地下连续墙施工.ppt

深圳地铁10号线1012 2 2项目部内部培训课地下连续墙施工技术 目录 一凉帽山车站工程概况二基坑支护结构的类型和选型三地下连续墙四质量控制 凉帽山站位于甘李二路与甘李一路交叉口处 车站全长259 3m 标准断面宽度28 8米 基坑开挖深度约23 6 25 3米 为两岛三线式地下三层车站 共3个出入口 均为地下一层结构 车站主体与附属结构均采用明挖顺筑法施工 主体围护结构采用地下连续墙 内支撑支护形式 附属围护结构采用钻孔灌注桩 桩间旋喷桩止水桩 内支撑支护形式 一 凉帽山站工程概况 二基坑支护结构的类型和选型 基坑支护是为满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境的安全 对基坑侧壁采取的支挡 加固与保护措施 基坑支护总体方案的选择直接关系到基坑及周边环境安全 施工进度 工程建设成本 总体方案主要有顺作法和逆作法两类 在同一基坑工程中 顺作法和逆作法可以在不同的区域组合使用 从而在特定条件下满足工程的经济技术要求 2 1顺筑法 顺作法是指先施工周边围护结构 然后由上而下开挖土方并设置支撑 锚杆 挖至坑底后 再由下而上施工主体结构 并按一定顺序拆除支撑的过程 顺作法基坑支护结构通常有围护墙 支撑 锚杆 及其竖向支承结构组成 顺作法是基坑工程传统的施工方法 设计较便捷 施工工艺成熟 支护结构与主体结构相对独立 设计的关联性较低 顺作法常用的总体设计方案包括放坡开挖 水泥土挡墙 排桩与板墙 土钉墙 逆作拱墙等 基坑工程中常用的支护形式如表2 1 基坑支护的主要形式 2 1逆筑法 逆作法是指利用主体地下结构水平梁板结构作为内支撑 按楼层自上而下并与基坑开挖交替进行的施工方法 逆作法围护墙可与主体结构外墙结合 也可采用临时围护墙 逆作法是借助地下结构自身能力对基坑产生支护作用 即利用各层水平结构的刚度 强度 使其成为基坑围护墙水平支撑点 以平衡土压力 在采用逆作法进行地下结构施工的同时 还可同步进行上部结构的施工 但上部结构允许施工的层数 高度 须经设计计算确定 逆作法优缺点 1 逆作法的优点 1 基坑变形较小 有利于周边环境保护 2 地上和地下同步施工时 可缩短工期 3 支护结构与主体结构相结合 可大大节约支撑等材料 4 围护墙与主体结构外墙结合时 可减少土方开挖和回填 5 有利于解决特殊平面形状的支撑设置难题 6 可充分利用地下室顶板作施工场地 解决施工场地狭小的难题 2 逆作法的不足 1 基坑设计与结构设计的关联度较大 设计与施工的沟通和协作紧密 2 施工技术要求高 如结构构件节点复杂 中间支承柱垂直度控制要求高 3 挖运设备尚有待研究 土方挖运效率受到限制 4 立柱之间及立柱与围护墙之间的差异沉降较难控制 5 结构局部区域需采用二次浇筑施工工艺 6 施工作业环境较差 三 地下连续墙施工 地下连续墙是在地面上利用各种挖槽机械 沿支护轴线 在泥浆护壁条件下 开挖出一条狭长深槽 清槽后在槽内吊放钢筋笼 然后用导管法浇筑水下混凝土 筑成一个单元槽段 如此逐段进行 在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙 作为截水 防渗 承重 挡土结构 地下连续墙的特点是墙体刚度大 整体性好 基坑开挖过程安全性高 支护结构变形较小 施工振动小 噪声低 对环境影响小 墙身具有良好的抗渗能力 坑内降水时对坑外的影响较小 可用于密集建筑群中深基坑支护及逆作法施工 可作为地下结构的外墙 可用于多种地质条件 3 1地下连续墙概念 3 2地下连续墙施工工艺 图3 1地下连续墙施工工艺流程图 1 导墙的作用导墙也叫槽口板 是地下连续墙槽段开挖前沿墙面两侧构筑的临时性结构 其作用是 1 成槽导向 测量基准 2 稳定上部土体 防止槽口塌方 3 重物支撑平台 承受施工荷载 4 存储泥浆 稳定泥浆液位 围护槽壁稳定 5 对地面沉降和位移起到一定控制作用 2 导墙的结构形式导墙一般为现浇的钢筋混凝土结构 也有钢制或预制钢筋混凝土结构 3 2 1导墙 图3 2凉帽山站导墙示意图 这种形式适用于导墙上的荷载很大的情况 3 导墙施工导墙混凝土强度等级多采用C20 C30 配筋多为 8 16 150 200 水平钢筋应连接使其成为整体 导墙肋厚150 300mm 墙底进入原土0 2m 导墙顶墙面应水平 且至少应高于地面约100mm 以防地面水流入槽内污染泥浆 导墙内墙面应垂直且应平行于地下连续墙轴线 导墙底面应与原土面密贴 以防槽内泥浆渗入导墙后侧 墙顶面平整度应控制在5mm内 墙面垂直度不大于0 005 内外导墙间净距比设计的地下连续墙厚度大40 60mm 净距的允许偏差为 10mm 轴线距离的最大允许偏差为 10mm 导墙应对称浇筑 强度达到70 后方可拆模 现浇钢筋混凝土导墙拆模后 应立即加设上 下两道支撑 防止导墙向内挤压 支撑水平间距为1 5 2 0m 上下为0 8 1 0m 1 泥浆的作用泥浆是地下连续墙施工中成槽槽壁稳定的关键 在地下连续墙挖槽时 泥浆起到护壁 携渣 冷却机具和切土滑润作用 槽内泥浆液面应高出地下水位一定高度 500mm 以防槽壁倒塌 剥落和防止地下水渗入 同时由于泥浆在槽壁内的压差作用 在槽壁表面形成一层透水性很低的固体颗粒胶结物 泥皮 起到护壁作用 3 3泥浆制备 2 泥浆的成分护壁泥浆除通常使用的膨润土泥浆外 还有高分子聚合物泥浆 CMC 羧甲基纤维素 泥浆和盐水泥浆等 护壁泥浆的种类及其主要成分 图3 3泥皮示意图 3 泥浆质量控制指标连续墙施工过程中 泥浆需具备物理稳定性 化学稳定性 合适的流动性 良好的泥皮形成能力和适当的比重 既要使泥浆在长时间静置情况下 不至于产生离析沉淀 又要使泥浆有良好的触变性 对新制备的泥浆或循环泥浆都应利用专用仪器进行质量控制 控制指标主要有 泥浆比重 泥浆黏度和切力 泥桨失水量和泥皮厚度 泥浆含砂量 泥浆pH值及泥浆稳定性等 对于一般的软土地基 泥浆质量的控制指标 4 泥浆制备泥浆制备包括泥浆搅拌和泥浆储存 制备膨润土泥浆一定要充分搅拌 否则会影响泥浆的失水量和黏度 泥浆投料顺序一般为水 膨润土 CMC 分散剂 其他外加剂 CMC较难溶解 最好先用水将CMC溶解成1 3 的溶液 CMC溶液可能会妨碍膨润土溶胀 宜在膨润土之后再掺人进行拌合 为充分发挥泥浆在地下连续墙施工中的作用 泥浆最好在膨润土充分水化之后再使用 新配制的泥浆应静置PC存3h以上 