超深地下连续墙混凝土配合比设计、应用及检测

(整期优先)网络出版时间:2021-01-25
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超深地下连续墙混凝土配合比设计 、应用及检测

向荣

中铁电气化局集团有限公司铁路工程公司, 100036

摘要:混凝土配合比对地下连续墙质量有着极为重要的影响,本文首先总结了超深地下连续墙混凝土施工的技术难点,接着从配合比入手,提出了混凝土配合比的设计方案,并介绍了该配合比在温岭体育场站工程的应用情况,得出结论在淤泥地质情况下,通过改善混凝土配合比,可提高墙身质量。

关键词:地下连续墙;混凝土配合比;优化设计

前言

由于超深地下连续墙埋深更深,地质条件更为复杂,施工各环节技术及质量保障所面临的要求更高。作为地铁车站深基坑的围护结构,地下连续墙直接关系到基坑的安全性,同时决定着其成型度,如何有效保障地下连续墙质量是施工管理的重难点。

1工程概述

温岭体育场站位于温岭市体育场路与万泉东路交叉口南侧,主体结构为地下二层,长216m,标准段宽20.5m,标准段底板埋深20.8m,标准段采用单柱双跨箱型框架结构,围护墙为C40强度,深度45~49m不等,属超深地下连续墙。

2地下连续墙混凝土技术难点

2.1技术难点

在深基坑工程中,地下连续墙混凝土及其浇筑是关键性技术之一,同时亦是技术难点,直接影响基坑及主体施工的进度,具体技术难点如下:

2.1.1超深地下连续墙混凝土浇筑施工要求高:

1)当落差较大时,要求混凝土必须要具备良好的和易性及浆体包裹性,避免出现分层离析现象[1]

2)在对超深地下连续墙墙体进行填充时,要求混凝土具有良好的流动性和粘聚性,密实能力强,性能稳定,不会出现沉降情况。

3)该工程因单幅墙体混凝土浇筑方量超过250m³,位于市中心,交通限行,车流量密集,运输不便,因此要求混凝土凝结时间更长、稳定性及连续性要求更高。

2.1.2温岭体育场站属淤泥地质,离沿海较近,因此,对结构的耐久性提出更高要求,要求混凝土本体具有良好的抗水渗透性和抗氯离子渗透性。

2.1.3工程总体量达,沿海气候变化多,混凝土配合比必须要考虑季节、气候因素,合理优化调节,保障混凝土性能,提高墙身质量。

2.2泥浆护壁原理及对连续墙稳定因素的影响

2.2.1泥浆护壁原理

借助泥浆的相对密度,泥浆液柱压力将直接作用于槽壁,同时向槽段侧壁施加外作用力,达到水土压力平衡的目的[2]。同时,泥浆会在槽壁表面形成一层泥皮,在低透水性的作用下进一步加剧泥浆对槽壁的压力,从而起到支撑作用。主要原理如下:

1)泥浆凝胶化作用。向墙体填充混凝土时,泥浆将会由槽壁表面经由空隙向土体内部渗透,从而填满槽壁土体空隙,并直接附着于土体颗粒上,在凝胶化作用下,使得土体颗粒的相对空间关系得到固定,令土地颗粒无法移动,进一步增加土体结构的稳定性。

2)形成不透水膜。泥浆在渗透过程中,所含的膨润土颗粒将在槽壁表面形成一层泥皮,且透水性低,因此可以防止地下水渗透到泥浆中,避免出现漏浆、跑浆的情况,从而起到护壁效果。

3)静液压力作用。泥浆相对密度比水大,因此泥浆对槽壁所产生的静液压力比地下水静压力大,泥皮将对槽壁侧面产生外力,起到支撑作用,同时也能减少地下水的渗入量,以免影响泥浆性能。

2.3泥浆对连续墙混凝土的影响

由于泥浆比重不同,在成槽开挖时所产生的静水压力值也就不同。如果泥浆比重太小,无法起到支护应力作用,从而容易出现槽壁坍塌。若泥浆比重过大,周围土层的涌动值将变小,埋深2m以下的土层沉降也将变小,所产生的泥皮过厚,不利于泥土分离,导致后期混凝土浇筑质量得不到有效保障[3]。合理的泥浆比重可以对土层侧向位移和沉降量进行有效控制,因此需要保证泥浆质量的同时加强混凝土配合比设计,从而保证成墙完整性。

3混凝土配合比设计、应用及检测

3.1混凝土配合比设计

流动性和稳定性是超深地下连续墙混凝土应当具备的两个性能。流动性是指在自重作用下,新拌混凝土是否具有较大的流动空间;稳定性是指在超深落差浇筑过程中,新拌混凝土能否始终保持自身的粘聚性。因此,在混凝土配合比设计时,首先应当结合施工性能,满足混凝土流动性,确保粘聚性相适宜,同时兼顾季节、地质、温度等影响因素。其次考虑刷壁施工强度,确保所设计的配合比能够达到高抗渗性和高耐久性的要求。结合温岭体育场站施工特点,充分考虑淤泥地质条件下地下连续墙质量要求,混凝土配合比设计如表1所示:

