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第第頁地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻(簡稱地墻)的施工,就是在地面上先構(gòu)筑導(dǎo)墻,采用專門的成槽設(shè)備,沿著支護或深開挖工程的周邊,在特制泥漿護壁條件下,每次開挖一定長度的溝槽至指定深度,清槽后,向槽內(nèi)吊放鋼筋籠,然后用導(dǎo)管法澆注水下混凝土,混凝土自下而上充滿槽內(nèi)并把泥漿從槽內(nèi)置換出來,筑成一個單元槽段,并依此逐段進行,這些相互鄰接的槽段在地下筑成一道連續(xù)的鋼筋混凝土墻體,以作承重、擋土或截水防滲結(jié)構(gòu)之用。施工流程如圖11-13所示。11.3.1國內(nèi)主要成槽工法介紹成槽工藝是地下連續(xù)墻施工中最重要的工序,常常要占到槽段施工工期一半以上,因此做好挖槽工作是提高地下連續(xù)墻施工效率及保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。隨著對施工效率要求的不斷提高,新設(shè)備不斷出現(xiàn),新的工法也在不斷發(fā)展。目前國內(nèi)外廣泛采用的先進高效的地下連續(xù)墻成槽(孔)機械主要有抓斗式成槽機、液壓銑槽機、多頭鉆(亦稱為垂直多軸回轉(zhuǎn)式成槽機)和旋挖式樁孔鉆機等,其中,應(yīng)用最廣的要屬液壓抓斗式成槽機。常用的成槽機械設(shè)備按其工作機理主要分為抓斗式、沖擊式和回轉(zhuǎn)式三大類,相應(yīng)來說基本成槽工法也主要有三類:⑴抓斗式成槽工法;⑵沖擊式鉆進成槽工法;⑶回轉(zhuǎn)式鉆進成槽工法。1.抓斗式成槽工法抓斗式成槽機已成為目前國內(nèi)地下連續(xù)墻成槽的主力設(shè)備,已擁有百多臺(多數(shù)為進口設(shè)備)。抓斗挖槽機以履帶式起重機來懸掛抓斗,抓斗通常是蚌(蛤)式的,根據(jù)抓斗的機械結(jié)構(gòu)特點分為鋼絲繩抓斗、液壓導(dǎo)板抓斗、導(dǎo)桿式抓斗和混合式抓斗。抓斗以其斗齒切削土體,切削下的土體收容在斗體內(nèi),從槽段內(nèi)提出后開斗卸土,如此循環(huán)往復(fù)進行挖土成槽。該成槽工法在建筑、地鐵等行業(yè)中應(yīng)用極廣,北京、上海、天津、廣州等大城市的地下連續(xù)墻多采用這種工藝。如北京國家大劇院、上海金茂大廈、天津鴻吉大廈、南京新街口地鐵車站、上海環(huán)球金融中心等工程的地下連續(xù)墻均采用的是抓斗法施工工藝。使用抓斗成槽,可以單抓成槽,也可以多抓成槽,槽段幅長一般為3.8~7.2m。單抓成槽,即一次抓取一個槽幅;多抓成槽,每個槽幅由三抓或多抓形成。通常單序抓的長度等于抓斗的最大開度(2.4m左右),雙序抓的長度小于抓斗最大開度。適用環(huán)境:地層適應(yīng)性廣,如N<40的粘性土、砂性土及礫卵石土等。除大塊的漂卵石、基巖外,一般的覆蓋層均可。優(yōu)點:低噪音低振動;抓斗挖槽能力強,施工高效;除早期的蚌式抓斗索式導(dǎo)板抓斗外多設(shè)有測斜及糾偏裝置(如糾偏液壓推板)隨時調(diào)控成槽垂直度,成槽精度較高(1/300或更?。?。缺點:掘進深度及遇硬層時受限,降低成槽工效。需配合其它方法一道使用。設(shè)備:鋼絲繩抓斗—如意大利的土力(SOILMEC)和卡沙特蘭地(Casagrande)公司、德國的寶峨(BAUER)、LEFFER和WIRTH公司、日本真砂(MASAGO)公司均生產(chǎn)各型的鋼絲繩抓斗;液壓導(dǎo)板抓斗—如德國寶峨(BAUER)公司生產(chǎn)的DHG和GB兩種類型,日本真砂(MASAGO)公司生產(chǎn)的MHL和MEH(為超大型,最大閉斗力高達1725kN,可在砂卵石地基開挖深達150m和厚大3.0m的地下墻)型,利伯海爾公司生產(chǎn)的HSWG抓斗;導(dǎo)桿式抓斗—如法國的KELLY、意大利的KRC和日本的CON系列;混合式液壓抓斗—如意大利土力(SOILMEC)公司的BH-7/12等和MAIT公司的HR160抓斗。