摘要:基坑支护是深基坑中的关键,根据不同的地质条件以及基坑等级选择不同的支护形式,防止基坑坍塌的安全事故发生。本项目因邻近地铁,需要采用地下连续墙进行基坑支护,现从地下连续墙的特点、施工工艺、主要技术措施三方面进行阐述。
关键词:基坑支护、基坑坍塌、支护形式、地下连续墙。
一、地下连续墙的特点
(1)防渗性能好,由于墙体接头形式和施工方法的改进,使地下连续墙几乎不透水。
(2)可用于逆作法施工。地下连续墙刚度大,易于设置埋设件,很适合逆作法施工。
(3)可以贴近施工。使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。
(4)墙体刚度大,用于基坑开挖时,可承受很大的土压力,极少发生地基沉降或塌方事故,已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。
(5)地下连续墙如果用作临时的挡土结构,比其它方法所用的费用要高些。
(6)设备投资大,施工技术比较复杂。
二、地下连续墙施工工艺
(一)、施工工艺
施工工艺流程图
(二)、施工流程工序
1、导墙施工
(1)在地下连续墙成槽前,应制作导墙。导墙质量的好坏直接影响地下连续墙的轴线和标高,是成槽设备的导向,是存储泥浆稳定液位,维护上部土体稳定,防止土体坍落的重要措施。
导墙开挖、钢筋绑扎、支模板
导墙混凝土浇筑、墙间支撑以及回填土方
(2)导墙施工注意要点
导墙是液压抓斗成槽作业的起始阶段导向物,必须保证导墙的内净宽度尺寸与内壁面的垂直精度达到有关规范的要求。
导导墙混凝土浇筑完毕,拆除内模板之后,应在导墙沟内设置上下两档、水平方向每幅二道现浇钢筋砼对撑,并向导墙沟内回填土方,以免导墙产生位移。
导墙混凝土自然养护到70%设计强度以上时,方可进行成槽作业,在此之前禁止车辆和起重机等重型机械靠近导墙。
考虑到施工工艺及施工误差,导墙宽度扩大40mm。
在导墙转角处因成槽机的抓斗呈圆弧形,为保证地下连续墙成槽时能顺利进行以及转角断面完整,转角处的导墙需沿轴线外放50cm。
2、泥浆系统
泥浆系统图
(1)泥浆材料
采用纳膨润土、CMC、纯碱
由于采用了钠基膨润土,其水化后的膨胀倍数为钙基膨润土的10倍以上,膨润土的小板结构充分打开。膨润土的小板与高分子聚合物之间的桥接作用,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。泥浆护壁机理如下所示:
(2)泥浆配制
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。
现场制备泥浆
3、成槽施工
地下连续墙成槽(尤其是入岩部分)是控制工期的关键,其中主要内容为单元槽段划分,成槽机械的选择,成槽工艺工艺控制及预防槽壁坍塌的措施。
(1)槽段划分
槽段划分时采用设计图纸的划分方式。
(2)成槽机械的选择
根据地质情况以及图纸设计要求,进入强风化砂岩2m。机械采用金泰SG液压抓斗挖掘机。并配置以自卸汽车运至临时渣土堆场,经排水后再转运出场。
成槽施工
(3)成槽工艺控制
连续墙施工采用跳槽法,根据槽段长度与成槽机的开口宽度,确定出首开幅和闭合幅,保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性,以确保槽壁垂直。成槽后以超声波检测仪检查成槽质量。
抓斗出入导墙口时要轻放慢提,防止泥浆掀起波浪,影响导墙下面和背后的土层稳定。
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。
(4)槽段检验
a) 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。
b) 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。
c) 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。
