淺談地下連續(xù)墻施工方法

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1、 淺談地下連續(xù)墻施工方法 王 偉 中交一公局第三工程有限公司 【摘要】 隨著現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)行業(yè)的發(fā)展，各種建筑、管道等已步入地下深層結(jié)構(gòu)。目前地下連續(xù)墻施工技術(shù)廣泛地應(yīng)用于地鐵、市政、水工、交通、建筑等領(lǐng)域，從十幾米到二十幾米不等。由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)雜性，豎井施工也采用不同的施工方法。 【 關(guān)鍵詞】 地下連續(xù)墻 施工方法 工程概況 九龍江隧道是西氣東輸三線東段隧道工程中最長(zhǎng)的水域穿越隧道，采用豎井+平巷+豎井的穿越方案。東岸豎井地層由上至下依次為：①素填土、③粉質(zhì)黏土、⑤含砂質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥全風(fēng)化花崗、⑦強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。豎井采用基坑開挖逆做法施工

2、，豎井內(nèi)徑9m，壁厚為1.0m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，深度為48.1米，豎井深度39.1m，豎井襯砌為C30鋼筋混凝土襯砌，厚0.6m，長(zhǎng)37.6m，豎井井底開挖成鍋底狀，C20素混凝土澆筑，澆筑厚度1～3m，素混凝土澆筑完成后采用1m厚C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)封底。 根據(jù)施工地質(zhì)條件，48.1米為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，采用液壓抓斗成槽機(jī)（SG40A）效率較高，施工速度快。見圖一： 圖一：液壓抓斗成槽機(jī) 由于設(shè)計(jì)豎井為9.0米的圓形豎井，但是目前市場(chǎng)上并無圓形豎井成槽設(shè)備，根據(jù)市面上地下連續(xù)墻成槽設(shè)備的成槽都最小尺寸為3.0米，再按豎井尺寸，將地下連續(xù)墻按正七邊形進(jìn)行施工，是其外貼于直徑為10

3、.2米的圓，則豎井地下連續(xù)墻由七個(gè)V字形異型槽段組成。見圖二： 圖二：地下連續(xù)墻槽段設(shè)計(jì)分布圖 在液壓成槽機(jī)施工中，抓斗為3.0米，為了施工方便，再預(yù)留一定的施工空間0.1米，即每個(gè)槽段的V字邊設(shè)為3.1米。見圖三： 圖三：地下連續(xù)墻槽段施工分布圖 導(dǎo)墻施工 導(dǎo)墻通常為就地灌注的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主要作用是：保證地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)的幾何尺寸、形狀和垂直度；容蓄部分泥漿，保證成槽施工時(shí)液面穩(wěn)定；承受液壓成槽機(jī)槽機(jī)械的荷載，保護(hù)槽口土壁不破壞，并作為安裝鋼筋骨架的基準(zhǔn)。導(dǎo)墻深度一般為1.2～1.5米。墻頂高出地面10～15厘米,以防地表水流入而影響泥漿質(zhì)量。導(dǎo)墻底不能設(shè)在松散的土層或地

4、下水位波動(dòng)的部位。 該豎井導(dǎo)墻采用“┓┏”形式，深度2m，翼板寬1m，厚度0.3米。為了施工操作方便，兩片導(dǎo)墻間的凈空應(yīng)比地下連續(xù)墻厚度大50mm，即該豎井兩片導(dǎo)墻間凈空為1.05m。 根據(jù)測(cè)量放線進(jìn)行導(dǎo)墻開挖，采用人工配合挖機(jī)開挖導(dǎo)墻基槽至導(dǎo)墻底，開挖過程中應(yīng)按設(shè)計(jì)尺寸預(yù)留一定量進(jìn)行人工修整，避免超挖。 導(dǎo)墻開挖完成后，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼筋加工安裝（鋼筋位置、間距、連接方式、保護(hù)層均符合要求），然后進(jìn)行模板安裝，模板采用單側(cè)安裝，如圖四 圖四：導(dǎo)墻模板安裝示意圖 導(dǎo)墻混凝土按一定厚度、順序和方向分層對(duì)稱澆筑，防止模板偏位，在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土。使用插入

5、式振動(dòng)器時(shí)，移動(dòng)間距不應(yīng)超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍；與側(cè)模應(yīng)保持50～l00mm的距離；插入下層混凝土50～l00mm；每一處振動(dòng)完畢后應(yīng)邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒；應(yīng)避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件?；炷翝仓瓿珊螅_始用塑料薄膜或麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)，混凝土終凝達(dá)后，開始灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間7天?；炷翉?qiáng)度達(dá)到2.5MPa，且導(dǎo)墻混凝土不掉棱角時(shí)開始拆除導(dǎo)墻模板、支撐。導(dǎo)墻見圖五 圖五：導(dǎo)墻施工完成 泥漿制備 通過泥漿對(duì)槽壁施加壓力以保護(hù)挖成的深槽形狀不變，灌注混凝土把泥漿置換出來。泥漿材料通常由膨潤土、水、化學(xué)處理劑和一些惰性物質(zhì)組成。泥漿的作用是在槽壁上形成不透水的泥皮，從而使泥漿