2.沖擊式鉆進成槽工法世界上最早出現(xiàn)的地下連續(xù)墻是用沖擊鉆進工法(如意大利的依克斯(ICOS)法—沖擊鉆進、正循環(huán)出渣)建成的,我國也是這樣。隨著施工技術(shù)水平的不斷提高,沖擊鉆進工法不再占主導(dǎo)地位。不過如將其與現(xiàn)代施工技術(shù)和設(shè)備相結(jié)合,沖擊鉆進工法仍然有不可忽視的優(yōu)點。國內(nèi)沖擊鉆進成槽工法主要有沖擊鉆進式(鉆劈法)和沖擊反循環(huán)式(鉆吸法)。沖擊鉆進法采用的是沖擊破碎和抽筒掏渣(即泥漿不循環(huán))的工法,即沖擊鉆機利用鋼絲繩懸吊沖擊鉆頭進行往復(fù)提升和下落運動,依靠其自身的重量反復(fù)沖擊破碎巖石,然后用一只帶有活底的收渣筒將破碎下來的土渣石屑取出而成孔。一般先鉆進主孔,后劈打副孔,主副孔相連成為一個槽孔。沖擊反循環(huán)式是以沖擊反循環(huán)鉆機替代沖擊鉆機,在空心套筒式鉆頭中心設(shè)置排渣管(或用反循環(huán)砂石泵)抽吸含鉆渣的泥漿,經(jīng)凈化后回至槽孔,使得排渣效率大大提高,泥漿中鉆渣減少后,鉆頭沖擊破碎的效率也大為提高,槽孔建造既可以用平打法,也可分主副孔施工。這種沖擊反循環(huán)鉆機的鉆吸法工效大大高于老式?jīng)_擊鉆機的鉆劈法。適用環(huán)境:在各種土、砂層、礫石、卵石、漂石、軟巖、硬巖中都能使用,特別適用于深厚漂石、孤石等復(fù)雜地層施工,在此類地層中其施工成本要遠低于抓斗式成槽機和液壓銑槽機。是國內(nèi)水利部門在防滲墻施工中仍在使用的一種方法。優(yōu)點:施工機械簡單,操作簡便,成本低,不失為一種經(jīng)濟適用型工藝。缺點:成槽效率低,成槽質(zhì)量較差。主要機型:沖擊鉆機主要有YKC型、CZ-22和CZ-30型,沖擊反循環(huán)鉆機主要有CZF系列、CJF系列、CIS-58等。在我國,沖擊式鉆機用于地下連續(xù)墻施工已有五十多年的歷史了,沖擊反循環(huán)鉆機成墻深度最大達101m(四川冶勒水電站),在長江三峽和潤揚長江大橋等嵌巖地下連續(xù)墻工程中也發(fā)揮了重要作用。3.回轉(zhuǎn)式成槽工法回轉(zhuǎn)式成槽機根據(jù)回轉(zhuǎn)軸的方向分垂直回轉(zhuǎn)式與水平回轉(zhuǎn)式。(1)垂直回轉(zhuǎn)式垂直式分垂直單軸回轉(zhuǎn)鉆機(也稱單頭鉆)和垂直多軸回轉(zhuǎn)鉆機(也稱多頭鉆)。單頭鉆主要用來鉆導(dǎo)孔,多頭鉆多用來挖槽。a.單頭鉆單頭鉆機多采用反循環(huán)鉆進工藝,在細顆粒地層也可采用正循環(huán)出渣。由于鉆進中會遇到從軟土到基巖的各種地層,一般均配備多種鉆頭以適應(yīng)鉆進的需要。單軸回轉(zhuǎn)鉆機主要有:法國的CIS-60、CIS-61、德國的BG和我國的GJD、GPS、GQ等。還有一種是泥漿不循環(huán)的旋挖鉆進工法,其工作原理是機器施加強大的動力(扭矩)使鉆頭、振動沉管、搖管、全套管等在回轉(zhuǎn)過程中切削破碎巖(土)體,再用旋挖斗、螺旋鉆、沖抓斗等設(shè)備直接挖土至孔外。主要機型有:法國索列旦斯公司的CIS-71型、意大利的KCC型和MR-2型、日本的KPC-1200和我國的GJD-1500等。旋挖鉆進工法中比較先進的是一種全回轉(zhuǎn)式全套管鉆進工法,其特點是可以在非常堅硬的地質(zhì)條件下(即使是抗壓強度大于250MPa的巖石)進行連續(xù)套管切割并確保鉆進速度。