作為深基坑支護的地下連續墻的施工
摘 要 介紹廣州市某地鐵站工程地下連續墻支護深基坑的特點、工藝流程與施工方法。
關鍵詞 地鐵站 深基坑支護 地下連續墻
1 工程概況及特點
某地鐵站工程位于廣州市海珠區濱江路南,北臨珠江,距珠江55 m , 站臺中心里程yck5 + 499 , 起點里程yck5 + 418. 4 , 終點里程yck5 + 576. 6 。該站設計地下3 層,圍護結構采用地下連續墻加鋼筋混凝土內支撐,地下連續墻在基坑開挖時起擋土與擋水作用。基坑開挖面積3936 m2 , 開挖深度21. 31 m , 地下連續墻高24. 5～ 25. 5 m , 總長362 m , 墻厚800 mm , 入巖嵌固深度為:強風化巖3. 5 m、中風化巖2. 5 m 、微風化巖1. 5 m 。連續墻采用C25 級水下混凝土,導墻呈一字形和“ ┗ ┛”型,混凝土強度等級C20 。
施工范圍內土層由上到下為: ① 雜填土厚1. 00 ～4. 00 m ; ② 淤泥或淤泥質土,透水性微弱,厚0. 50 ～3. 40 m ; ③ 細砂,厚1. 00～8. 00 m ; ④ 飽和粗砂, 中密,厚2. 00～4. 00 m ; ⑤ 全風化泥質粉砂巖,遇水軟化稍具可塑性,局部分布; ⑥ 強風化泥質粉砂巖, 呈半巖半土狀, 遇水軟化, 層面標高-10. 00 ～ -20. 00 m , 厚度不一; ⑦ 中風化帶,巖層面標高-12. 00～ -25. 00 m , 巖面起伏大; ⑧ 微風化帶分布較連續,巖面起伏較大。場地緊鄰珠江,地下水位埋藏淺,為1. 10～3. 40 m , 地下水主要以潛水型孔隙水賦存于砂層中。
該工程的特點是緊鄰珠江,地下水位較高,基坑開挖深度大,開挖范圍內有較厚的中砂層,且連續分布,連續墻設計入巖深度平均達1. 8 m , 局部入中風化巖達10. 8 m , 巖面起伏大,地下連續墻高度難以準確掌握,地鐵工程質量要求高,成槽施工有一定的難度。
2 施工程序及槽段劃分該工程地下連續墻的施工工藝流程如圖1 所示。其中修筑導墻、泥漿制備與處理、槽段開挖、鋼筋籠制備與吊裝、混凝土澆筑是該工程的主要工序。
圖1 地下連續墻施工工藝流程
單元槽段劃分時要避免接頭設在轉角處,以保證地下墻有較好的整體性。由于場地土質有較厚連3 導墻的施工續分布的砂層,為保證槽壁的穩定,共劃分為61 個導墻起著平面位置控制、垂直導向、擋土與穩定槽段,槽段寬4～6 m , 標準槽段寬6 m 。泥漿液面護槽的作用。槽段開挖前,應沿地下連續墻軸線兩側修筑導墻,以防止地面土坍塌,確保成槽順利進行。
導墻施工順序:平整場地→ 測量定位→ 挖槽→ 澆筑墊層→綁扎鋼筋→支模板→澆灌混凝土→拆模板并設置支撐→導墻外側回填土。
導墻施工設計要點:
(1) 導墻厚20 cm 、高1. 5 m , 內凈距85 cm , 比地下連續墻寬度大5 cm , 為液壓抓斗機施工留工作面。導墻中心線施工允許偏差±10 mm 。
(2) 為保證連續墻轉角處混凝土的施工質量,在轉角的一邊導墻向外延長40 cm , 導墻頂部比地面高出20 cm , 以防止地面水流入槽內。
(3) 在導墻頂做槽段劃分和標高標志,以此控制鋼筋的安裝標高。
