中铁十局集团第五工程有限公司 江苏省 苏州市 215000
摘要:随着社会经济及城市化的快速发展,城市交通越发的拥堵,目前普遍趋势将城市交通建设从地面转入地下,其中以轨道交通与城市快速路建设为主,考虑到建设成本,地下交通大多数采用明挖基坑进行施工,而基坑围护均采用地下连续墙作为围护结构,地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械,沿着深开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后,在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法灌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壁,作为截水、防渗、承重、挡水结构。地下连续墙之所以能够得到如此广泛的应用,主要是因为它工效高、工期短、质量可靠、经济效益高;施工时振动小,噪音低,非常适于在城市施工。地下连续墙对地基的适用范围很广,从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层,各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。针对松散土质条件下地下连续墙施工,本文展开一些针对性的研讨,并提出了一系列的措施,这些措施将为以后城市地下交通提供很好的技术支持。
关键词:城市地下交通,深基坑,地下连续墙,松散土质,措施
引言:地下连续墙施工主要受到地质条件影响较大,好的地质条件下,地下连续墙成槽速度快,槽壁垂直度好,且不易塌方,后期墙面整平,且无渗漏水。对于松散地质条件下,因土质松软,成槽机不易成槽,且成槽过程中易塌方,造成成槽困难及影响后续钢筋笼施工,严重情况下会危及机械安全,本文主要对松散土质条件下地下连续墙施工展开深入剖析,从施工的角度出发来减小地下连续墙施工中遇到的一些问题。
1、工程背景
1.1工程概况
苏州国际快速物流通道二期工程,春申湖路快速化改造工程三标,起讫里程为K4+560--K8+085,线路长度3525m,其中隧道施工里程为K5+160--K8+020,隧道长度2860m,隧道采用明挖顺做法施工,在基坑内降水,隧道主体围护结构设计为800mm地下连续墙,隧道工程地下连续墙厚度设计为800mm,标准幅段长6m,地下连续墙共计700幅。地质主要地层为杂填土、淤泥、素填土、粉砂、粉质粘土、粉质粘土夹粉质粉土。
2、地连墙施工
2.1槽壁加固
为保证地连墙施工质量,根据地质情况,本工程在地连墙施工前,在地连墙内外侧采用三轴搅拌桩进行槽壁加固,改良土质,通过土体改良,防止地连墙施工,土体发生坍塌。槽壁加固采用φ650@450三轴搅拌桩进行槽壁加固。加固深度为地连墙深度以下3m,槽壁加固采用不低于P.O 42.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量20%,水灰比1.5。
图 围护结构剖面图
图 地连墙成槽加固大样图
放线前对各控制点进行复核后,按设计图纸放线,准确定出各搅拌桩的位置。Ф650mm三轴搅拌桩两轴距离为450mm,采用套打一孔施工,两幅桩间距为900mm,搭接650mm。
三轴水泥搅拌桩地基加固施工顺序为跳槽跳排咬合施工,其施工顺序见下图:
图 单排施工顺序
1、注浆、搅拌、提升
桩机就位后认真检查定位情况并及时纠正,确认桩位无误后,根据桩机上的水平仪表控制调整桩机的垂直度。
开动泥浆泵,待纯水泥浆到达搅拌头后,边注浆、边搅拌、边提升,使水泥浆和原地基土充分拌和,一直提升到基坑底设计标高后再关闭灰浆泵。
单桩水泥掺入量:根据标定的泵浆量和搅拌次数及桩长长度,计算每喷搅一次的耗浆量,如与设计不符时,则在下次喷搅过程中及时进行调整,直至每米耗浆量符合设计要求的水泥掺入量。