主要機型有德國的RDM型和日本的RT型(上?;A(chǔ)公司2006年引進RT-200AⅢ型全回轉(zhuǎn)全套管鉆機,用于外灘十六鋪地區(qū)綜合改造工程中施工穿越江邊深厚拋石層的地下連續(xù)墻的清障處理,效果較好),其在地下連續(xù)墻領(lǐng)域的應(yīng)用有待進一步挖掘潛力。b.多頭鉆垂直多頭回轉(zhuǎn)鉆是利用兩個或多個潛水電機,通過傳動裝置帶動鉆機下的多個鉆頭旋轉(zhuǎn),等鉆速對稱切削土層,用泵吸反循環(huán)的方式排渣進入振動篩,較大砂石、塊狀泥團由振動篩排出,較細顆粒隨泥漿流入沉淀池,通過旋流器多次分離處理排除,清潔泥漿再供循環(huán)使用。多頭鉆一次下鉆挖成的幅段稱為掘削段,幾個掘削段構(gòu)成一個單元槽段。適用環(huán)境:N<30的粘性土、砂性土等不太堅硬的細顆粒地層。深度可達40m左右。優(yōu)點:施工時無振動無噪音,可連續(xù)進行挖槽和排渣,不需要反復(fù)提鉆,施工效率高,施工質(zhì)量較好,垂直度可控制在1/200~1/300之間。在上世紀(jì)80年代前期應(yīng)用較多,是一種較受歡迎的施工方法。缺點:在礫石卵石層中及遇障礙物時成槽適應(yīng)性欠佳。設(shè)備:主要機型有日本的BW系列(目前國外僅此一家生產(chǎn),BWN型最深挖深已達130m,墻厚達1.5m)、我國的SF型(上?;A(chǔ)公司上世紀(jì)70年代后期研制成功,SF-60/SF-80)和ZLQ等。多頭鉆近年來已受到挑戰(zhàn),逐漸為抓斗及水平多軸回轉(zhuǎn)鉆機(銑槽機)所替代,但對于土砂等細顆粒地層仍有其市場。c.水平回轉(zhuǎn)式—銑槽機水平多軸回轉(zhuǎn)鉆機,實際上只有兩個軸(輪),也稱為雙輪銑成槽機。根據(jù)動力源的不同,可分為電動和液壓兩種機型。銑槽機是目前國內(nèi)外最先進的地下連續(xù)墻成槽機械,最大成槽深度可達150m,一次成槽厚度在800mm~2800mm之間。優(yōu)點:(a)對地層適應(yīng)性強,淤泥、砂、礫石、卵石、中等硬度巖石等均可掘削,配上特制的滾輪銑刀還可鉆進抗壓強度為200MPa左右的堅硬巖石;(b)施工效率高,掘進速度快,一般沉積層可達20~40m3/h(較之抓斗法高2~3倍),中等硬度的巖石也能達1~2m3/h。(c)成槽精度高,利用電子測斜裝置和導(dǎo)向調(diào)節(jié)系統(tǒng)、可調(diào)角度的鼓輪旋銑器,可使垂直度高達1‰~2‰。(d)成槽深度大,一般可達60m,特制型號可達150m;(e)能直接切割混凝土,在一、二序槽的連接中不需專門的連接件,也不需采取特殊封堵措施就能形成良好的墻體接頭;(f)設(shè)備自動化程度高,運轉(zhuǎn)靈活,操作方便。以電子指示儀監(jiān)控全施工過程,自動記錄和保存測斜資料,在施工完畢后還可全部打印出來作工程資料;(g)低噪音、低振動,可以貼近建筑物施工。局限性:(a)設(shè)備價格昂貴、維護成本高;(b)不適用于存在孤石、較大卵石等地層,需配合使用沖擊鉆進工法或爆破。(c)對地層中的鐵器掉落或原有地層中存在的鋼筋等比較敏感。銑槽機性能優(yōu)越,在發(fā)達國家已普遍采用,受施工成本、設(shè)備數(shù)量限制(我國自從1997年長江三峽工程引進首臺后,至今社會保有量約10臺不到),目前還未在國內(nèi)全面推廣。日本利用銑槽機完成了大量超深基礎(chǔ)工程,最深已達150m,厚度達2.8~3.2m,試驗開挖深度已達170m。國內(nèi)利用銑槽機已成功施工了三峽工程、深圳地鐵車站(嵌微風(fēng)化巖地墻)、南京紫峰大廈、上海500kV世博變電站等多個工程。