地下工程围护结构-地下连续墙施工工法

地下工程围护结构—地下连续墙施工工法1、前言地下连续墙起源于意大利，上世纪六、七十年代传入我国。最初仅作为基坑围护的挡土、防渗墙，随着城市土地日趋紧张，高层和超高层建筑的出现，它从作为地下室外墙发展到成为高层建筑承重基础，大大加强了建筑物的整体承载能力，相对降低了成本，尤其随着施工工艺的不断完善和改进，不断向超薄、超厚、超深方向发展，广泛应用于江河湖泊防渗，港口、船坞和污水处理厂的建设以及广泛应用于高层建筑的地下室、地下停车场、地铁甚至于大桥建设，使其应用前景、市场前景相当广阔。2、工法特点2.0.1对地层的适应性强。从粘土、砂土、砂直至卵石层，从第4系软土到硬质岩石都可施工，即使在地下水位较高或极软弱淤泥质粘土层等地质条件极其复杂的情况下也能施工。2.0.2施工时振动小，噪音低。当今地下连续墙的主要施工设备为液压抓斗成槽机，具有噪音低、振动小的特点，对周围环境影响小，深受城市居民欢迎。2.0.3施工净空小，能合理利用土地。由于地下连续墙施工不需要放坡，与相邻建筑物仅需0.5m的距离，面对日渐拥挤的城市空间，有利于充分利用宝贵的城市土地资源。2.0.4防渗性能好。由于地下连续墙墙体连续、表面平整光滑，基坑开挖时基本无明显的渗漏水现象，其防渗性能明显优于钻孔灌注桩等基坑围护结构。2.0.5可作刚性基础。把墙体组合成很大承载能力的任意多边形，用来代替桩基或沉箱基础。3、适用范围本工法适用于地铁或楼房地下室30m以内深度的基坑围护结构。4、工艺原理地下连续墙和其它围护桩一样，将不便于放坡开挖的基坑与周围土体分隔开来，便于下步的主体结构施工。地下连续墙其主要作用是防水，通过对连续墙墙幅的调整，尽量避免接头，在这方面就很大程度上杜绝了基坑外承压水通过过多的桩间缝隙涌到基坑内侧，造成主体结构防水及主体施工的麻烦。另外，连续墙的接头形式采用工字钢接头，在进行二期连续墙施工时，通过对一期连续墙所带工字钢的清刷（很容易清刷），使二期连续墙和一期连续墙形成整体连续的一道止水墙，很大程度上避免了后期的渗漏水现象。通过这些措施，使地下连续墙真正地起到了围护作用，杜绝了基坑的涌水、涌砂现象，避免了后期堵漏高昂的注浆及封堵漏水处的费用，同时也节省了工期。连续墙浇注完毕后，进行基坑开挖时，其平整的基面为后期基坑内支撑提供了良好的受力面，使支撑基坑的钢支撑能将巨大的基坑外压力平均地作用在地下连续墙上，为基坑的安全提供了必要条件。5、施工工艺流程及操作要点5.1、施工工艺流程施工工艺流程如图5-1所示图5-1地下连续墙施工工艺流程图5.2、施工操作要点5.2.1、导墙的施工导墙的作用：成槽机械的导向线和水平基准点；钢筋笼的搁置点；储蓄泥浆，确保槽内泥浆液面高度；深度测量的基准点；灌注设备的基台。导墙采用现浇C25混凝土，横断面为倒槽钢型，导墙厚200mm，全宽3250mm，高1700mm，导墙内净距850mm，比地下墙的厚度多50mm。导墙的水平钢筋为φ12＠200mm，水平钢筋焊接通长,使导墙成为整体,纵向钢筋为φ12＠200mm。导墙形式见图5-2：图5-2导墙型式图(图中数据单位均为mm)导墙施工质量的优劣将关系到地下连续墙的墙体质量，因此，测量放线定位应准确，其轴线偏差应＜10mm，顶部高差应＜10mm，，导墙内侧垂直度允许偏差＜1%。导墙顶面高于地面200mm，以防地表水流入槽内；导墙底面标高为连续墙墙顶高程减去100mm，此100mm为衔接段，为保证连续墙上冠梁能够顺利施工。导墙拆模后,沿其纵向加上、下两道支撑。均采用80×80mm木枋支撑＠2000mm，上、下两道支撑间距1000mm左右。