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地铁深基坑地下连续墙围护结构施工技术综述

2020-04-25钟建明

北方建筑 2020年2期
关键词:吊机槽段成槽

钟建明

(广东建科建设咨询有限公司,广东 广州 510000)

近年来地铁建设规模在国内一线城市中不断扩展,伴随而来的城市深基坑工程越来越多,对深基坑支护技术水平、工艺的要求越来越高,而地下连续墙工艺凭借其优异的截水、防渗、承重、挡土能力及安全可靠性[1],成为了地铁深基坑支护的不二之选,被广泛应用在地铁工程中。

1 工程概况

本文选取的地铁车站为地下4层岛式车站,全长280.8 m,站台标准段宽为43.2 m,总建筑面积30 585.8 m2。车站站厅为明挖顺做法,围护结构为1.2 m,0.8 m厚地下连续墙+混凝土支撑,基坑开挖深度16.0 m~40.1 m,车站设置5个出入口、2个风亭组。

2 施工方案

通过对该项目施工环境的勘测与对连续墙结构进行分析,考虑到该工程实际使用条件与施工团队自身能力,加之为了保障工期顺利开展,本工程主要使用的设备如下:BH-12型液压抓斗成槽机1台、徐工XTC80双轮铣1台、上海金泰SH30旋挖钻机1台、300 t和150 t履带吊各1台、PC200挖掘机(带破碎锤)1辆、泥浆设备(容量750 m3)1套。

地下连续墙施工重点、难点在于成槽工艺,本项目采用液压成槽机+双轮铣+旋挖钻机配合成槽工艺施工。首先以液压成槽机直挖成槽施工,待开挖到地下连续墙液压成槽机不能施工岩层时采用双轮铣进行成槽施工;当遇到岩层较硬双轮铣施工进度较慢时先用旋挖钻机在槽段内两端和中间钻孔,钻孔直径与地下连续墙厚度一致,再用双轮铣成槽施工。地下连续墙成槽后使用履带吊安装钢筋笼,然后安装导管完成水下混凝土浇筑。

3 地下连续墙施工工艺

如图1所示,为施工地下连续墙施工步序。

3.1 测量放线

使用经过鉴定的全站仪等测量设备,根据建设单位提供的且经复测审批后的现场测量控制点、建筑轴线及水准点等有关资料和点位,准确地测量放样出地下连续墙的轴线。为避免地下连续墙侵限,测量放样时对其外放10 cm。

3.2 导墙施工

1)导墙施工工序

导墙施工工序具体为:场地平整→测量定位→导墙沟开挖→基底处理→绑扎钢筋→模板安装→浇筑混凝土→拆模并设置临时横撑→土方回填。

2)导墙沟开挖

根据测量人员标定的地下连续墙基准线(中线、内线或外线),沿线洒上白灰作标记,由挖掘机破除原道路路面并进行开挖,开挖过程中严禁对导墙两侧土体产生扰动。当挖至导墙底部深度时安排人工进行修整沟壁和放边坡。导墙沟开挖完毕后立即施工100 mm厚的水泥砂浆垫层。

3)立内模,绑扎钢筋网片

在垫层砂浆达到一定强度后,首先根据设计图纸在垫层上弹出钢筋位置墨线,然后根据钢筋设计图纸绑扎钢筋网。钢筋绑扎完成后开始模板架立,模板采用木胶板,外侧加50 mm×100 mm横向和纵向背楞,并每隔2 m加设2道横向支撑,经检查模板的位置、垂直度符合限差要求后浇筑混凝土。

4)浇筑混凝土和回填养护

混凝土浇筑之前先清理槽底的渣土,浇筑混凝土时使用插入式振捣棒振捣,导墙浇筑完成24 h后覆盖塑料薄膜养护。导墙拆模后导墙内下部1.5 m回填土,上部每间隔3.0 m设一道100 mm×100 mm方木,以控制导墙中距离和变形。

3.3 泥浆配制及使用

泥浆性能与施工方法将直接影响到挖槽与成槽效果。在泥浆材料的支持下可为地下连续墙挖槽施工创造良好条件,发挥出护壁、冷却机具及切土等多重效果,因此在实际施工中需控制好泥浆性能,要求稳定性、比重足够合理。

基于工程地质情况选取优质纳基膨润土及自来水,将二者充分搅拌后制得浆液,关于其性能要求见表1。

室内性能试验是确保泥浆质量的关键,经此环节后对既有泥浆指标做灵活调整。

表1 成槽护壁泥浆性能指标要求

泥浆循环的实现需得到大量设备的支持,基于3 kW型泥浆泵可达到泥浆循环的效果,在15 kW型泥浆泵的作用下实现输送作业,并利用22 kW泥浆泵高效回收,关于泥浆循环管路的构成有泥浆泵与软管两部分。

经过泥浆循环后在泥浆净化装置的作用下实现对泥浆的分离处理,使其达到净化状态后允许补充新制泥浆,从而提升泥浆利用率。现阶段,优化泥浆技术指标的可行途径较多,如补充晶石粉、纳土等,在此类材料的作用下可改善泥浆护壁性能,不满足性能指标的应将其视为废浆处理。