設(shè)備:液壓式有德國寶峨(BAUER)公司的BC型(在我國市場占有量較大)、法國的HF型、意大利卡沙特蘭地(Casagrande)公司的K3和HM型、日本的TBW型等;電動式有日本利根公司的EM、EMX型等。(1)銑槽機工作原理設(shè)備主要由三部分組成:起重設(shè)備(履帶吊)、銑槽機(銑刀架,12m高)、泥漿制備及篩分系統(tǒng)等。其工作原理是:以動力驅(qū)使安裝在機架上的兩個鼓輪(也稱銑輪)向相互反向旋轉(zhuǎn)來削掘巖(土)并破碎成小塊,利用機架自身配置的泵吸反循環(huán)系統(tǒng)將鉆掘出的土巖渣與泥漿混合物通過銑輪中間的吸砂口抽吸出排到地面專用除砂設(shè)備進行集中處理,將泥土和巖石碎塊從泥漿中分離,凈化后的泥漿重新抽回槽中循環(huán)使用,如此往復(fù),直至終孔成槽。圖11-17所示為液壓雙輪銑工作原理圖。銑輪刀可根據(jù)不同地層相應(yīng)選配,其形式主要有三類:標(biāo)準(zhǔn)炭化鎢刀齒(平齒)、合金鑲鎢鋼頭的錐形刀齒(錐齒)和配滾動式鉆頭的輪狀削掘齒(滾齒),分別適用于最大抗壓強度為60MPa、140MPa及250MPa的巖石挖掘。(2)單元槽段劃分原則與刀法設(shè)計根據(jù)銑槽機的成槽特點,以BC型為例,兩個銑輪張開最大時(稱1個滿刀)銑削頭長度為2.8m,閉合刀的范圍在0.8~1.6m間。當(dāng)開挖土(巖)體為以下兩種情況時為銑槽機的適宜工作環(huán)境:a、預(yù)開挖土體兩側(cè)均未開挖,此時預(yù)開挖土(巖)體尺寸B=2.8m(1個滿刀);b、預(yù)開挖土(巖)體兩側(cè)均已開挖,此時銑銷機預(yù)開挖土(巖)體尺寸B須在800~1600(一個閉合刀)之間,且成槽施工時應(yīng)盡量使銑輪中心與土(巖)體中心吻合,避免由于偏心而使成槽施工時銑輪產(chǎn)生水平偏移,從而保證銑削效果。由于銑槽機對預(yù)開挖土體的特殊要求,相應(yīng)對單元槽段尺寸劃分提出了一定要求,由下標(biāo)準(zhǔn)刀法大樣圖可看出,考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)挖區(qū)搭接長度,單元槽段劃分長度在2.8~5.6m比較合適。通常一序槽(先施工槽段)以三刀成槽,槽段劃分長度較長,二序槽(后施工槽段)以一刀成槽,槽段劃分長度較短,有時一序槽也可以一刀成槽。(3)銑接頭銑槽機成槽槽段之間的連接有一種比較有特色的方法,稱為“銑接法”,如圖11-21所示。即在進行一序槽段開挖時,超出槽段接縫中心線10cm~25cm,二序槽段開挖時,在兩個一序槽段中間下入銑槽機,銑掉一序槽段超出部分的混凝土以形成鋸齒形搭接,形成新鮮的混凝土接觸面,然后澆筑二序槽混凝土。由于有銑刀齒的打毛作用,使得二序槽混凝土可以很好地與一序槽混凝土相結(jié)合,密水性能好,形成了一種較為理想的連續(xù)墻接頭形式,稱為“銑接頭”(或套銑接頭)。銑槽機切削形成的一期混凝土表面如圖11-22所示。銑接頭施工工藝簡單,方法成熟,出現(xiàn)事故的幾率很低。在國內(nèi)外大型地下連續(xù)墻項目中得到了廣泛的采用。銑接法還有一個顯著的特點就是省去了接頭管(箱)吊放及頂拔環(huán)節(jié),避免了接頭管拔斷或埋管的風(fēng)險。對于超深地下連續(xù)墻的施工可以說是一個利好因素。國內(nèi)利用銑槽機施工的槽段接頭形式還有工字鋼(H型鋼)剛性接頭,如深圳地鐵老街站及上海世博500kV變電站工程等。目前在建的上海第一高樓—上海中心工程中的地墻接頭就采用了型鋼接頭和套銑接頭兩種形式,其中銑接頭是該地區(qū)的首次應(yīng)用??傊?,銑槽機作為一種先進的地下連續(xù)墻成槽設(shè)備,其突出優(yōu)點是在硬層中的施工速度遠遠快于傳統(tǒng)施工工藝并且施工精度高。