在导墙的混凝土达到设计强度之前，禁止任何重型机械设备在旁边行驶、停置，以防导墙受压变形。5.2.2泥浆配制泥浆的主要作用是护壁、冷却和润滑抓斗，循环过程中携带少量泥沙沉淀于泥浆池。地下连续墙施工一般应使用化学泥浆，主要成分是水、膨润土、碱、纤维素0-1-2，其重量配合比一般依次为100：（6～8）：（0.2～0.3）：（0.06～0.08）。不同地区、不同地质条件、不同水文条件、不同施工设备，对泥浆的性能指标都有不同的要求，为了达到最佳的护壁效果，应根据施工条件不断调整泥浆配合比。新配制的泥浆要经过熟化24h以上方可使用，使用中要不断测定泥浆配合比。成槽结束时要对泥浆进行清底置换，其性能指标应符合下列要求：比重1.10～1.15g/ml，粘度18～25s，含砂率＜5%，沉渣厚度＜100mm，不符合上述指标的泥浆应按环保规定予以废弃。5.2.3成槽作业成槽施工是地下连续墙投入设备最多的关键工序。主要有钻机钻进、冲岩机冲击和液压抓斗成槽等方法，三者各有所长。本工法中成槽采用“抓冲结合”的方法。根据本工程的地层地质结构特点，大部分连续墙段所穿过地层为淤泥质土层和砂层，墙底位于强风化、中风化层，微风化。采用2台GB24型全液压抓斗施工，该机的特点是:槽壁精度高,稳定性好，噪音小,施工速度快，机械性能好。各土层均采用液压抓斗成槽；其墙底进入中风化岩层，下部需要采用冲桩机成槽。施工中准备四台冲桩机以满足工程需要。达到设计深度后，再用特制的方锤在槽内上下来回多次切削修整，使槽壁垂直。成槽过程中根据不同地层变化及时提取渣样。成槽时，加强观测，若槽壁发生坍塌，及时分析原因，妥善处理。本车站范围地质条件较差，有淤泥质土层和较厚砂层，对槽壁的稳定性不利，始终保持槽内泥浆液面高于地下水位0.5m以上。成槽施工中，受土体污染的泥浆随时抽出，进入沉淀池沉淀，槽内随时补充新的泥浆。槽段开挖完毕，检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度，合格后方可进行清底工作。槽壁垂直度偏差小于0.5%。5.2.4清槽清槽工作分二个阶段进行：1、在成槽过程中清渣,用泥浆循环,将泥浆管通向孔底泵进新浆,使已冲开的泥渣上浮;对于含砂率大,沉渣厚的槽孔需采用空气吸泥法进行清底,用吸泥机将泥砂吸上,并同时补充新鲜泥浆,保持所要求泥浆液面标高。2、最后清孔时,采用空气吸泥反循环清槽,在清槽后及灌注混凝土前,槽底沉渣厚度不大于100mm；清槽后,槽底以上0.2～1m处的泥浆比重应小于1.15,含砂率不大于5%,粘度不大于28s。施工期间,槽内泥浆液面必须高于地下水位1.0m以上,并且不低于导墙顶面0.5m。泥浆处理采用机械处理和重力沉降处理相结合的方法进行.从槽段中抽来的泥浆经过机械处理后流入沉淀池,经重力沉淀16小时稳定后,抽走表面清稀部分浆水到过滤池,并通过四层滤网过滤,将废水排除,余下的浆体再重新利用。废弃的泥浆和残渣按广州市泥渣土排放管理规定执行。5.2.5钢筋笼的制作与安装钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图和槽段划分来制作，每单元槽段做成一个整体，槽段标准墙幅长度为6m。非标准槽段的配筋根据槽段的具体情况来设计制作。纵向钢筋底端稍向内弯折，以防止吊放钢筋笼时擦伤槽壁，但向内弯折的程度不影响灌注水下混凝土导管的插入。在钢筋笼验收合格及槽段清孔换浆符合要求后应立即吊放钢筋笼,为使钢筋笼起吊时不致发生过大的弯曲变形，采用一台100t履带起重机（主吊）及一台50t履带起重机（辅吊）作业，进行吊装。