6、的靜水壓力有效地作用在槽壁上，防止地下水的滲水和槽壁的剝落，保持壁面的穩(wěn)定，同時(shí)泥漿還有懸浮土渣和將土渣攜帶出地面的功能。 在地下連續(xù)墻施工時(shí)，泥漿性能的優(yōu)劣直接影響到地墻成槽施工時(shí)槽壁的穩(wěn)定性，是一個(gè)很重要的因素。據(jù)本工程的地質(zhì)情況及以往地下連續(xù)墻施工經(jīng)驗(yàn)，本工程擬采用泥漿各項(xiàng)指標(biāo)如下： 鉆孔方法 相對(duì)密度g/cm3 粘度Ts 膠體率% 含砂率% PH值 成槽機(jī) 1.05~1.15 大于20 大等于95 不大于2 大于7.5 成槽過程中每進(jìn)尺5—10米時(shí)測(cè)定泥漿各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，不滿足要求時(shí)及時(shí)調(diào)整，保持各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。見圖六 圖六：泥漿各指標(biāo)試驗(yàn)

7、 成槽過程中生成的泥漿，導(dǎo)入泥漿沉淀池，沉淀后循環(huán)使用，施工完成后用泥漿車將其運(yùn)至指定地點(diǎn)以防對(duì)環(huán)境造成污染。嚴(yán)格控制泥漿的液位，保證泥漿液面在地下水位0.5m以上，并不低于導(dǎo)墻頂面以下300mm，液面下落及時(shí)補(bǔ)漿，以防塌方。 成槽施工 成槽機(jī)利用自身液壓抓斗的重力，對(duì)土體進(jìn)行開挖作業(yè)，但是施工過程中遇到直徑較大球狀風(fēng)化體或中風(fēng)化以上強(qiáng)度較高圍巖，成槽機(jī)無法作業(yè)時(shí)，將換沖擊鉆進(jìn)行施工。 開挖槽段位置確定后，將成槽機(jī)移動(dòng)至指定位置，調(diào)節(jié)好抓斗的垂直度及水平度，確保抓斗自行墜入導(dǎo)墻內(nèi)，不允許強(qiáng)力推入，以保證成槽精度。 開始鉆孔作業(yè)，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)先慢后快，開始每次進(jìn)尺為20-30cm，確認(rèn)地下是

8、否不利地層，進(jìn)尺5米后如鉆進(jìn)正常，可適當(dāng)加大進(jìn)尺。 抓斗挖土過程中，上、下升降速度均緩慢進(jìn)行，抓斗還要閉斗下放，開挖時(shí)再張開，以免造成渦流沖刷槽壁，引起坍孔。抓斗下放挖土?xí)r，抓斗中心對(duì)準(zhǔn)放于導(dǎo)墻上的孔位中心標(biāo)志物，保證挖土位置正確。挖槽過程中應(yīng)自始至終認(rèn)真觀察監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，X、Y軸任一方向偏差超過允許值時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)糾偏系統(tǒng)進(jìn)行糾偏，確保槽壁垂直度符合設(shè)計(jì)要求。 挖槽過程中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)補(bǔ)充泥漿，并隨時(shí)觀察液面高度，泥漿面高度不得低于導(dǎo)墻頂面0.3m。液面發(fā)生不正常變化時(shí)，除及時(shí)補(bǔ)充泥漿外，還應(yīng)及時(shí)采取妥善措施進(jìn)行處理。 圖七：液壓抓斗成槽機(jī)成槽過程 本工程連續(xù)墻采用焊接工字鋼接

9、頭，接頭工字鋼與連續(xù)墻鋼筋焊接在一起，在鋼筋籠吊放完后，在工字鋼背后回填沙袋至墻頂，槽段施工情況如圖八。 圖八：槽段工字鋼接頭施工過程 成槽結(jié)束后用刷壁器進(jìn)行接頭刷壁處理，施工時(shí)用刷壁器對(duì)準(zhǔn)端部，清除已澆注槽段工字鋼上粘附的泥土。 槽段開挖、掃孔結(jié)束后，檢查槽位、槽深、槽寬及槽壁垂直度等符合設(shè)計(jì)要求，合格后進(jìn)行清槽換漿，用小比重泥漿來置換槽內(nèi)的大比重泥漿，使槽內(nèi)泥漿比重降低至1.15以下，并保持槽內(nèi)泥漿均勻以利于混凝土灌注，槽底沉碴不得厚于100mm。 鋼筋加工及吊裝 本工程地下連續(xù)墻采用7個(gè)V字形鋼筋籠拼接而成，鋼加工、吊裝較困難。鋼筋籠長(zhǎng)度48.1米，考慮到起吊時(shí)的剛度和強(qiáng)度