相信隨著不斷的市場拓展和國產(chǎn)化深化預(yù)期,必將成為地下工程施工設(shè)備中的中堅力量。四、成槽工法組合隨著城市地下空間開發(fā)利用朝著大深度發(fā)展的態(tài)勢,地下連續(xù)墻作為一種重要的深基礎(chǔ)形式與深基坑圍護結(jié)構(gòu),也有了越做越深、越做越厚的趨勢,相應(yīng)穿越地層也越來越復(fù)雜。在復(fù)雜地層中的成槽施工,也由單一的純抓、純沖、純鉆、純銑工法等發(fā)展到采用多種成槽工法的組合工藝,后者相比前者往往能起到事半功倍的作用—效率高、成本低、質(zhì)量優(yōu)。主要的工法組合有抓斗還可以和沖擊鉆或鉆機配合使用形成“抓沖法”或“鉆抓法”(如兩鉆一抓、三鉆兩抓或四鉆三抓等)。“抓沖法”以沖擊鉆鉆鑿主孔,抓斗抓取副孔,這種方法可以充分發(fā)揮兩種機械的優(yōu)勢,沖擊鉆可以鉆進軟硬不同的地層,而抓斗取土效率高,抓斗在副孔施工遇到堅硬地層時隨時可換上沖擊鉆或重鑿(“抓鑿法”)克服。此法可比單用沖擊鉆成槽顯著提高工效1~3倍,地層適應(yīng)性也廣。“鉆抓法”是以鉆機(如潛水電鉆)在抓斗幅寬兩側(cè)先鉆兩個導(dǎo)孔,再以抓斗抓取兩孔間土體,效果較好。早期的蚌式抓斗索式導(dǎo)板抓斗由于沒有糾偏裝置,多是利用鉆抓法來進行成槽的,以導(dǎo)孔的垂直度來直接控制成槽的垂直度。隨著銑槽機的應(yīng)用,出現(xiàn)了“抓銑結(jié)合”、“鉆銑結(jié)合”、“銑抓鉆結(jié)合”等新工法組合。如上海500kV世博變電站地下連續(xù)墻施工中(墻深57.5m/墻厚1.2m)采用了“抓銑結(jié)合”工法組合,該工藝即是—對于上部軟弱土層采用抓斗成槽機成槽,進入硬土層(或軟巖層)后采用銑槽機銑削成槽,大幅度提高了成槽掘進效率,并在銑槽機下槽的過程中對上部已完成的槽壁進行修整,確保整個槽壁垂直度達到要求。三峽二期上游圍堰防滲墻深達73.5m的槽段,采用的就是“銑抓鉆結(jié)合”工法組合,即上部風(fēng)化砂用液壓銑銑削,中部砂卵石用抓斗抓取,下部塊球體及基巖用沖擊反循環(huán)鉆進,三種工法揚長避短,確保了成槽質(zhì)量和進度。在硬巖、孤石等堅硬地層地層中,發(fā)展的組合工法有“鉆鑿法”和“鑿銑法”等?!般@鑿法是用8~12t的重鑿沖鑿并與沖擊反循環(huán)鉆機相配合的一種工藝,如在潤揚長江大橋北錨碇地墻工程中(墻深56m/墻厚1.2m),這種工法取得了在硬巖中施工效率較高,成本低的效果,宜很有推廣價值。而“鑿銑法”是用重鑿沖鑿與液壓銑槽機配合的一種工藝,其優(yōu)點是成槽質(zhì)量好,噪音低,適合城市施工作業(yè)。11.3.2施工工藝與操作要點地下連續(xù)墻施工工藝流程見圖11-24。其中導(dǎo)墻砌筑、泥漿制備與處理、成槽施工、鋼筋籠制作與吊裝、混凝土澆筑等為主要工序。圖11-24地下連續(xù)墻工藝流程圖一、導(dǎo)墻施工1.導(dǎo)墻的作用地下連續(xù)墻在成槽前,應(yīng)構(gòu)筑導(dǎo)墻,導(dǎo)墻質(zhì)量的好壞直接影響到地下連續(xù)墻的軸線和標(biāo)高控制,應(yīng)做到精心施工,確保準(zhǔn)確的寬度、平直度和垂直度。導(dǎo)墻的作用是:a)測量基準(zhǔn)、成槽導(dǎo)向;b)存儲泥漿、穩(wěn)定液位,維護槽壁穩(wěn)定;c)穩(wěn)定上部土體,防止槽口坍方;d)施工荷載支承平臺—承受諸如成槽機械、鋼筋籠擱置點、導(dǎo)管架、頂升架、接頭管等重載動載。2.導(dǎo)墻的形式導(dǎo)墻多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),也有鋼制的或預(yù)制鋼筋混凝土的裝配式結(jié)構(gòu),可供多次使用。