复杂地层地下连续墙施工关键技术

复杂地层地下连续墙施工关键技术

杨天鸣1，陈红科2，李万军1，邢振兴1

中建桥梁有限公司，重庆，402260；2、中国建筑第六工程局有限公司，天津，300171

[摘要]为提高城市复杂地层条件下地下连续墙施工质量和施工效率,减少施工对周边建筑物的影响,以某车站地下连续墙施工项目为背景,针对施工过程中存在的重难点问题,分析各种施工中的关键技术｡实际施工过程中,该方法可显著减小施工对地层的振动影响,防止上部软弱土层局部坍塌｡

[关键词]复杂地层;地下连续墙;护壁泥浆;施工技术

地下连续墙刚度大,止水效果好,施工速度快,是明挖法常用的支护形式｡然而,其土方运输､钢筋笼吊装､混凝土灌注等项目都需要占用大量的施工场地,施工时会对交通造成很大的影响｡如何在人口稠密区域完成地下连续墙场地的布置筹划,对在日益紧张的大型城市道路中央新修的地下快速路来说,是急需解决的问题之一｡

1施工重难点

1)车站施工场地位于城市繁华地带,周边既有建筑物多,直接采用传统旋挖钻配合成槽机成槽,施工产生的振动及地表沉降会对周边建筑产生不良影响,同时也不满足安全文明施工的要求｡所以合理选取土层加固方案及成槽机械,将对周边建筑的影响降至最低,是本工程施工难点之一｡

2)车站所处位置地下水系发育,地质条件复杂,土层整体为上软下硬分布,地层软硬交界处的成槽速度直接影响成槽精度和质量｡如何在工期较短的情况下保质保量完成地下连续墙的施工是需解决的难题之一｡

3)地下连续墙施工时,上部土层主要为人工填土和粉质黏土,成槽期间易发生局部塌陷,增大混凝土浇筑时充盈系数｡配合比良好的泥浆可有效维持槽壁稳定,防止槽壁坍塌,所以根据地层状况配制性能良好的护壁泥浆是施工的重难点｡

4)地下连续墙作为车站主体结构的一部分,除起挡土､承重作用外,其抗渗性能也十分重要｡地下水渗漏通常发生于各槽段连接处,接头性能的好坏直接影响后续基坑开挖作业和车站日常使用｡选择正确的连接形式以提高结构整体刚度和抗渗性能也是本工程施工重点之一｡

2工程概况

根据设计幅宽,本工程地下连续墙共划分为194幅(其中墙厚800mm的185幅,墙厚1000mm的9幅),墙高24.0~27.5m,采用水下C35混凝土,抗渗等级P8,接头采用H型钢接头｡本项目地形总体呈现南低北高的特征｡经勘察,本场区勘察深度范围内上部为填土和黏性土,下伏基岩主要为砂岩,地下水为孔隙水和基岩裂隙水｡

3工程重､难点分析

3.1H型钢接头混凝土绕流

地下连续墙幅间连接为H型钢接头,在浇筑过程中易造成混凝土流过孔隙绕到H型钢腹板处,凝固后形成大硬块｡绕流易使相邻2幅地下连续墙接头处存在贯通墙体的泥缝,在基坑开挖后形成漏水孔,给基坑开挖埋下安全隐患｡

3.2工程周边环境复杂,制约因素多

工程地下连续墙施工区域内有大量电力、通信、给排水管道,且部分节段与隧道结构冲突，管线错综复杂,雨污水､自来水､通信等管线需进行多次迁改｡施工制约因素较多,周边环境较复杂｡

3.3环保､文明施工要求高

工程周边商场､住宅小区较多,原有地面为城市主干路，交通流量较大｡必须采取有效措施做好文明施工,确保地面道路等地面建(构)筑物安全,渣土､泥浆运弃严格遵守城市文明施工的有关规定｡