详见图5-3钢筋笼起吊示意图图5-3钢筋笼起吊示意图钢筋笼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,以防造成下端钢筋弯曲变形。防止钢筋笼吊起后在空中摆动,要在钢筋笼下端系上拽引绳以人力操纵。插入钢筋笼时，吊点中心必须对准槽段中心，然后徐徐下降垂直而又准确地将钢筋笼吊放入槽内。此时必须注意不要因起重臂摆动或其他影响而使钢筋笼产生横向摆动，造成槽壁坍塌。钢筋笼插入槽内后，检查其顶端高度是否符合设计要求，然后用槽钢将其吊搁在导墙上。5.2.6地下连续墙接头地下连续墙是否存在渗漏水现象是判断其施工质量优劣的关键之一，往往渗漏水部位多集中于两幅墙之间的接头处，因此，接头形式的选择将至关重要。目前比较成熟的接头工艺主要有工字钢或十字钢、锁口管、预制接头桩、橡胶止水带。本工法地下连续墙采用工字钢接头。连续墙的钢筋网及工字钢接头均在现场制作，在制作好的钢筋网两端焊接好工字钢。钢筋网按设计要求（包括钢筋网厚度、长度、保护层厚度、各种钢筋规格及配置方式等）加工，严格控制工字钢的加工质量，保证工字钢的平整度，焊接接头的位置、数量和焊接质量按国家现行标准GB50204-2002有关规定执行，钢筋笼制作完成（含预埋件安装）后由有关技术人员检验合格后绑上标签。5.2.7地下连续墙混凝土的灌注水下混凝土浇灌是地下连续墙的最后一道工序和最重要环节之一。1混凝土供采用具有资质和供应能力不小于25m3/h的商品混凝土，混凝土坍落度为18—22cm，并根据运输距离和气温情况添加适量的缓凝减水剂。2浇灌使用的导管根据墙体厚度选用壁厚3mm、直径250mm、内壁表面光滑、接头密封良好的钢管。采用双管同时浇灌。两管安装间距＜3m。3混凝土初灌量应确保埋管深度不小于2m，灌注过程中导管应经常上下串动，埋管深度应在2—6m之间，经常测定混凝土面高度，并作好记录。连续墙混凝土灌注详见图5-4地下连续墙混凝土灌注示意图。图5-4地下连续墙水下砼灌注示意图6、材料与设备液压抓槽机1台。冲孔桩机16台，可根据作业面程度适当选择。100t履带吊车（主吊），50t履带吊（辅吊），本工法中需要灵活吊运钢筋笼，故选择履带吊。另外经过计算，本工法中一个钢筋笼重为30t，为安全起见，选用100t主吊。泥沙分离器1台，在进行膨润土泥浆清底时，置换出的泥浆携有大量泥砂，可通过泥砂分离器进行分离，这样膨润土泥浆可以重复利用，避免不必要的浪费。泥浆泵数台。设备型号及数量详见表6-1表6-1主要设备表设备型号单位数量液压抓斗式成槽槽机HSGW32台1冲击钻机CZ30台32泥浆泵BW250台5履带式起重机100t台1履带式起重机50t台17、质量保证措施7.1、执行标准地下连续墙施工按照《建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）》、《建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202—2002）》、《地下防水工程施工质量验收规范（GB50208—2002）》、《地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）（2003版）》和《混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）》。7.2、检验试验方法地下连续墙宜采用声波透射法检测墙身结构质量，检测槽段数应不少于总槽段数的20%，且不应少于个3槽段。7.3、工序质量控制措施7.3.1连续墙定位控制1垂直方向：准确施工导墙，控制导墙面板标高，并对导墙成品进行检查，施工中以导墙面板标高确定钢筋笼吊环长度，保障钢筋笼标高。