10、，分三節(jié)進(jìn)行焊接連接，起吊時(shí)采用汽車吊，主吊240T和副吊50T相互配合，由專業(yè)指揮人員進(jìn)行吊裝完成。 鋼筋加工按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工制作。鋼筋籠加工完成后，安裝接駁器，測(cè)斜管等。 在加工工字鋼板內(nèi)側(cè)鋪設(shè)0.5mm厚鐵皮，在灌注混凝土?xí)r鐵皮自動(dòng)張開，預(yù)防混凝土貼鋼板外側(cè)流出，妨礙下一槽段的土方開挖。 本工程地下連續(xù)墻所有槽段均屬于轉(zhuǎn)角異形槽段，所以在吊裝之前，鋼筋籠橫向增加每4m一根I16工字鋼支撐，增加鋼筋籠的整體剛度，防止在吊裝過程中出現(xiàn)變形，給下鋼筋籠增加一定難度。 見圖九 圖九：V型鋼筋籠加工過程 鋼筋籠設(shè)置相應(yīng)的吊點(diǎn)和吊環(huán)，采用2副8CM鋼板制作的

11、扁擔(dān)梁進(jìn)行吊裝。 吊機(jī)就位前，由協(xié)助人員將主、副扁擔(dān)掛在相對(duì)應(yīng)的主、副吊機(jī)吊鉤上。待240T主吊機(jī)與25T副吊機(jī)就位后，由指揮長(zhǎng)檢查就位情況，確保正確就位。就位結(jié)束后，指揮吊機(jī)將扁擔(dān)緩緩落至鋼筋籠面層分布筋上面，然后由協(xié)助人員將扁擔(dān)上鋼絲繩用卸扣與吊環(huán)連接鎖緊。對(duì)吊具安全性能以及鋼絲繩與吊環(huán)、吊點(diǎn)連接情況檢查合格后，方可起吊。起吊作業(yè)中，吊機(jī)所有動(dòng)作由指揮長(zhǎng)統(tǒng)一安排和指揮。在指揮長(zhǎng)的指揮下，主、副吊機(jī)同時(shí)緩緩起吊，將鋼筋籠平吊起身離地面約0.5m，將鋼筋籠懸空約10～15分鐘，檢查吊環(huán)、吊點(diǎn)處與卸扣、鋼絲繩的連接是否完好，鋼筋籠的是否存在變形過大的問題。經(jīng)檢驗(yàn)無誤后，由起吊指揮人員檢查合格后

12、，發(fā)布起吊指令，兩臺(tái)吊車同時(shí)將鋼筋籠緩緩水平提起離開地面，稍停留段時(shí)間待穩(wěn)定后，主吊緩緩提起升高，輔吊機(jī)配合使鋼筋籠底端不接觸或沖撞地面，直至主吊機(jī)將整個(gè)鋼筋籠垂直吊起。 鋼筋籠起吊豎直后，拆除副吊鋼絲繩，由主吊移動(dòng)鋼筋籠至相應(yīng)槽段，對(duì)正后緩緩將鋼筋籠放入槽中，待放到鋼絲繩下端卸扣處時(shí)，停止下放，用2.0米長(zhǎng)2根軌道鋼并排將鋼筋籠擔(dān)在導(dǎo)墻上，確保擔(dān)實(shí)不下滑后，裝調(diào)工爬上鋼筋籠將鋼絲繩掛在吊環(huán)上，繼續(xù)下放鋼筋籠，直至第一節(jié)鋼筋籠下放到距孔口1.2米左右時(shí)，將軌道鋼并排穿在鋼筋籠上，擔(dān)在導(dǎo)墻上，用上面程序吊起第二節(jié)鋼筋籠，移至孔口，對(duì)正鋼筋籠，先對(duì)部分主筋和工字鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊穩(wěn)定，然后再挨個(gè)主筋進(jìn)

13、行雙面滿焊，箍筋就位，補(bǔ)裝鋼筋連接器等。待質(zhì)檢工程師檢查合格后，240T主吊再次吊起鋼筋籠，停頓5-10分鐘，待確認(rèn)鋼筋籠無變形、脫焊等現(xiàn)象后，抽走軌道鋼，繼續(xù)下放鋼筋籠，第三節(jié)鋼筋籠同第二節(jié)，直至下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高。最終，將兩根軌道鋼插入副吊環(huán)，以控制鋼筋籠標(biāo)高。見圖十 圖十：鋼筋籠吊裝過程 鋼筋籠吊裝完成后，用備好的沙袋將工字鋼背面進(jìn)行回填，防止灌注混凝土?xí)r流出，造成下一槽段開挖困難。 安放導(dǎo)管 砼采用導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管內(nèi)徑為200-300mm，螺絲扣連接。 導(dǎo)管使用前使用氣泵進(jìn)行水密承壓試驗(yàn)。試壓前將導(dǎo)管一頭封閉，從另一端將導(dǎo)管內(nèi)注滿水，用帶有進(jìn)氣管的導(dǎo)管封閉端