根據(jù)工程實踐,預(yù)制式導(dǎo)墻較難做到底部與土層結(jié)合以防止泥漿的流失。導(dǎo)墻斷面常見的有三種形式:倒L形、“][”形及L形。倒L形多用在土質(zhì)較好土層,后兩者多用在土質(zhì)略差土層,底部外伸擴大支承面積。3.施工要點及質(zhì)量要求(1)導(dǎo)墻多采用C20~C30鋼筋混凝土,雙向配筋φ8~16@150~200。現(xiàn)澆導(dǎo)墻施工流程為:平整場地→測量定位→挖槽→綁扎鋼筋→支模板→澆筑混凝土→拆模及設(shè)置橫撐。內(nèi)外導(dǎo)墻間凈距比設(shè)計地墻厚度大40~60mm,肋厚150~300mm,高1.2~1.5m,墻底進入原土0.2m。(2)導(dǎo)墻要對稱澆筑,強度達到70%后方可拆模。拆除后立即設(shè)置上下二道10cm直徑圓木(或10cm見方方木)支撐,防止導(dǎo)墻向內(nèi)擠壓,支撐水平間距1.5~2.0m,上下為0.8~1.0m。(3)導(dǎo)墻外側(cè)填土應(yīng)以粘土分層回填密實,防止地面水從導(dǎo)墻背后滲入槽內(nèi),并避免被泥漿掏刷后發(fā)生槽段坍塌。(4)導(dǎo)墻頂墻面要水平,內(nèi)墻面要垂直,底面要與原土面密貼。墻面不平整度小于5mm,豎向墻面垂直度應(yīng)不大于1/500。內(nèi)外導(dǎo)墻間距允許偏差±5mm,軸線偏差±10mm。(5)混凝土養(yǎng)護期間成槽機等重型設(shè)備不應(yīng)在導(dǎo)墻附近作業(yè)停留,成槽前支撐不允許拆除,以免導(dǎo)墻變位。(6)導(dǎo)墻在地墻轉(zhuǎn)角處根據(jù)需要外放200mm~500mm(如圖11-26),成T形或十字形交叉,使得成槽機抓斗能夠起抓,確保地墻在轉(zhuǎn)角處的斷面完整。二、護壁泥漿泥漿是地下連續(xù)墻施工中成槽槽壁穩(wěn)定的關(guān)鍵,泥漿主要起到護壁、攜渣、冷卻機具和切土潤滑的作用。1.泥漿材料發(fā)展泥漿材料的使用隨著成槽工藝的發(fā)展主要有三類:粘土泥漿、膨潤土泥漿和超級泥漿。早期六七十年代制漿材料多是就地采用粘土(如黃粘土、紅粘土等),這是與當(dāng)時的沖擊鉆進工藝相適應(yīng)的,漿液密度大,便于鉆渣懸浮,材料成本低廉。進入八十年代后,隨著抓斗等先進成槽設(shè)備和新工藝的大量使用,粘土泥漿因密度大而不適用,護壁泥漿的制漿材料主體已經(jīng)變?yōu)榕驖櫷?,這是一種以蒙脫石為主要成分的礦物原料,制出的漿液密度小、粘度高、失水量小,所形成的泥皮致密堅韌,護壁效果好,同時泥漿可通過循環(huán)系統(tǒng)及專門除砂除泥設(shè)備進行凈化回收和重復(fù)使用,在成本上可與低廉的粘土泥漿相媲美。近十多年來,一種不加(或摻很少量)膨潤土粉的超級泥漿(SuperMud)材料開始進入我國,這是一種以聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)為主材的高分子聚合物材料,遇水之后產(chǎn)生膨脹作用,提高粘度的同時可在槽壁表面形成一層堅韌的膠膜,防止槽壁坍塌。它制得的泥漿(稱超泥漿或SM泥漿)無毒,不會產(chǎn)生公害,且不與槽段開挖出的土砂發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng),不產(chǎn)生大量的廢泥漿,鉆渣含水量小,可以直接裝車運走,故稱其為環(huán)保泥漿。這種泥漿已經(jīng)在上海(1996年試驗性應(yīng)用)、北京(1993年)和長江堤防等工程中試用,固壁效果良好,確有環(huán)保效應(yīng),具有一定推廣價值。目前的問題是,如何使這一產(chǎn)品國產(chǎn)化,并提高其重復(fù)利用率,從而降低成本,以提高市場競爭力。