如现场实际条件允许静置24h后再使用更佳 泥浆存贮位置以不影响地下连续墙施工为原则 泥浆输送距离不宜超过200m 否则应在适当地点位置设置泥浆回收接力池 4 泥浆处理在地下连续墙施工过程中 泥浆与地下水 砂 土 混凝土等接触 膨润土 外加剂等成分会有所消耗 而且也会混人一些土渣和电解质离子等 使泥浆受到污染而性质恶化 被污染后性质恶化了的泥浆 经过处理后仍可重复使用 如污染严重难以处理或处理不经济者则舍弃 泥浆处理方法通常因挖槽方法而异 对于泥浆循环挖槽方法 要处理挖槽过程中含有大量土渣的泥浆以及浇筑混凝土所置换出来的泥浆 对于直接出渣挖槽方法只处理浇筑混凝土置换出来的泥浆 泥浆处理分为土渣的分离处理 物理再生处理 和污染泥浆的化学处理 化学再生处理 其中物理处理又分重力沉淀和机械处理两种 重力沉淀处理是利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀的方法 机械处理是使用专用除砂除泥装置回收 泥浆再生处理用物理再生处理和化学再生处理联合进行效果更好 5 泥浆控制要点应严格控制泥浆液位 确保泥浆液位在地下水位0 5m以上 并不低于导墙顶面以下0 3m 液位下落及时补浆 以防槽壁坍塌 为减少泥浆损耗 在导墙施工中遇到的废弃管道要堵塞牢固 施工时遇到土层空隙大 渗透性强的地段应加深导墙 在施工中定期对泥浆指标进行检查测试 随时调整 做好泥浆质量检测记录 在遇有较厚粉砂 细砂地层时 可恰当提高黏度指标 但不宜大于45s 在地下水位较高 又不宜提高导墙顶标高的情况下 可恰当提高泥浆密度 但不宜超过1 25g cm3 为防止泥浆污染 浇筑混凝土时导墙顶加盖板阻止混凝土掉入槽内 挖槽完毕应仔细用抓斗将槽底土渣清完 以减少浮在上面的劣质泥浆数量 禁止在导墙沟内冲洗抓斗 不得无故提拉浇筑混凝土的导管 并注意经常检查导管水密性 成槽是地下连续墙施工中的主要工艺 成槽工期约占地下连续墙工期的一半 提高成槽的效率是缩短工期的关键 成槽精度决定了地下连续墙墙体的制作精度 1 单元槽段划分地下连续墙通常分段施工 每一段称为地下连续墙的一个槽段 一个槽段是一次混凝土灌注单位 地下连续墙施工时 预先沿墙体长度方向把地下连续墙划分为若干个一定长度的施工单元 该施工单元称 单元槽段 挖槽是按一个个单元槽段进行挖掘 在一个单元槽段内 挖槽机械挖土时可以是一个或几个挖掘段 3 4成槽作业 1 槽段长度的确定槽段的划分就是确定单元槽段的长度 并按设计平面构造要求和施工的可能性 将墙划分为若干个单元槽段 单元槽段的最小长度不得小于一个挖掘段 挖槽机械的挖土工作装置的一次挖土长度 单元槽段长度长 则接头数量少 可提高墙体整体性和隔水防渗能力 简化施工 提高工效 一般决定单元槽段长度的因素有设计构造要求 墙的深度和厚度 地质水文情况 开挖槽面的稳定性 对相邻结构物的影响 挖掘机最小挖槽长度 泥浆生产和护壁的能力 钢筋笼重量和尺寸 吊放方法和起重机能力 单位时间内混凝土供应能力 导管作用半径 拔锁口管的能力 作业空间 连续操作的有效工作时间 接头位置等 而最重要的是要保证槽壁的稳定性 单元槽段长度应是挖槽机挖槽长度的整数倍 