现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙的施工工艺.docx

1、现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙的施工工艺地下连续墙是一种新型的桥梁基础型式。它是在泥浆护壁条件下，采用专用的挖槽(孔)设备，顺序沿着基础结构物的周边，在地基中开挖出一个具有一定宽度与深度的槽孔，然后在槽内安放钢筋笼，浇注混凝土，逐步形成的一道连续的地下钢筋混凝土墙。当混凝土硬化到一定强度后，即可作为基坑开挖时挡土、防渗，对邻近建筑物的支护以及直接成为承受垂直荷载的基础的一部分。地下连续墙施工工艺最早见于欧洲，50年代在意大利、法国用于土坝中建造防渗墙，或作为施工措施以代替板桩，后来在墨西哥、美国、日本等国相继用于地铁建造中，并因采用地下连续墙技术，创造了高速施工的新记录。70年代日本把地下连续

2、墙应用于桥梁基础，在结构形式、施工技术等方面得到了迅速发展。国内最早于1958年在密云水库白河主坝中，采用壁板式素混凝土地下连续墙做防渗芯墙获得成功，其后相继推广到城建、工业与民用建筑与桥梁工程等项目。一、地下连续墙的分类与特征1.分类：按槽孔形式，分为壁板式、桩排式和组合式(图450)，撩墙体材料分为钢筋混凝土、素混凝土、塑性混凝土(由粘土、水泥和级配砂石所合成的一种低强度混凝土)和粘土等；按挖槽方式分为抓斗、冲击钻和回转钻等。基础的平面形状能适应工程的需要做成矩形、圆形、多角形及井字形等。2.特征与应用范围1)地下连续墙刚度大、强度高，是一种变形较小的刚性基础。日本曾进行沉井与地下连续墙基

3、础在水平力作用下变形对比的实桥试验，在平面尺寸、井壁厚度与下沉深度大体相同的条件下，在12000kN水平力作用下，位移前者为18mm、后者为4mm，转角前者为16X104rad、后者为2X104rad，地下连续墙基础比沉井基础的变形小得多；2)施工时不扰动围岩，基础与地基的密着性好，墙壁的摩擦阻力比沉井井壁的大，在无明显坚硬持力层的情况下，地下连续墙能提供较大的承载力；3)施工时所占空间较小，对周围地基和现有建筑物的影响小，可近距离施工，特别适宜于在建筑群中施工；4)施工时振动小，噪声低，无需降低地下水位的设施，浇注混凝土无需支模和养护，故可使成本费降低；5)对地基的适用范围广，施工可全盘机械

4、化，工作效率高，施工速度快。地下连续墙具有防渗、截水、抗滑、防爆、挡土和承重等多种功能，应用较为广泛。但是，其施工工序较多、技术要求较高，尤其因墙壁是钻挖成槽后就地灌注水下混凝土的薄壁结构，如果施工不当，容易因竖直度达不到要求，不能形成封闭的地下围墙，或者出现槽壁坍塌、墙体厚薄不匀、水下浇注混凝土质量低劣等事故。为了保证施工质量，工地施工检测和控制的可靠性是十分重要的。二、地下连续墙基础施工要点图451为地下连续墙基础施工步骤框图，其中有的工序、技术要求等与就地钻孔灌注桩类似。施工要点如下：1.修筑导墙。槽孔施工前，为保证槽壁垂直，防止挖槽机械碰坏槽壁，必须沿着设计轴线开挖导墙，以起导向和防护

5、作用，同时还可起到容蓄泥浆、吊放钢筋笼与混凝土导管等支承点的作用。导墙的厚度、深度和结构型式应根据现场的地质条件、施工荷载以及选用的挖槽方法确定。导墙的结构型式如图452所示，两导墙间，在适当距离上、下各加设一道支撑。导墙厚度一般为0.200.50m，深度一般为2.Om左右，其顶面应比施工地面适当高些，以防止地表水流入沟槽内，其底面应尽可能穿过填土层做在基土上。导墙通常采用含筋率较低的现浇钢筋混凝土，也有采用预制钢筋混凝土或钢制工具式导墙，以利周转使用。2.成槽。成槽工艺是施工中最主要的工序，是决定施工方法能否取得高速、优质、低耗等经济技术指标的主要关键。现浇连续墙的厚度一般为0.801.50

6、m，成槽机械常用的有：抓斗式(吊索、导板和导杆式)和钻头式(回转式、冲击式)两类，图453为目前使用较为有效的两种机械，表444、表445分别介绍了索莱唐日(soletanche)液压铣钻机的工作性能和BW型连续墙钻机主要技术性能。索莱唐日钻机可钻抗压强度IOOMPa的岩层。钻50MPa的石灰岩的成槽速度为8m3h，钻砂层和粘土层的成槽速度可达20m3h，钻进精度可达深度的0.5，钻进深度最大可达1OOm。施工时可参考选用。旋转式挖槽机可分为独头钻及多头钻两种。采用多头钻机开槽时，需沿墙体的长度方向把地下墙划分成许多有一定长度的施工单元，在地质与水文条件、施工机具、土渣处理以及混凝土供应量可能

7、等情况下，宜采用较大的单元槽段长度，这样不仅可减少接头数量，还可提高墙体连续性和防渗能力，以及提高施工效率。一般每段槽孔长度为610m。采用抓斗或冲击钻机时，槽段长度可增大。国内在施工地下防渗墙时，槽段长度有达38m的记录。用旋转式钻机挖槽有“分层平挖”与“分层直挖”两种方法；用抓斗挖槽有“分条抓”、“分块抓”及“两钻一抓”等方法。广东省虎门大桥西锚碇地下连续墙基础施工就是采用先用钻机钻两个导孔，再用抓斗抓去两孔间土体形成槽孔的“两钻一抓”施工法。该法适用土层较硬、孔深较大的工程。挖槽质量控制应包括：槽位、槽深、槽宽和倾斜度。在挖槽过程中应经常检查单元槽段的垂直度，其偏差一般不应超过1200；