2.泥漿配制目前工程中較大量使用的主要是膨潤土泥漿,本節(jié)將作主要介紹。(1)配合比膨潤土泥漿是將以膨潤土為主、CMC(羧甲基納纖維素,又稱人造糨糊,增粘劑、降失水劑)、純堿(Na2CO3,分散劑)等為輔的泥漿制備材料,利用PH值接近中性的水(自來水)按一定比例進行拌制而成。膨潤土品種和產(chǎn)地較多,應(yīng)通過試驗選擇。不同地區(qū)、不同地質(zhì)水文條件、不同施工設(shè)備,對泥漿的性能指標(biāo)都有不同的要求,為了達到最佳的護壁效果,應(yīng)根據(jù)實際情況由試驗確定泥漿最優(yōu)配合比。一般軟土地層中可按下列重量配合比試配:水∶膨潤土∶CMC∶純堿=100∶(8~10)∶(0.1~0.3)∶(0.3~0.4)。泥漿指標(biāo)控制表如表11-1所示。泥漿質(zhì)量的控制指標(biāo)表11-1在特殊的地質(zhì)和工程的條件下,泥漿的比重需加大,單靠增加膨潤土的用量不行時,可在泥漿中摻入一些比重大的摻合物如重晶石粉,達到增大泥漿比重的目的。同時,在透水性大的砂或砂礫層中,出現(xiàn)泥漿漏失現(xiàn)象,可摻入鋸末、稻草末等堵漏劑,達到堵漏的目的。泥漿應(yīng)經(jīng)過充分?jǐn)嚢?,常用方法有:低速臥式攪拌機攪拌、螺旋漿式攪拌機攪拌、壓縮空氣攪拌、離心泵重復(fù)循環(huán)。新配制的泥漿應(yīng)靜置24h以上,使膨潤土充分水化后方可使用,使用中應(yīng)經(jīng)常測定泥漿指標(biāo)。成槽結(jié)束時要對泥漿進行清底置換,不達標(biāo)的泥漿應(yīng)按環(huán)保規(guī)定予以廢棄。(2)泥漿拌制a.泥漿池泥漿池位置以不影響連續(xù)墻施工為原則,泥漿輸送距離不宜超過200m,否則應(yīng)在適當(dāng)?shù)攸c設(shè)置泥漿回收接力池。泥漿池分?jǐn)嚢璩?、儲漿池、重力沉淀池及廢漿池等,其總?cè)莘e為單元槽段體積的3~3.5倍左右。b.泥漿攪拌制備泥漿用攪拌機攪拌或離心泵重復(fù)循環(huán)攪拌,并用壓縮空氣助拌。制備泥漿的投料順序,一般為水、膨潤土、CMC、分散劑、其他外加劑,過程為:攪拌機加水旋轉(zhuǎn)后緩慢均勻地加入膨潤土(7~9min);慢慢地分別加入CMC、純堿和一定量的水充分?jǐn)嚢韬蟮娜芤海〝嚢?~9min,靜置6h以上)倒入膨潤土溶液中再攪拌均勻。攪拌后抽入儲漿池待溶脹24h后使用。制備膨潤土泥漿一定要充分?jǐn)嚢璨⑷苊洺浞?,否則會影響泥漿的失水量和粘度。c.泥漿儲備量泥漿的儲備量按最大單元槽段體積的1.5~2倍考慮(工程經(jīng)驗);或按考慮泥漿損失的如下經(jīng)驗公式進行估算:式中:Q—泥漿總需要量(m3);V—設(shè)計總挖土量(m3);n—單元槽段數(shù)量;K1—澆筑混凝土?xí)r的泥漿回收率(%),一般為60%~80%;K2—泥漿消耗率(%),一般為10%~20%,包括泥漿循環(huán)、排水、形成泥皮、漏漿等泥漿損失。3.泥漿處理地墻成槽至成墻過程中,泥漿要與地下水、砂、土、混凝土等接觸,膨潤土、外加劑等成分會有所消耗,而且混入的一些土渣和電解質(zhì)離子等,使泥漿受到污染而質(zhì)量惡化。泥漿處理方法通常因成槽方法而異。對于有泥漿循環(huán)的挖槽方法(如鉆吸法、回轉(zhuǎn)式成槽工法),在挖槽過程中就要處理含有大量土渣的泥漿,以及混凝土澆筑所置換出來的泥漿;而對于直接出渣挖槽方法(如抓斗式成槽工法),在挖槽過程中無需進行泥漿處理,而只處理混凝土澆筑置換出的泥漿。因此泥漿處理分為土渣的分離處理(物理再生處理)和污染泥漿的化學(xué)處理(化學(xué)再生處理),其中物理處理又分重力沉淀和機械處理兩種,重力沉降處理是利用泥漿與土渣的比重差使土渣產(chǎn)生沉淀的方法,機械處理是使用專用除砂除泥裝置回收。