2水平方向：测量放样，确定连续墙分幅位置，并在导墙相应位置用油漆做好标志。连续墙吊放钢筋笼时，按照标记位置陈放钢筋笼。7.3.2连续墙成孔和清孔1控制导墙中心线与导墙内侧净空和垂直度。2控制护壁泥浆比重、黏度、含砂率和胶体率。3控制冲孔和抓槽垂直度，出现偏孔，随时调整，保证成槽垂直度。7.3.3槽壁坍方防治及处理措施根据土质确定泥浆配合比，控制泥浆液面在地下水位以上0.5m。当出现坍塌时，迅速补浆并回填粘土，待填土稳定后再重新开挖。7.3.4钢筋笼制作与安装1钢筋笼制作应符合规范要求。2钢筋笼吊放安装。钢筋笼下放到位后应在导墙上可靠固定，防止其下沉或上浮。钢筋笼安放完毕，报请监理进行隐蔽工程验收，合格后及时灌注混凝土。7.3.5混凝土灌注1水下混凝土配合比由具有相应资质的实验室确定，坍落度为180～220mm。2水下混凝土的灌注。钢筋笼安放完毕后要及时灌注混凝土，间歇时间不得超过4小时。导管埋深控制在1.5～3.0m，混凝土灌注完成前严禁将导管底端提出混凝土面。每槽段留置混凝土试块不得少于2组。3在灌注过程中发现导管漏水、堵塞或混凝土内混入泥浆，应立即停灌进行处理。8、安全措施8.1、执行标准施工现场严格按按照《施工工现场临时时用电安全全技术规范范（JGJ46-22005）》和《建建筑机械使使用安全技技术规程（JGJ33-22001）》执行行。8.2、安全全控制措施施8.2.1用电电安全1严格按有关关规定安装装线路及设设备，用电电设备均要要安装地线线，不合格格的电气器器材严禁使使用。2强化临时用用电管理，规规范配电箱箱的制作与与使用，强强制推行漏漏电保护器器的安装与与使用。3配电箱、开开关箱：使使用BD型标准电电箱，电箱箱内开关电电器必须完完整无损，接接线正确，电电箱内设置置漏电保护护器，选用用合理的额额定漏电动动作电流进进行分级匹匹配。配电电箱设总熔熔丝、分开开关，动力力和照明分分别设置。4金属外壳电电箱作接地地或接零保保护。开关关箱与用电电设备实行行一机一闸闸保险。同同一移动开开关箱严禁禁有380V和220V两种电压压等级。8.2.2机械械设备操作作安全施工现场的主要要机械设备备有履带吊吊、冲桩机机、钢筋加加工设备等等。施工现现场要强化化施工机械械设备的管管理，做到到机械设备备状态完好好，不带病病运转，制制定详细的的操作规程程，禁止违违章操作。所所有施工设设备和机具具使用时均均须由专职职人员负责责进行检查查，必要的的试验和维维修保养，确确保状况良良好。各技技术工种必必须经过培培训并经考考核取得合合格证，方方可持证上上岗操作，杜杜绝违章作作业。大型型机械的保保险、限位位装置防护护指示器等等必须齐全全可靠。驾驾驶、指挥挥人员必须须持证上岗岗，必须按按规程要求求进行操作作，驾驶员员应做好例例保和记录录。各类安安全（包括括制动）装装置的防护护罩、盖等等要齐全可可靠。必须严格格定期保养养制度，做做好操作前前、操作中中和操作后后设备的清清洁、润滑滑、紧固、调调整和防腐腐工作。严严禁机械设设备超负荷荷使用、带带病运转和和在作业运运转中进行行维修。机机械设备夜夜间作业必必须有充足足的照明。8.2.3管线线的保护由于施工现场地地处城市主主干道下，地地下管线众众多，根据据各种不同同管线的特特点制定不不同的管线线保护方案案，通信光光缆、电力力电缆、煤煤气管线、自自来水管、污污水处理管管等。开工工之前，请请相关单位位到现场确确认管线的的归属单位位，之后进进行管线排排迁的协调调工作，如如果管线迁迁出施工范范围之外，则则注意施工工期间的保保护即可，若若管线仍然然跨基坑，则则须管线悬悬吊或其他他措施保护护。