表1 温岭体育场站地下连续墙混凝土(C40)配合比设计

材料名称

水泥

粉煤灰

矿渣粉

细骨料

粗骨料

外加剂

设计坍塌度

5-25m

产地

台州

海螺

浙江

国华

台州

久腾

江西

吉安

台州三门

自来水

山西

黄恒

180-220mm

规格型号

P.042.5

F类Ⅱ级

S95

Ⅱ区中砂

5-16mm

16-25mm

自来水

聚羧酸高性能

材料用量(kg/m³)

295

67

59

752

208

873

164

4.21

理论配合比

1

0.23

0.2

2.55

0.71

2.82

0.51

0.02

3.2混凝土配合比应用

3.2.1混凝土拌和时间与投料顺序

对于混凝土的强度和均匀性而言,受拌和时间和投料顺序的影响较大。在设备运行前,首先要进行生产性试验,对拌和时间和投料顺序的方案进行讨论。并在试验过程中,需根据拌和时间及投料顺序的不同,分别检测混凝土的强度,拟定最佳的拌和时间与投料方案。

3.2.2称量设备的定期鉴定与校核

混凝土施工明确规定,对于水泥、掺合料以及外加剂溶液等的称量不得超出所允许的±1%的误差范围,骨料称量不得超过±2%的误差范围,同时还需要定期对拌合楼称量系统进行检查,以确保称量的精准度。

3.2.3混凝土温度控制

在混凝土拌合过程中,受温度、水化反应等因素的影响,将会导致混凝土温度上升,但混凝土是热不良导体,当温度升高时极易出现裂纹情况,所以必须要有效控制混凝土的温度[4]。砂石是混凝土的主要原材料,占比达到85%,但粗骨料的温度对混凝土出机温度的影响最大,砂石次之。因此,要想控制好混凝土温度,就需要降低砂石、骨料的温度。

3.2.4浇筑施工

温岭体育场站采取导管法进行混凝土灌注,在首次浇筑前将隔水球置入到导管中,有效分离混凝土和泥浆[5]。同时,在首次浇筑时,埋管深度应在2m以上。随着浇筑深度的增加,需要分节拆除导管,且在拆除前需要对导管埋置的深度进行核对测量,并详细记录导管的拆除过程,以免出现拔空情况。每副连续墙墙体应多浇灌0.5m,确保墙顶混凝土标高达标。把握好混凝土灌注的时机,通常在放好钢筋笼时应立即进行浇灌,两道工序间隔时间不得超过4h;且混凝土浇筑速度应至少在2m/h[6]。在浇筑时,振动器应以垂直角度迅速插入,静置10-15s,待表面气泡停止再进行下一次操作。浇筑结束后要加强养护,通常使用湿土工织物或麻袋布将地基覆盖起来,保持湿润。

3.3地下连续墙墙身完整性检测

3.1.1超声波透射法检测声测管布置

由于检测时仅能以连续墙顶面声测管间边缘的距离作为剖面所有测点的测距,所以声测管埋设时要保证声测管平行,声测管严重不平行将会导致检测方法失效;由于声波在介质中传播时,能量随传播距离的增加呈指数规律衰减,单个剖面的有效检测范围随管距的增加而变小,所以相邻声测管距离不宜过大,根据实际经验,不超过2m为宜,本工程单幅墙长达到6米,为保证检测覆盖全部范围,检测管布置为W型,管间间距不大于2m。

3.1.2地下连续墙墙身完整性评价

通过超声波透射法对地下连续墙进行检测,并分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频及波形。依据各声学参数的统计分析确定异常测点,最终根据异常测点的分布情况确定超深地下连续墙墙体的完整性,经后期检测墙身(一类)达到100%,而开挖过程中墙身顺直平整,也验证了检测的准确性及施工质量。

4结语

实践表明,混凝土的配合比对地下连续墙质量有着非常大的影响,直接决定着槽壁的稳定性,必须要做好配合比设计,加强泥浆管理,才能真正发挥出泥浆护壁的作用,确保工程能够顺利进行,同时也提高了施工安全性。

参考文献

[1]谭华灵.超深地下连续墙施工技术及质量控制[J].四川建材,2019,45(11):119+132.

[2]刘卫卫,仝霄金,商汝平.泥浆护壁条件下地下连续墙稳定性分析[J].施工技术,2018,47(S1):854-857.

[3]候建林,王林涛,陈道政,等.超深地下连续墙混凝土灌注质量控制技术[J].山西建筑,2020,046(002):50-52.

[4]吴明付.带模浇筑地下连续墙成墙技术探讨[J].北方建筑,2018,003(002):53-56.

[5]李洪斌,何柳,郭金强.地下隧道连续墙水泥混凝土配合比设计及裂缝控制[J].新世纪水泥导报,2019,25(1).

[6]李琬琳.地铁地下车站混凝土浇筑及养护工艺探究[J].中国室内装饰装修天地,2018,000(014):321.