整个制浆过程确保边喷浆、边搅拌、边提升连续性作业,并经常观察输浆管脉动情况,以及有关仪表和集料斗中浆量变化,以判断管路是否畅通,喷浆是否正常。最后一次提升搅拌时采用慢速提升,提升速度应不大于0.5m/min ,当喷浆口达到桩顶标高时,宜停止提升,搅拌数秒。喷浆时钻头的下沉速度应控制在0.5m/min~1m/min范围内,提升速度应控制在2m/min范围内,搅拌桩对含砂量大的土层,应在搅拌桩底部2m~3m范围内上下重复喷浆搅拌一次。为确保淤泥层水泥土强度满足设计要求,在搅拌速度不变等情况下,通过提高注浆泵电机转速增加水泥浆喷入量。
2、重复搅拌下沉与提升、喷浆
再次将搅拌机边搅拌边下沉至桩底设计标高。然后边搅拌边提升至自然地面,关闭搅拌机,移至下一桩位。
图 三轴搅拌桩施工图
3、质量检查
(1)待三轴搅拌桩施工完毕并达到28d后,需对成桩质量进行钻孔取芯检测,检查点的数量不宜少于施工桩数的1%,并不应少于5点。
(2)水泥土搅拌桩质量检验标准:
项目 | 序号 | 检查项目 | 允许偏差或允许值 | 检查方法 | |
单位 | 数值 | ||||
主控项目 | 1 | 水泥及外掺剂质量 | 设计要求 | 查产品合格证或抽样送检 | |
2 | 水泥质量 | 参数指标 | 查看流量计 | ||
3 | 桩体强度 | 设计要求 | 按规定办法 | ||
4 | 地基承载力 | 设计要求 | 按规定办法 | ||
一般项目 | 1 | 机头提升速度 | m/min | ≤0.5 | 量机头上升距离及时间 |
2 | 桩底标高 | mm | ±200 | 测机头深度 | |
3 | 桩顶标高 | mm | +100,-50 | 水准仪 | |
4 | 桩位偏差 | mm | <50 | 用钢尺量 | |
5 | 桩径 | <0.04D | 用钢尺量 | ||
6 | 垂直度 | % | ≤1.5 | 垂线 | |
7 | 搭接 | >200 | 用钢尺量 |
2.2地下连续墙施工
1、地下连续墙施工步骤
图 地下连续墙施工流程总述图
图 地下连续墙施工工艺流程图
2、导墙施工
导墙施工是地下连续墙施工的关键环节,其主要作用为控制地下连续墙的施工精度,可作为量测挖槽标高、垂直度的基准;也可起到挡土作用和重物支承台;同时也可稳定泥浆液面的作用。
导墙在平面上必须按测量位置施工,其顶面应水平,全长范围内高差不大于10mm,局部高差不大于5mm,轴线偏差不大于10mm,在竖向必须
保持垂直。导墙中心位置即地下连续墙的中心,此外,为防止地表水流入槽内破坏泥浆性能,导墙顶面应高于地面10cm。为保证施工顺利进行,内外导墙宽度为地连墙厚度加30-50mm,深度1.5-1.7m,,其中中心线与地下连续墙施工轴线重合,施工时为防止连续墙侵入净空,中心线则外放70mm。
图 导墙断面图
3、泥浆制作
为解决常规泥浆在地下墙施工中,尤其是在超深地下墙施工中其护壁性能、携渣能力、稳定性、回收处理等种种方面的不足,我们选用优质膨润土。
水化后的膨润土可在槽壁孔壁形成又薄又韧、致密的泥皮。大大降低了泥浆的滤失,使泥浆的失水量减少,从而降低了对周边地层含水量的扰动,使孔壁周边的地层尽量保持原状,防塌性能增强。其作用如下图:
图 泥浆护壁机理图
加入膨润土至喷射混合器中,喷射循环一个以上的体积循环周期。混合比率以使用淡水为基础,配浆用水的纯净度将影响膨润土的性能,因此,在配浆前,可加入适量纯碱将酸性水或硬水的PH值调到8~9,以达到最佳配浆效果。
泥浆的各项性能指标表
泥浆性能 | 新配置 | 循环泥浆 | 废弃泥浆 | 检验方法 | |||
粘性土 | 砂性土 | 粘性土 | 砂性土 | 粘性土 | 砂性土 | ||
比重(g/cm3) | 1.04~1.06 | 1.04~1.06 | <1.16 | <1.2 | >1.25 | >1.35 | 比重计 |
粘度(s) | 20~24 | 20~24 | <25 | <35 | >50 | >60 | 漏斗计 |
含砂率(%) | <3 | <4 | <4 | <4 | >8 | >11 | 洗砂瓶 |
PH值 | 8~9 | 8~9 | >8 | >8 | >14 | >14 | 试纸 |
4、成槽施工