4施工筹划

4.1H型钢接头的处理

绕流处理要坚持“以防为主”的原则｡绕流的混凝土在地面以下,挖槽后槽孔由泥浆填满,施工人员根本无法触及,只能靠冲击钻向下冲,冲击钻的主要着力点是垂直下方,而腹板处的绕流混凝土则是在侧边,冲击钻能处理的只是很少的一部分,要处理得彻底,相当费时｡若在浇筑混凝土之前采取预防措施,防止混凝土的绕流,就省去了处理绕流的附加工程量,同时节省了大量时间,也确保了地下连续墙的质量,因此,“以防为主”是可取的｡对于H型钢接头的地下连续墙,根据实际施工情况,预防混凝土绕流的措施主要有以下3种:

1)在侧板外焊接止浆铁皮｡在钢筋笼加工时预先在H型钢的侧板外侧焊接厚0.25mm的铁皮,沿着H型钢两侧通长布置,宽度600mm,与钢筋笼面平行｡浇筑混凝土时,铁皮在混凝土流动力的作用下移向两侧,起到阻止绕流的作用｡

2)冲实填充砂袋｡钢筋笼端头超挖部分填充5m碎石砂袋,用重力夯将碎石沙袋砸压密实,H型钢背部插入锁口管支承｡

3)超前开挖下幅槽段｡待已浇筑混凝土初凝之后,开挖H型钢未浇筑一侧的土方,绕流混凝土与H型钢腹板黏结强度还未达到最大,很容易处理掉｡这也是对上述防绕流措施出现意外时的弥补措施,是最后一道防线,也是很关键的一道防线｡

4.2施工平面布置与管理

地下连续墙施工根据总体施工组织设计进行现场的平面布置规划｡在进行施工现场的水､电移交割接及各类管道线路的布设后,进行导墙､道路､泥浆箱､钢筋笼制作平台､排水沟､硬地坪及配套的有关工程辅助项目的施工｡

4.3套铣法连接工艺

目前,常见的地下连续墙槽段连接方式有工字钢连接和套铣法2种｡传统工字钢连接受限于槽深,在构件整体起吊过程中易产生扭转变形,影响接缝处抗渗性能,且在混凝土浇筑过程中,底部易发生扰流现象,从而增大混凝土充盈系数,影响结构质量｡为避免上述情况的发生,结合本工程实际情况,决定选用套铣法连接工艺｡

套铣法连接利用双轮铣槽机切削硬岩的能力,在已成槽段两侧各切削等宽混凝土,在不使用锁口管､接头箱的情况下形成抗渗性能好､致密的接头｡地下连续墙1期槽段混凝土浇筑完成10d后,用双轮铣槽机在1期槽段两侧各切削20cm厚混凝土,进行2期槽段浇筑｡若切削与浇筑时间间隔较长,则应使用刷壁器清刷切削部位,以消除表面杂质对连接性的影响｡

4.4清底换浆

泥浆中含砂量随着成槽深度不断增加,吊放钢筋笼､浇筑混凝土前,泥浆中砂土由于沉淀作用堆积在槽底,严重影响浇筑质量｡吊放钢筋笼前有必要使用空气升液器对槽底沉渣及槽段下部泥浆进行置换处理｡成槽完成后,利用起重机将空气升液器吊至槽口,为防止底部沉渣堵塞吸管口,升液器吸管需在距槽底约1.5m处试吸｡吸渣时吸管由浅入深,在距底部0.5m处沿槽段宽度范围内上下左右移动,以吸出槽底碎砂淤泥,清底后对槽段5m以下处泥浆进行置换｡清底换浆完成后,检测槽底沉渣厚度和泥浆性能,当沉渣厚度<100mm,泥浆密度<1.15g/cm3､黏度<30s时立即施工下道工序｡

5结语

针对在人口稠密､空间狭窄区域内施工地下连续墙的现场筹划中遇到的技术问题,提出了如下解决方案:

1)工场地周边建筑物较多､沉降控制较严时,可使用搅拌桩对槽壁两侧土体进行加固,并沿建筑物相对施工侧轮廓线进行双层加固,成槽掘进时可有效减少对周边地层扰动,减小地表沉降｡

2)泥浆性能直接影响成槽质量,施工至淤泥质粉砂岩层时,可适当提高泥浆密度,以维持槽壁稳定｡成槽完成后应及时进行清底换浆,避免槽底沉渣对地下连续墙结构性能造成影响｡

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