一般采用挖槽机最小挖掘长度 即一个挖掘单元的长度 为一单元槽段 地质条件良好 施工条件允许 亦可采用2 4个挖掘单元组成一个槽段 槽段长度一般为4 8m 1 槽段常见形式 2 单元槽段施工采用接头管的单元槽段的施工 图3 4单元槽段施工顺序 a 挖槽 b 吊放接头管钢筋笼 c 浇混凝土 d 拔接头管 e 形成半圆接头 挖下一槽段1 已完成槽段2 导墙 3 已挖完槽段 4 未开挖槽段 5 混凝土导管 6 钢筋笼 7 接头管 8 混凝土 9一拔管后形成的圆孔 10 已完成槽段 11一开挖新槽段 3 成槽作业施工方法1 多头钻施工法下钻应使吊索保持一定张力 即使钻具对地层保持适当压力 引导钻头垂直成槽 下钻速度取决于钻渣的排出能力及土质的软硬程度 注意使下钻速度均匀 a b 图3 6抓斗挖槽方法 1 2 3 4 一抓槽顺序 a 分条抓 槽法 b 分块抓 槽法 2 抓斗式施工法导杆抓斗安装在起重机上 抓斗连同导杆由起重机操纵上下 起落卸土和挖槽 抓斗挖槽通常用 分条抓 或 分块抓 两种方法 3 钻抓式挖槽机成槽时 采取两孔一抓挖槽法 预先在每个挖掘单元两端 用潜水钻机钻两个直径与槽段宽度相同的垂直导孔 然后用导板抓斗形成槽段 4 冲击式施工法其挖槽方法为常规单孔粧方法 采取间隔挖槽施工 4 清基挖槽结束后清除以沉渣为主的槽底沉淀物的工作称为清基 地下连续墙槽孔的沉渣如不清除 会在底部形成夹层 可能会造成地下连续墙沉降量增大 承载力降低 减弱隔水防渗性能 会使混凝土的强度 流动性 浇筑速度等受到不利影响 还会可能造成钢筋笼上浮或不能吊放到预定深度 清基的方法有沉淀法和置换法两种 沉淀法是在土渣基本都沉至槽底之后再进行清底 置换法是在挖槽结束后 在土渣尚未沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来 使槽内泥浆的相对密度在1 15以下 我国多用置换法清基 1 钢筋笼加工应根据地下连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分制作钢筋笼 宜按单元槽段整体制作 若地下连续墙深度较大或受起重设备起重能力的限制 可分段制作 在吊放时再逐段连接 接头宜用绑条焊 纵向受力钢筋的搭接长度 如无明确规定时可采用60倍的钢筋直径 成槽是地下连续墙施工中的主要工艺 成槽工期约占地下连续墙工期的一半 提高成槽的效率是缩短工期的关键 成槽精度决定了地下连续墙墙体的制作精度 钢筋笼应在型钢或钢筋制作的平台上成型 工程场地设置的钢筋笼制作安装平台应有一定的尺寸 应大于最大钢筋笼尺寸 和平整度 为便于纵向钢筋定位 宜在平台上设置带凹槽的钢筋定位条 为便于钢筋放样布置和绑扎 应在平台上根据钢筋间距 插筋 预埋件的位置画出控制标记 以保证钢筋笼和各种埋件的布设精度 3 5钢筋笼加工与吊装 钢筋笼端部与接头管或混凝土接头面间应留有15 20cm的空隙 主筋净保护层厚度通常为7 8cm 保护层垫块厚5cm 在垫块和墙面之间留有2 3cm的间隙 垫块一般用薄钢板制作 以防止吊放钢筋笼时垫块损坏或擦伤槽壁面 作为永久性结构的地下连续墙的主筋保护层 应根据设计要求确定 