14、頭將導(dǎo)管封閉，將氣泵氣管與導(dǎo)管進(jìn)氣管連接，加壓至0.6Mpa（壓力不小于孔內(nèi)水深1.3倍的壓力，也不應(yīng)小于導(dǎo)管壁和焊縫可能承受灌注混凝土?xí)r最大內(nèi)壓力的1.3倍，按40米水深壓力進(jìn)行試壓，試壓壓力為0.6Mpa。）。持壓2分鐘，觀察導(dǎo)管有無漏水現(xiàn)象。 檢查導(dǎo)管外觀，導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)圓滑、順直、光潔和無局部凹凸。 局部沾有灰漿處應(yīng)清理干凈，有局部凸凹的導(dǎo)管不予使用。 根據(jù)導(dǎo)墻頂標(biāo)高，孔底標(biāo)高，考慮墊木高度，計(jì)算導(dǎo)管所需長(zhǎng)度對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行試拼（標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)管長(zhǎng)度一般為4m、3m、2.5m、2m、1m、0.5m），符合長(zhǎng)度要求后，對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行編號(hào)。試拼時(shí)最上端導(dǎo)管用單節(jié)長(zhǎng)度較短的導(dǎo)管（0.5m），最底節(jié)導(dǎo)

15、管采用單節(jié)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的導(dǎo)管（4.0m）。 導(dǎo)管采用吊車配合人工安裝，導(dǎo)管安放時(shí)，眼觀，人工配合扶穩(wěn)使位置居鋼筋籠中心，然后穩(wěn)步沉放、防止卡掛鋼筋骨架和碰撞孔壁。安裝時(shí)用吊車先將導(dǎo)管放至孔底，然后再將導(dǎo)管提起40cm，使導(dǎo)管底距孔底40cm。 導(dǎo)管高度確定后，用枕木調(diào)整導(dǎo)管卡盤高度，用卡盤將導(dǎo)管卡住。 由于本工程地下連續(xù)墻灌注面積大，采用雙導(dǎo)管進(jìn)行水下灌注。 圖十一：安裝導(dǎo)管 水下混凝土灌注 本工程地下連續(xù)墻混凝土采用抗?jié)B等級(jí)為P12的C30混凝土，現(xiàn)場(chǎng)砼的坍落度控制在18～22cm，擴(kuò)散度控制在34～40cm。水下砼澆注采用雙導(dǎo)管法施工，導(dǎo)管選用D=250的圓形螺

16、旋快速接頭型。 混凝土由罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，采用吊車吊儲(chǔ)料斗運(yùn)進(jìn)行灌注。為確保灌注的順利進(jìn)行，砼灌注前要首先準(zhǔn)確計(jì)算出首批砼方量，埋置深度（≥1.0m）和填充導(dǎo)管底部的需要。灌注前，先用剪球封住導(dǎo)管口，待混凝土放滿儲(chǔ)料斗，兩端同時(shí)進(jìn)行剪球同時(shí)灌注，速度要均勻，保持混凝土面上升速度同步。 開始灌注時(shí)，砼面高度將至鋼筋籠底部時(shí)要放慢灌注速度，當(dāng)孔內(nèi)混凝土頂面接近鋼筋籠底部時(shí)，混凝土灌注速度應(yīng)控制在0.2 m/min左右，并仔細(xì)量測(cè)砼表面高度，以防鋼筋籠上浮，當(dāng)混凝土拌和物上升到鋼筋籠底口4m以上時(shí)，提升、拆除導(dǎo)管，使混凝土灌注導(dǎo)管底口高于鋼筋籠底部2m以上，恢復(fù)0.5m/min左右的正常灌注速度。 灌注中，每車混凝土灌注完成或預(yù)計(jì)拔導(dǎo)管前量測(cè)孔內(nèi)砼面位置，以便及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深。導(dǎo)管埋深一般控制在2～6m之間。置換出來的泥漿同步用泥漿泵送回泥漿池。 在灌注將近結(jié)束時(shí)，核對(duì)砼的灌入數(shù)量，以確定所測(cè)砼的灌注高度是否正確。灌注完的頂面標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.5m，高出部分在砼強(qiáng)度達(dá)到80%以上后鑿除，鑿除時(shí)防止損毀下部混凝土。 圖十二：水下混凝土灌注 王偉 男 1985年9月 本科 無