工，控制降温速率、控制裂缝的出现。 2.3.2测温方法 为了有效的保证大体积混凝土在水泥水化热反应期间，不产生过大的温差，从而出现温度裂缝，需要严格观察大体积混凝土的温度变化。测温点距边角为一米，各段从两边向中心依次布置测温点，底板每间隔约12m设测温点一个，测温点测温深度分别为200mm、1200mm。 测温点采用测温导线直接埋入底板内，钢筋隐蔽验收后，将测温导线固定在插入底板的钢筋上。 测温采用便携式测温仪进行。测温从养护开始，升温阶段每4个小时测一次，降温阶段每8小时测一次，同时记录大气温度，详细做好记录。当混凝土内部温度与环境温度相同时，停止测温。 五、基坑开挖监测 本基坑开挖深度约为-17m，采用600mm厚地下连续墙作围护。根据监测成果，及时指导施工，以确保构、建筑物及作业人员、居民的安全。 1、监测内容 1.1地表沉降、建筑物沉降及倾斜观测 1.2坑外地下水位观测 1.3地下连续墙的水平位移（测斜） 1.4横撑轴力 1.5墙顶、管线及支撑系统的沉降（隆起）及位移监测 2、监控方法 2.1用精密水准仪观测地表沉降及墙顶沉降、位移。 2.1.1观测方法：用光学测微法进行观测，测前应对仪器、标尺进行检定，每次测前应对仪器I角进行检测，I15。控制网及首次观测可采用单程双测站观测，其后可采用单程单测站观测，监测点必须构成闭合环。 2.1.2仪器：采用高精度自动安平水准仪Ni007等、铟钢标尺。 2.1.3点位埋设 A在工地附近200米外埋设三个基准点作为起算点。起算点每个月联测一次，检查基准点的稳定性。 B监测点布置沿着基坑四周布置沉降监测点，基坑每边各布4个沉降点，距离基坑边缘的距离为12m，共12个沉降及位移观测点。 2.1.4精度：按国家水准二等精度要求，每个测点的测站高差中误差不大于0.5mm。 2.1.5观测周期：开工前先进行初值观测。降水、开挖开始进行观测：基坑挖到基底前，1次/天；之后7天内1次/3天；从第22天起至完毕1次/7天。 2.1.6警戒值：累计沉降值不超过20mm，每天2mm。当沉降量超过警戒值后，监测单位必须及时通知施工方、监理。由于测点难于保护，常受外界干扰，注意保护测点，并要区分成果的真伪。 2.2坑外地下水位观测：基坑外打4个井孔，井深超过基底一米，采用水位计（仪器精度正负1mm）观测地下水位的变化。观测周期：基坑挖到基底前，1次/天；之后7天内1次/3天；从第22天起至完毕1次/7天。坑内降水、开挖引起坑外的降水，每天不超过50mm，累计不超过500mm。 2.3用测斜仪观测地连墙的水平位移 2.3.1测斜仪基本原理：测斜仪所反应的是土或结构物某一部位的倾斜度。在土中（或结构中）预埋一根管道分成几节，彼此用接头连接，使整个管道能随地基变形。变形后每节管道都有一个倾斜度，从而在管子的不同部位产生了相应的水平位值。 2.3.2测斜管埋设 在地连墙内埋设测斜管，先将测斜管绑在钢筋笼子的主钢筋上，密封测斜管底部及各处接头，将钢筋笼吊入开好的槽内。基坑共埋设5个测斜管。 2.3.3观测周期：开挖前观测初值，基坑挖到基底前，1次/天；之后7天内1次/3天；从第22天起至完毕1次/7天。 2.3.4警戒值：累计水平位移变化不超过0.14H%，当接近0.14H%时向施工单位、监理书面报告。（H为基坑开挖深度，单位毫米）2.4用钢筋计观测基坑横撑轴力、环形梁内力（弯矩） 根据设计要求，在基坑横撑内布置钢筋计。钢筋计与横撑内的主钢筋搭焊连接。沿环形支撑四周每层布置4个段面，共需埋设12个钢筋计。在帽梁、腰梁上每层布置3个段面，每个段面埋设2个钢筋计。共需埋设18个钢筋计。 观测周期：开挖前观测初值，基坑挖到基底前，1次/天；之后7天内1次/3天；从第22天起至完毕1次/7天。 横撑内力的警戒值定在设计允许最大值的80%。 2.5用精密水准仪观测原有建筑物及管线的沉降和位移： 2.5.1观测方法：用光学测微法进行观测，测前应对仪器、标尺进行检定，每次测前应对仪器I角进行检测，I15。控制网及首次观测可采用单程双测站观测，其后可采用单程单测站观测，监测点必须构成闭合环。 2.5.2仪器：采用高精度自动安平水准仪Ni007等、铟钢标尺。 2.5.3观测周期：开挖前观测初值，基坑挖到基底前，1次/天；之后7天内1次/3天；从第22天起至完毕1次/7天。 2.5.4警戒值：累计沉降值不超过20mm，当沉降量达警戒值后，监测单位必须书面通知施工方、监理。 3、监测结果 3.1地连墙最大水平位移为14.56mm。 3.2开挖过程中观测井水位最大上升值为96cm。 3.3墙顶、环顶、管线的最大水平位移为18mm。 3.4湖北省进出口总公司大楼楼顶最大倾斜量为1.10mm。 3.5基坑周围最大沉降量为109.10mm。