制作钢筋笼时应确保钢筋的正确位置 间距及数量 纵向钢筋接长宜采用气压焊 搭接焊等 钢筋连接除四周两道钢筋的交点需全部点焊外 其余可采用50 交叉点焊 成型用的临时扎结铁丝焊后应全部拆除 制作钢筋笼时应预先确定浇筑混凝土用导管的位置 应保持上下贯通 周围应增设箍筋和连接筋加固 尤其在单元槽段接头附近等钢筋较密集区域 为防横向钢筋阻碍导管插人 纵向主筋应放在内侧 横向钢筋放在外侧 纵向钢筋底端应距离槽底10 20cm 纵向钢筋底端应稍向内弯折 以防止吊放钢筋笼时擦伤槽壁 但向内弯折程度亦不要影响插人混凝土导管 应根据钢筋笼重量 尺寸及起吊方式和吊点布置 在钢筋笼内布置一定数量的纵向桁架 a 横剖面图 b 纵向桁架纵剖面图图3 7钢筋笼构造示意图 地下连续墙与基础底板以及内部结构板 梁 柱 墙的连接 如采用预留锚固钢筋的方式 锚固筋一般用光圆钢筋 直径不超过20mm 锚固筋布置应确保混凝土自由流动以充满锚固筋周围的空间 如采用预埋钢筋连接器则宜用直径较大钢筋 2 钢筋笼的吊装钢筋笼的起吊 运输和吊放应制定施工方案 不得在此过程中产生不能恢复的变形 根据钢筋笼重量选取主 副吊设备 并进行吊点布置 应对吊点局部加强 沿钢筋笼纵横向设置桁架 增强钢筋笼整体刚度 选择主 副扁担并对其进行验算 应对主 副吊钢丝绳 吊具索具 吊点及主吊巴杆长度进行验算 钢筋笼起吊应用横吊梁或吊架 吊点布置和起吊方式应防止起吊引起钢筋笼过大变形 起吊时钢筋笼下端不得在地面拖引 以防下端钢筋弯曲变形 为防止钢筋笼吊起后在空中摆动 应在钢筋笼下端系拽引绳 钢筋笼吊装如图所示 图3 8钢筋笼的构造与起吊方法1 2 吊钩 3 4 滑轮 5 卸车 6 钢筋笼底端 7 纵向桁架 8 横向桁架 1 钢筋笼接头分类地下连续墙由若干个槽段分别施工后连成整体 各槽段间的接头成为挡土挡水的薄弱部位 地下连续墙接头形式很多 一般分为施工接头 纵向接头 和结构接头 水平接头 施工接头是浇筑地下连续墙时纵向连接两相邻单元墙段的接头 结构接头是已竣工的地下连续墙在水平向与其他构件 2 施工接头应满足受力和防渗的要求 并要求施工简便 质量可靠 对下一单元槽段的成槽不会造成困难 不会造成混凝土从接头下端及侧面流入背面 传递单元槽段之间的应力起到伸缩接头的作用 能承受混凝土侧压力不致有较大变形等 3 6地下连续墙接头选择 1 直接连接构成接头单元槽段浇灌混凝土后 混凝土与未开挖土体直接接触 在开挖下一单元槽段时 用冲击锤等将与土体相接触的混凝土改造成凹凸不平的连接面 再浇灌混凝土形成所谓 直接接头 图9 69 而粘附在连接面上的沉渣与土用抓斗的斗齿或射水等方法清除 但难以清除干净 受力与防渗性能均较差 故此种接头目前已很少使用 图3 9直接接头1一一期工程 2 二期工程 3 钢筋 4一接缝 2 接头管 又称锁口管 接头接头管接头是地下连续墙应用最多的形式 该类型接头构造简便 施工方便 工艺成熟 刷壁方便 槽段侧壁泥浆易清除 下放钢筋笼方便 造价较低 但该类型接头属柔性接头 刚度 整体性 抗剪能力较差 接头呈光滑圆弧面 易产生接头渗水 接头管拔出与墙体混凝土浇筑配合要求较高 否则易产生 埋管 或 塌槽 的情况 接头管施工过程如图3 10所示 