(4) 導墻內側拆模時,應立即在墻間加設兩道支撐,外層側回填土應對稱進行,并分層夯實。
(5) 在導墻混凝土達到設計強度90 % 之前,禁止任何重心型機械設備在旁邊1 m 范圍內行使、停置和作業,以防止導墻受壓變形。
(6) 在導墻混凝土達到設計強度90 % 后,才可進行地下連續墻的施工作業。
4 泥漿制備和處理
施工時設置兩個泥漿池,每個池尺寸20 m × 5 m ×3 m , 由370 厚加筋磚墻砌筑,內批水泥砂漿并抹光。泥漿池分4 格,其中2 格為沉淀,另2 格分別為儲漿與造漿作用。
施工用的泥漿采用優質粘土與膨潤土,由泥漿攪拌機攪拌制備。泥漿成分的重量配合比為水1 , 膨潤土10 % , 甲基纖維素0. 05 %～0. 1 % , 燒堿0～ 0. 3 % 。新制備的泥漿在泥漿池中存放24 h , 使粘土充分水化后,再使用。
泥漿拌制與使用,每天檢查不少于兩次,其性能應符合表1 的規定。對于循環再生利用的泥漿,要適當摻加甲基纖維素和燒堿,并經過檢驗合格。
施工期間為避免槽壁塌方,槽內泥漿面必須高于地下水位1 m 以上,在砂層施工時應適當提高泥漿比重與粘度,增加泥漿的儲備量。
泥漿處理采取機械與重力沉淀相結合的方法。從槽中置換出來的泥漿經過機械處理后流入沉淀池,經重力沉淀16 h 穩定后,由水泵將表面清稀部分抽到過濾池,通過濾網過濾,將廢水排除,余下的漿體再重新利用。
表1 使用泥漿的性能指標
5 成槽與清槽
(1) 成槽順序:該工程槽段形式有一字形和L 形。施工時采用跳段開挖方法,先施工1、3 、5 槽段(稱為一期槽段),后施工2 、4 、6 槽段(稱為二期槽段) 。在成槽過程中,宜先施工轉角處L 形槽段后,再施工其相鄰的槽段(圖2) 。
圖2 成槽施工順序圖
(2) 成槽方法:成槽采取“ 沖抓結合”的方法,土層、砂層及強風化巖采用液壓抓斗成槽,堅硬的強風化巖、中風化巖、微風化巖石、地下障礙物、舊基礎及二期槽段接頭管位置采用沖樁機成槽。為保證成槽垂直度,成槽時用沖樁機成孔作為導向控制,標準槽段設兩個導向孔。成槽過程中對照地質勘探資料按不同土層及時提取巖樣。達到設計深度后,用特制方錘在槽內上下來回多次切削修整,使槽壁垂直平整。
L 形槽段成槽,先由液壓抓斗開挖,順序按圖2 中①→②→③ 。然后進行槽段沖巖,使L 形槽段成槽。注意在轉角處設置一個導向孔,接頭管位置采用沖孔成型,兼作導向孔。
成槽時加強觀測,若槽壁發生坍塌,及時分析原因并妥善處理。在砂層加快泥漿循環,適當提高泥漿比重,保持槽內泥漿液面高于地下水位0. 5 m 以上。儲備足夠的泥漿和黃泥,防止泥漿液面下降。
(3) 槽段接頭清刷:清刷混凝土接頭在清槽換漿前進行,用特制的鋼絲刷緊靠接頭面上下移動清刷, 直到鋼絲刷不帶泥屑為止。由于接頭面是保證連續墻質量的關鍵,需專人監督實施。
(4) 成槽過程中清槽:采用泥漿循環法進行成槽過程中的清槽,由輸漿管向孔底泵入新泥漿,使泥渣上浮。該工程土層含砂率大,對沉渣較厚的槽段,需采用空氣吸泥法清底,即從皮管內壓入空氣通向槽底的吸泥裝置,吸取泥砂,并同時補充新鮮泥漿,保持泥漿液面標高和槽壁的相對穩定。
(5) 終孔清槽:最終清槽采用空氣吸泥機反循環