8.2.4起重重吊装作业业由于地下连续墙墙的钢筋笼笼为整幅吊吊装，每幅幅连续墙重重约25-330t，在吊装装过程中，一一要防止钢钢筋笼变形形，二要保保证吊装的的安全。为为保证安全全需要注意意以下几点点：一、选选择合适的的起重设备备，保险系系数一定要要考虑；二二、指挥吊吊装作业的的人员必须须要持证上上岗，另外外要经常进进行安全教教育；三、若若进行不同同重量的钢钢筋笼的吊吊装作业时时，需要提提前进行试试吊，确认认无误后方方可进行吊吊装。9、环保措施随着人们物质文文化生活水水平的不断断提高，人人们对环境境的要求也也越来越高高，环保意意识也不断断增强。环环境保护在在工程建设设过程中占占有越来越越重要的地地位。针对对地下连续续墙施工，要要做好以下下几点：9.0.1控控制好泥浆浆排放和土土方运输，主主要是泥浆浆用罐车运运输到排放放地点定点点排放，并并设置沉淀淀池和循环环池，成槽槽土方运到到指定弃土土场，同时时出场车辆辆要冲洗干干净，避免免污染城市市道路。9.0.2噪噪声污染也也是市区施施工要考虑虑的环境因因素。冲桩桩机作业时时须经常涂涂油脂保养养及经常维维修，避免免出现刺耳耳的机械摩摩擦声，影影响城市周周边的居民民的正常生生活。9.0.3固固体废弃物物按不同性性质和类别别分开存放放，主要分分为危险、不不可回收利利用固体废废弃物、可可回收利用用固体废弃弃物、生活活和办公垃垃圾等；9.0.4施施工中的污污水要经过过沉淀池沉沉淀后，集集中排放到到城市污水水排放管线线中。10、效益分析地下连续墙作为为一种基坑坑支护方式式，具有经经济、操作作简便及防防水效果好好等特点，尤尤其在防水水方面效果果显著。与与钻孔桩围围护方式比比较，省去去了桩间旋旋喷处理费费用，由于于钻孔桩之之间无有效效的整体防防水措施，造造成基坑开开挖过程中中涌水、涌涌砂现象时时常发生，造造成后期桩桩外堵漏费费用增加，另另外涌水、涌涌砂还影响响到基坑的的安全，故故在地铁的的深基坑中中，采用地地下连续墙墙结构不失失为一种安安全经济的的围护方式式。另外随随着地下连连续墙技术术的日趋成成熟，地下下连续墙围围护方式目目前已向市市政、民建建等方向继继续拓展，此此后必将在在更广阔的的领域里得得到应用和和推广。11、工程实例考虑到xx市的的地下水位位较高，而而且xx站靠近xx江，如果果开挖的时时候围护结结构漏水或或者出现管管涌等现象象，将为车车站施工带带来非常大大的麻烦，而而且也为竣竣工后的车车站使用时时防水功能能埋下了隐隐患。这样样由xx集团有限限公司施工工的xx市轨道交交通工程二二、八号线线延长线工工程xx站土建工工程选用了了地下连续续墙的工艺艺。自xx年xx月26日至xx年xx月15日，完成成地下连续续墙50幅。一期期工程顺利利进行主体体开挖。主主体开挖之之后，发现现地下连续续墙的围护护（支护、挡挡水等）效效果非常好好。主体施施工时不必必要花费高高昂的堵漏漏费用或者者注浆费用用去处理漏漏水现象。同同时也为主主体结构施施工节省了了宝贵的时时间，创造造了难以估估量的时间间效益。12、常见问题处理地下连续墙施工工常遇问题题和预防、处处理方法见见表12-11表12-1地地下连续墙墙常遇问题题及处理方方法一览表表常遇问题产生原因预防措施和处理理方法槽壁坍塌（槽壁壁在成孔、下下钢筋笼和和浇混凝土土过程中出出现局部塌塌方现象）泥浆质量不合格格或已经变变质；槽壁壁漏浆或施施工不慎造造成槽内泥泥浆面降低低；降雨使使地下水位位急剧上升升；存在极极软弱的易易坍方土层层或松砂层层；存在地地下障碍物物；地面附附加荷载过过大。加强泥浆管理，调调整配合比比；加大泥泥浆比重、粘粘度，及时时补浆，提提高泥浆水水头，并使使泥浆排出出与补给量量平衡；缩缩短单元槽槽段长度；；加强导