清槽作业时需持续性置换泥浆,结束此项操作后检测槽底0.5 m~1.0 m的泥浆性能,该处应满足泥浆比重<1.15、黏度≤25 s,砂率≤7%的要求。

成槽作业时需调节好槽内泥浆液面且不可出现泥浆外溢现象,超出地下水位的高度需达到1 m,根据现场情况若暂停施工时需控制好泥浆面,至少>导墙顶面50 cm。

3.4 槽段开挖

按现场实际情况划分槽段、分幅施工。挖槽的精度是保证地下连续墙质量的关键之一,施工前应进行成槽试验,确定施工工艺流程并选择操作技术参数[2]。在成槽过程中严密注视成槽设备上的检测仪器,如发现垂直度有偏差立刻利用成槽设备的纠偏功能进行纠偏,从而保证成槽的垂直度。

1)抓斗式成槽机成槽施工

车站地下连续墙采用液压成槽机直挖成槽施工,开挖出的土方集中存放于场内的临时存土坑内,晾晒后及时用弃土车运至指定的弃土场。

2)双轮铣成槽施工

待岩层抓斗式成槽机不能施工时采用双轮铣进行成槽施工。当遇到岩层较硬双轮铣施工进度较慢时为加快双轮铣成槽速度,先用旋挖钻机在槽段内钻孔,然后用双轮铣铣槽,钻孔直径与地下连续墙厚度一致,钻孔位置分别为地下连续墙槽段两端和中间。

双轮铣工作原理为:基于液压马达的驱动作用可推动鼓轮组刀盘持续运转(设置的2个鼓轮保持反向运转状态),在其作用下切削岩石,适配泵吸反循环系统,将产生的破碎岩石转移到处理装置中,经过碎渣后再将其运输至特定堆放场所。

3)清槽换浆与接头刷壁

清槽工作分2道工序进行,第1次清槽为槽孔开挖至设计深度并验收合格后进行清槽换浆。清孔时采用泵吸法清孔,将排渣管下入孔内,排渣管底口距离槽底0.5 m~1.0 m,启动泥浆泵,孔底浆渣被泵吸出孔外至泥浆净化系统,被净化后的泥浆流回槽孔内并向槽内不断补充新鲜泥浆。钢筋笼安放完成后采用置换气吹法清槽,对槽底再次进行清槽换浆,保证其沉渣厚度≤100 mm。

为保证接缝的施工质量及避免接缝夹泥的质量缺陷,除采用优质膨润土泥浆作为护壁泥浆外应在混凝土接缝清渣完成前采用刷洗措施清除地下连续墙接缝表面上吸附的泥皮与杂质。

3.5 钢筋笼的吊装

钢筋笼吊放采用双机抬吊,空中回直整体入槽的吊装方法。以300 t作为主吊,150 t履带吊机作副吊机。起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合,保证起吊平衡。在吊装作业前需检查各个吊装设备是否安全、可靠。钢筋笼吊放具体分6步:①现场使用到300 t,150 t吊机,在专员的指挥下将其转移到指定位置完成吊点的卸扣操作;②检查吊机钢丝绳状况是否足够稳定,调整好受力中心后采取同步起吊的方式;③检查钢筋笼位置,其与地面的间距以0.3 m~0.5 m为宜,要求钢筋笼处于稳定状态且不发生变形现象,分析钢筋笼尾部与地面的距离,灵活调整现场作业;④完成钢筋龙骨起吊作业后在300 t吊机的辅助下将其向左(右)侧旋,辅以150 t吊机使其到达指定位置,使得钢筋笼与地面完全垂直;⑤卸载150 t吊机的吊点,随后将该设备转移至远离施工现场的区域;⑥指挥300 t吊机缓慢、平稳吊笼入槽。

3.6 浇筑墙体水下混凝土

地下连续墙混凝土为C35(抗渗等级P6),采用双导管在泥浆中灌注。导管安装前须测试、检验混凝土导管密水性。当施工现场罐车进场3辆以上后方可进行灌注。由于导管内混凝土密度>导管外的泥浆密度,利用两者的压力差使混凝土从导管内流出,在管口附近一定范围内上升替换掉原来泥浆的空间[3]。在灌注混凝土前还应测量其沉渣厚度,如>10 cm应重新清孔。

1)初灌施工时可设置球胆,达到隔离混凝土与泥浆面的效果,调节好导管底端位置,其与槽底间距需达到0.3 m~0.5 m,初灌施工遵循持续性原则,埋管深度>2 m。

2)相同槽段的导管数量以2根为宜,彼此间距≤3 m,调节好导管与槽段接头位置并≤1.5 m,要求混凝土面保持匀速上升的状态,不同导管所对应的混凝土高差值应≤0.5 m。安排专员密切测量混凝土面上升高度,在此基础上测算埋管深度,需在2 m~6 m之间。

3)灌注作业时提升设备以达到增强混凝土密实性的效果和避免空洞与蜂窝现象。控制单幅槽段灌注时长≤6 h,且不允许出现中断现象,否则会对混凝土均匀性造成影响。

4)混凝土灌注顶标高,应规范要求>设计标高0.5 m,不得超灌或欠灌。

5)一期地下连续墙槽段灌注完成并达到70%强度以上,方可进行相邻连续墙槽段的施工。

6)每个槽段必须现场留置1组混凝土抗压试块,并每5幅墙留置1组抗渗试块。地下连续墙检测:垂直度检测为100%检测,即每幅都需检测;墙身完整性检测频率为20%,即需检测地连墙幅数的20%。

4 结语

在地铁车站施工中,深基坑支护工程的地下连续墙是其中的重点,需要引起施工人员的高度重视。基于此,本文将某个深基坑围护工程作为研究对象,该基坑采取地下连续墙的围护方式,系统地总结了地下连续墙施工技术在深基坑围护工程中的具体应用,提出地下连续墙的相应施工技术要点及主要工作流程,望日后能够给相似工程提供经验。

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