超声波检测
(5)刷壁
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。
后续槽段挖至设计标高后,用特制的刷壁器清刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮。
刷壁器采用偏心吊刷,以保证钢刷面与接头面紧密接触从而达到清刷效果。
对H型钢开挖槽段进行刷壁
(6)清底换浆
a) 沉淀法扫孔
指使用成槽作业的液压抓斗直接挖除槽底沉渣。
b)换浆的方法
换浆是置换法清底作业的延续,同步进行了泥浆置换,抽出的浆可经过泥浆分离系统,被分离后,符合规范要求的泥浆再回到槽段内。
4、钢筋笼制作
(1)本工程钢筋笼统一在钢筋笼底模上加工成型。平台具有足够的刚度和稳定性,并能保持水平。
钢筋笼制作平台
(2)钢筋笼制作全部采用电焊焊接。
(3)各种钢筋焊接接头按规定作拉弯试验,试件试验合格后,方可焊接钢筋,制作钢筋笼。
(4)钢筋笼在槽段内定位准确且减少可能出现的露筋现象,钢筋笼迎土面、开挖面合理设置保护层钢板。
5、钢筋笼起吊
地下连续墙厚度为0.8m,钢筋笼最重约48t,钢筋笼最长为39.3m,钢筋笼采用整幅吊装,现场配置250t和100t履带吊车双机抬吊钢筋笼。地下连续墙钢筋笼吊装方案需通过专家论证方可执行。
钢筋笼起吊采用一台250t履带式起重机和一台100t履带式起重机双机抬吊法,互相配合吊装钢笼入槽,先将钢筋笼水平吊起,然后升250t主吊钩、放100t副吊钩,最终由250t将钢筋笼凌空吊直。钢筋笼起吊入槽时必须缓慢放下,切忌急速抛放,以防钢筋笼变形或造成槽段坍方。
250t履带吊在吊运钢筋笼过程中必须使钢筋笼呈竖直悬吊状态。
提升一定高度副吊停止,主吊上升至吊直
6、回填石子
(1)H型钢后背采用8~10cm碎石子进行回填。
(2)每回填1m高碎石子时,履带吊车将冲锤吊起下放至碎石面进行夯实,重复上述动作,直至石子回填至导墙下0.3m处。
7、浇灌墙体混凝土
(1)浇灌墙体混凝土时,下料用经过耐压试验的φ270混凝土导管。
(2)浇灌混凝土在钢筋笼入槽后的4小时之内开始。
(3)混凝土下料用经过耐压试验的φ270混凝土导管。
(4)浇灌混凝土过程中,埋管深度保持在2.0m~6.0m,混凝土面高差控制在0.5m以下,浇灌顶面至顶圈梁设计底标高以上500cm。
(5)基于混凝土导管非常长,其内部在浇灌过程中将储存部分混凝土,为增加第一车连续浇灌后的埋管深度,第一车使用方量较大的不少于8m3混凝土运输车。
(6)按规定要求在现场采样捣制和养护混凝土试块,及时将达到养护龄期的试块送交试验站作抗压与抗渗试验。
三、地下连续墙的主要技术措施
(1)减少沉渣厚度措施
由于本工程较深,各道工序施工时间长,往往虽然扫孔、清孔后沉渣及泥浆各项指标满足要求,但是放钢筋笼、回填碎石、导管等工序及在混凝土浇灌过程中,悬浮在泥浆中的砂又会沉下去,增加沉渣的厚度,沉渣厚度增加会增加地下墙接头、墙体夹泥的风险,增加混凝土浇灌的困难。因此为减少砂颗粒沉淀形成沉渣,必须要调整泥浆指标,增加泥浆悬浮砂的能力,对此确定槽内泥浆粘度不少于25秒,另外加强清孔和扫孔力度,减少沉渣厚度。
(2)防止绕灌及应急处理技术措施
当发生坍方现象和接头装置留有空隙过大时,容易发生混凝土从背部发生绕灌,一旦发生则对相邻槽段的施工将造成极大的困难。针对上述情况,特采取以下措施:
必须仔细完成H型钢背侧的空隙回填工作,采用碎石子一直回填到导墙下0.3m,以防止混凝土绕流。
如发生绕灌混凝土,则必须采取以下下措施:
①在绕流砼强度不高的时候,马上采用液压抓斗,对绕流砼彻底清除,然后采取用优质粘土暂时回填的措施。确保相邻的槽段能正常开挖。
②如绕灌混凝土不能顺利清除,影响到相邻一幅地下墙施工的话,则采用钻机对其清除。
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