开挖槽段采用SG50A液压抓斗挖掘机,成槽厚度设计为600mm/800mm,考虑到深层槽段有可能发生土体缩颈现象,故在抓斗的翼缘上焊烧超挖刀头,使成槽的厚度增加1cm左右,待成槽达到设计深度后,再沿槽长方向套挖几斗,把因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整,保证槽段横向有良好的直线性,在抓斗沿槽长方向套挖的同时,把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。成槽作业中,要时刻关注侧斜仪器的动向,及时纠正垂直偏差,单元槽段成槽完毕或暂停作业时,即令成槽机离开作业槽段。
5、槽段检验
(1)槽段检验的内容
检验槽段的平面位置、槽段的深度、槽段的壁面垂直度、槽段的端面垂直度。
(2)槽段检验的工具及方法
槽段平面位置偏差检测:用测锤实测槽段两端的位置,两端实测位置线与该槽段分幅线之间的偏差即为槽段平面位置偏差。
槽段深度检测:用测锤实测槽段左中右三个位置的槽底深度,三个位置的平均深度即为该槽段的深度。
槽段壁面垂直度检测:用超声波测壁仪器在槽段内左右两个位置上分别扫描成槽壁面,扫描记录中壁面最大凸出量或凹进量(以导墙面为扫描基准面)与槽段深度之比即为壁面垂直度,两个位置的平均值即为槽段壁面平均垂直度。
槽段垂直度的表示方法为:其中X为基坑开挖深度内壁面最大凹凸量,L为地下连续墙深度。槽段垂直度要求X/L不得低于1/300
(3)槽段质量评定
以实测槽段的各项数据,评定该槽段的成槽质量等级。
超声波测定结果例子 |
6、刷壁
由于单元槽段接头部位的土渣会显著降低接头处的防渗性能。这些土渣的来源,一方面是在混凝土浇筑过程中,由于混凝土的流动将土渣推挤到单元槽段接头处,另一方面是在先施工的槽段接头面上附有泥皮和土渣。因此用钢刷子刷除方法进行刷壁。为提高接头处的抗渗及抗剪性能,对地墙接头连接处,用外型与接头形状相吻合的接头刷,紧贴接头面,上下反复刷动次数不少于20次,直至清刷后的接头不夹泥不夹砂,以保证混凝土接触面在浇筑后接头密实、不渗漏。
刷壁是地下连续墙施工中的一个至关重要的环节,刷壁的好坏直接影连续墙接头防水效果。
图 地下连续墙刷壁器
3、质量控制标准
表地下连续墙质量控制标准表
序号 | 项 目 | 质 量 要 求 | 检验方法 |
1 | 成槽垂直度 | ≥1/300 | 超声波测壁仪 |
2 | 槽底沉渣厚 | ≤100mm | 沉渣测量仪或探锤检查 |
3 | 接头处相邻两槽段的成槽中心线,在任一深度的偏差值 | ≤50mm | 观察、尺量、水准仪、探锤检查和检查施工记录 |
4 | 钢筋笼和预埋件的安装 | 安装后无变形,预埋件牢固,标高、位置及保护层厚度正确。 | |
5 | 成墙后墙顶中心线 | 与设计轴线之偏差≤30mm | |
6 | 凿去浮浆后的墙顶标高 | 设计标高±30mm | |
7 | 裸露表面局部突出 | ≤100mm | |
8 | 地下墙表面平整度 | <50mm | |
9 | 裸露墙面 | 表面密实无渗漏,孔洞、露筋、蜂窝面积不超过单元槽段裸露面积的2%。 | 观察和尺量检查 |
10 | 连接墙的接头 | 接缝处无明显夹泥和渗水现象。 | 观察检查 |
注:H―基坑开挖深度 mm);B―墙厚 mm)。
4、结束语
通过对松散土质条件下地下连续墙施工工艺、关键技术和施工风险进行总结和分析,工程最终顺利完工,达到预期目标。除了掌握松散土质条件下地下连续墙施工的方法外,最主要的是了解到还应严格把好各道工序的质量关,落实到施工过程监督管理中,并积极参与协调,使各方配合密切,为后续类似施工做好技术储备。
参考文献:
[1]周伟,刘道全,叶敏. 地下连续墙施工关键工艺控制技术[j].
安徽建筑,2004(3):20-21。
[2] 蒙宏旺. 地下连续墙施工要点分析[j].山西建筑,2005,31(7):117-118。
[3]蒙宏旺. 地下连续墙施工要点分析[j].山西建筑,2005,31(7):117-118。
[4]付艳伟,王纪祥.针对⼤型地下连续墙施⼯技术与质量控制的探讨[J].建材发展向,2013(13):109-110。