接头管大多为圆形的 此外还有缺口圆形的 带翼的或带凸榫的等 图3 11 使用带翼接头管时 泥浆容易淤积在翼的旁边影响工程质量 一般不太应用 地下连续墙接头要求保持一定的整体性 抗渗性 常见的一些接头平面形式如图3 12所示 图3 12 a 至图3 12 g 为多头钻成孔接头形式 图3 12 h 为冲击钻成孔接头形式 图 使用接头管的施工过程 a 待开挖的连续墙 b 开挖一期槽段 c 下接头管和钢筋笼 d 浇筑一期槽段混凝土 e 拔起接头管 f 开挖二期槽段及下钢筋笼 g 浇筑二期槽段混凝土1一已开挖的一期槽段 2 未开挖的二期槽段 3 接头管 4一钢筋笼 5 期槽段混凝土 6 拔去接头管尚未开挖的二期槽段 7 二期槽段钢筋笼 8 二期槽段混凝土 图 各式接头 圆形 缺口圆形 c 带翼形 d 带凸榫形 图 常见接头平面形式 半圆形 半圆间隔浇筑式 V形隔板接头 榫形隔板接头 单销接头 排粧对接接头 g 排桩与鼓形冲击孔交错接头 排粧交错接头1一接头管 2 V形隔板 3 分隔钢板 4一罩布 5 销管二次灌浆 6 单销冲击孔 3 接头箱接头接头箱接头可使地下连续墙形成整体接头 接头刚度较大 变形小 防渗效果较好 但该接头构造复杂 施工工序多 刷壁清浆困难 伸出接头钢筋易弯 给刷壁清浆和安放钢筋笼带来一定的困难 接头箱接头施工方法与接头管接头相似 只是以接头箱代替接头管 其施工过程如图 3所示 构造如图 4 a 插入接头箱 b 吊放钢筋笼 c 浇筑混凝土 d 吊出接头箱 e 吊放后一个槽段钢筋笼 f 浇筑后一个槽段混凝土形成整体接头1一接头箱 2 焊在钢筋笼端部的钢板 图 4接头箱接头构造 结构接头 1 直接连接接头在浇筑墙体混凝土之前 在连接部位预先埋设连接钢筋 即将该连接筋一端直接与地下连续墙主筋连接 另一端弯折后与地下连续墙墙面平行且紧贴墙面 待开挖地下连续墙内侧土体露出该部位墙面时 凿除该处混凝土面层 露出预埋钢筋 再弯成所需形状与后浇筑的主体结构受力筋连接 图 2 间接接头间接接头是通过钢板或钢构件连接地下连续墙和地下工程内部构件的接头 一般有预埋连接钢板 图 预埋剪力连接件 图 和预埋钢筋连接器 图 三种方法 图 预埋连接钢板接头1一预埋连接钢板 2 焊接处 3 地下连续墙 4一后浇结构 5 后浇结构中受力钢筋 图 预埋钢筋连接接头1一预埋的连接钢筋 2 焊接处 3 地下连续墙 4一后浇结构中受力钢筋 5 后浇结构 图 预埋剪力连接件接头 预埋剪力连接件 地下连续墙 后浇结构 图 预埋钢筋连接器接头1一接驳器 2 泡沫塑料 3 地下连续墙 4一剪力槽 5 后浇结构 6 后浇结构中受力钢筋 地下连续墙所用混凝土的配合比除满足设计强度要求外 还应考虑导管法在泥浆中浇筑混凝土应具有的和易性好 流动度大 缓凝的施工特点和对混凝土强度的影响 混凝土除满足一般水工混凝土要求外 尚应考虑泥浆中浇筑混凝土的强度随施工条件变化较大 同时在整个墙面上的强度分散性亦大 因此混凝土应按照结构设计规定的强度提高等级进行配合比设计 若无试验情况下 上海地区对水下混凝土强度比设计强度提高的等级作了相应的规定 水下混凝土强度等级对照 3 水下混凝土浇筑 21 水下混凝土强度等级对照表9