方法,確保清槽后槽底沉渣厚度滿足要求。空氣吸·泥法是用<100 管從管下壓入6～8 kgcm -2的空氣, 使管內產生真空而吸取泥渣。操作時沿著槽段管口在槽底緩慢移動,抽吸槽底沉渣,而上面不斷補充新泥漿,控制槽內的泥漿液面不低于導墻頂的0. 5 m 。清槽后,泥漿符合要求才能安放接頭管。
清槽后,槽底0. 2～1 m 處的泥漿比重應小于
1. 2 , 含砂率不大于8 % , 粘度不大于28 s 。在清槽后與灌注混凝土前,槽底沉渣厚度不大于10 cm 。
6 鋼筋籠的制作安裝
(1) 鋼筋籠制作:鋼筋籠長度約24. 7 m , 單籠重16 t 。鋼筋在制作平臺上一次成型,主骨架及四邊各交叉點采用點焊,其余縱橫交叉點采用梅花形錯開點焊。
豎向鋼筋桁架的布置應滿足間距不大于1. 5 m , 一字墻段中點與端點或內墻角的距離不大于80 cm , 豎向鋼筋桁架布置應均勻,使鋼筋籠吊裝保持平衡。鋼筋籠距離槽底面30 cm , 保護層采用定位鋼板作保護層墊塊,厚度7 cm 。
(2) 鋼筋籠吊裝:使用80 t 和25 t 兩臺履帶式起重機吊裝鋼筋籠。起吊時,主副吊鉤同時起吊,在鋼筋籠以水平狀態提升到一定高度后,繼續提升主吊鉤,并緩慢放松副吊鉤,使鋼筋籠由水平轉成垂直懸吊狀態,拆去副吊鉤,再對位沉放入槽中。
鋼筋籠吊點的布置和起吊方式要防止鋼筋籠產生不可恢復的變形。起吊時不能使鋼筋籠下端在地面上拖拉。為防止鋼筋籠吊起后在空中搖擺,在鋼筋籠的下端系拽引繩用人力操縱。
沉放鋼筋籠時,采用吊線墜至少從兩個方向控制垂直度,按導墻面標高測量控制各起吊扁擔的豎向位置,使鋼筋籠對準槽段中心準確地插入槽內。沉入槽內時,吊點中心應對準槽中心,鋼筋籠側面與接頭管或相鄰槽段混凝土接頭面之間適當留空隙, 徐徐下降,控制不產生橫向大擺動碰壞槽壁。在水平方向上,用紅油漆在鋼筋網中心作標志,同時在導墻的相應位置也用紅油漆作標志,在鋼筋籠下沉過程中,始終保持兩標志點重合,如出現偏差,需經調整后才能繼續沉放。
7 混凝土與接頭施工
該地下連續墻的連接采用接頭管。采用吊車安裝接頭管,吊放時緊貼槽壁對準位置,垂直緩慢進行。每個單元槽段清槽后,在槽段端部先放入接頭管,再沉放鋼筋籠。
鋼筋籠沉放并經過驗收后,對相應槽段置換泥漿,清除沉渣,徹底清孔,并將接縫面的泥土雜物清刷干凈,然后灌注混凝土。
該地下連續墻按水下混凝土的要求配制,強度等級C25 , 坍落度18～22 cm 。每個槽段灌注前,在漏斗與集料斗中準備充足的混凝土,確保開塞時能有0. 3～0. 5 m 的埋管深度。隔水栓用預制混凝土塞,開始灌注時,隔水栓吊放的位置臨近泥漿面,導管底端到孔底的距離宜為0. 3～0. 5 m 。
一個槽段使用兩根導管澆灌混凝土,其間距不大于3 m , 導管離槽段接頭端不大于1. 5 m 。兩根導管同時開塞同時灌注,隨灌隨提拔導管。灌注過程中導管埋入混凝土深度控制為2～6 m , 并使兩導管處的混凝土表面高差不大于0. 3 m 。
一般在墻頂超澆混凝土50 cm 。混凝土澆灌后,墻頂部有一層浮漿層,在混凝土凝結硬化后,將設計標高以上部分由人工鑿除。
在各個槽段灌注的混凝土初凝后,開始提拔接頭管。然后每隔20～30 min 提拔一次,每次上拔5 ～10 cm 。接頭管不宜長時間埋在初凝后的混凝土中,宜在各槽段混凝土澆灌結束后4～5 h 內全部拔出。