8、槽位允许偏差为土30mm；槽深不超过设计深度0.2m；槽宽在任一深度上应保证地下墙的设计厚度；相邻两槽段竖向中心线的偏差在任一深度上不得大于设计墙厚的13。根据经验，施工顺序规划的原则是：先内后外，新开挖的单元要尽可能远离刚完成的单元，要尽早灌注待完成接头的墙壁混凝土。图454为日本青森大桥主塔地下连续墙基础单元施工的顺序(该基础深度为37m)。3.泥浆护壁。地下连续墙在成槽过程中，槽壁保持稳定不坍塌的主要原因是由于槽内泥浆起到护壁作用。泥浆宜选用膨润土或优质粘土配制。泥浆的容重大于地下水的容重，通过保持泥浆的液面高出地下水位0.51.0m，使泥浆的液柱压力足以平衡地下水、土压力，成为槽壁土体

9、的一种液态支撑。此外，泥浆压力将泥浆渗入土体孔隙，填充其间并形成一层组织致密、透水性很小的泥皮，维护槽壁的稳定性。保证泥浆质量，正确选用泥浆性能指标，是加快施工速度、确保施工安全的重要环节。施工时要经常检查泥浆的各项指标，必要时需加入适量的化学剂以改善泥浆性能。合适的泥浆容重，膨润土泥浆为10.511.5kNm，粘土泥浆为11.513.0kNm。不同土层对护壁泥浆的要求是不同的，表446所列的不同土层护壁泥浆指标，可供选用时参考。其中：(1)静切力是指施加外力使静止的泥浆流动，当泥浆开始流动的一瞬间阻止其流动的内在力称为静切力。泥浆的静切力大，悬浮土渣钻屑稳定，钻孔阻力也大；静切力小则土渣钻屑

10、容易沉淀。(2)漏失层是指由于土层间隙较大、结构松散，有集中的渗漏通道。为防止泥浆漏失，要求采用粘度较高、容重小、静切力大的泥浆。同时，可加配泥球进行堵漏。泥浆由泥浆搅拌机拌制。由于地下墙对泥浆的需用量很大，在保证泥浆质量的前提下，应当尽可能地利用就近材料，合理配制，循环使用，以降低工程成本。4.槽段的连接。地下连续墙施工根据划分好的墙段逐段进行，通过各单元槽段间接头连接形成连续墙体，因此，接头处理是连续墙施工的关键，其施工质量优劣直接关系到墙的受力性能与抗渗能力。接头的设置既要满足功能要求，又要施工简单。国内目前使用最多的是用接头管连接的非刚性接头。在单元槽段内土体被挖去后，在槽段的一端先安

11、放接头管，再吊入钢筋笼，浇注混凝土后逐渐将接头管拔出，形成半圆形接头，如图455所示。图456为几项实际工程中应用的接头型式。三、地下连续墙基础实例1.广东省虎门大桥(主跨888m的单跨悬索桥)西锚碇设计为重力式锚，每锚承受来自主缆的强大拉力约2X170000kN。西锚碇位于人工填筑的砂岛上，原设计用沉井加桩基方案。由于基础处原为暗礁区，石笋林立，岩石风化腐蚀不一，且沉井刃脚周边岩面高差极大(达10.5m)，沉井施工困难很大，经方案比较后，最后选定用地下连续墙基础。该基础为一圆形结构(图457)，外径为61.Om，内径为59.4m，墙厚为0.8m，平均深度约14.Om，嵌入弱风化岩的平均深度为

12、1.95m，最大嵌岩深度达3.5m。环形折线墙体分为35个节段，节段间采用人字形钢板接头，使墙体互相楔合。墙内设有三道内衬圈和一道顶圈梁，以增强连续墙的整体性和刚度。基础施工分三步进行：第一步连续墙施工；第二步抽水干挖基坑土石方，并相应自上而下浇筑内衬圈梁混凝土；第三步，检验基底，干处浇筑大体积基础混凝土。该基础工程历时11个月，其中地下连续墙施工仅用了3个月，总体完成圬工量约40000m3，在同等规模基础工程施工中，创下了施工速度的新记录。2.日本明石海峡大桥1号锚碇。日本从70年代末首次将地下连续墙基础用于铁路桥梁后，目前已先后在近20座桥梁工程上应用。青森预应力混凝土斜拉桥(主跨为240

13、m)，塔墩采用了20.5mX30.Om、深度达42m的地下连续墙井箱基础；室兰港白鸟大桥(三跨公路悬索桥，主跨为720m)的3号主墩，采用了用地下连续墙构筑的圆形井筒基础，挖深达106m；明石海峡大桥为960m+1990m+960m的悬索桥，是世界第一大跨桥，其主缆端部最大拉力达1200000kN。该桥1号锚墩基础庞大，持力层在60m深以下，采用了直径为85m、深度达75.5m的圆柱形、以地下连续墙为壳体、中间填充辗压混凝土的实心基础(图458)。该施工方法的特点是：1)先用地下连续墙构成圆形井筒，以深井抽水降低筒内水位，挖掘筒内土体。挖土时用逆砌法浇筑侧墙以加固地下连续墙；挖至基底后，浇筑底板，并用碾压法填充井筒素混凝土，收到了效率高、造价低的效果。2)本法可细察基底岩层情况，及时清除隐患，得到承载能力大的稳定基础。3)除地下连续墙施工必须在半年内昼夜施工外，其他工程均只需昼间作业，有利于环境与安全。4)地下连续墙是主体结构的一个组成部分