泥漿再生處理用重力沉淀、機械處理和化學(xué)處理聯(lián)合進行效果最好。從槽段中回收的泥漿經(jīng)振動篩除去其中較大的土渣,進入沉淀池進行重力沉淀,再通過旋流器分離顆粒較小的土渣,若還達不到使用指標(biāo),再加入摻加物進行化學(xué)處理?;瘜W(xué)處理一般規(guī)則見表11-2?;炷翝仓脫Q出來的泥漿,因水泥漿中含有大量鈣離子,會使泥漿產(chǎn)生凝膠化,一方面使得泥漿的泥皮形成性能減弱,槽壁穩(wěn)定性較差;另一方面使得泥漿粘性增高,土渣分離困難,在泵和管道內(nèi)的流動阻力增大。對這種惡化了的泥漿(PH≤11)要進行化學(xué)處理?;瘜W(xué)處理一般用分散劑,經(jīng)化學(xué)處理后再進行土渣分離處理。通常槽段最后2~3m左右漿液因污染嚴(yán)重而直接廢棄。處理后的泥漿經(jīng)指標(biāo)測試,根據(jù)需要可再補充摻入泥漿材料進行再生調(diào)制,并與處理過的泥漿完全融合后再重復(fù)使用?;瘜W(xué)調(diào)漿的一般規(guī)則表11-2注:泥漿穩(wěn)定性是指在地心引力作用下,泥漿是否容易下沉的性質(zhì)。測定泥漿穩(wěn)定性常用“析水性試驗”和“上下比重差試驗”。對靜置1h以上的泥漿,從其容器的上部1/3和下部1/3處各取出泥漿試樣,分別測定其密度,如兩者沒有差別則泥漿質(zhì)量合格。4.泥漿控制要點及質(zhì)量要求(1)嚴(yán)格控制泥漿液位,確保泥漿液位在地下水位0.5m以上,并不低于導(dǎo)墻頂面以下0.3m,液位下落及時補漿,以防槽壁坍塌。在容易產(chǎn)生泥漿滲漏的土層施工時,應(yīng)適當(dāng)提高泥漿粘度和增加儲備量,并備堵漏材料。如發(fā)生泥漿滲漏,應(yīng)及時補漿和堵漏,使槽內(nèi)泥漿保持正常。(2)在施工中定期對泥漿指標(biāo)進行檢查測試,隨時調(diào)整,做好泥漿質(zhì)量檢測記錄。一般做法是:在新漿拌制后靜止24h,測一次全項目;在成槽過程中,一般每進尺1~5m或每4h測定一次泥漿比重和粘度;挖槽結(jié)束及刷壁完成后,分別取槽內(nèi)上、中、下三段的泥漿進行比重、粘度、含砂率和PH值的指標(biāo)設(shè)定驗收,并作好記錄。在清槽結(jié)束前測一次比重、粘度;澆灌混凝土前測一次比重。后兩次取樣位置均應(yīng)在槽底以上200mm處。失水量和PH值,應(yīng)在每槽孔的中部和底部各測一次。含砂量可根據(jù)實際情況測定。穩(wěn)定性和膠體率一般在循環(huán)泥漿中不測定。(3)在遇有較厚粉砂、細砂地層(特別是埋深10m以上)時,可適當(dāng)提高粘度指標(biāo),但不宜大于45s;在地下水位較高,又不宜提高導(dǎo)墻頂標(biāo)高的情況下,可適當(dāng)提高泥漿比重,但不宜超過1.25的指標(biāo)上限,并采用摻加重晶石的技術(shù)方案。(4)減少泥漿損耗措施:①在導(dǎo)墻施工中遇到的廢棄管道要堵塞牢固;②施工時遇到土層空隙大、滲透性強的地段應(yīng)加深導(dǎo)墻。(5)防止泥漿污染措施:①灌注混凝土?xí)r導(dǎo)墻頂加蓋板阻止混凝土掉入槽內(nèi);②挖槽完畢應(yīng)仔細用抓斗將槽底土渣清完,以減少浮在上面的劣質(zhì)泥漿數(shù)量;③禁止在導(dǎo)墻溝內(nèi)沖洗抓斗。④不得無故提拉澆注混凝土的導(dǎo)管,并注意經(jīng)常檢查導(dǎo)管水密性。三、槽壁穩(wěn)定性分析地下連續(xù)墻施工保持槽壁穩(wěn)定性防止槽壁坍方十分關(guān)鍵。一旦發(fā)生坍方,不僅可能造成“埋機”危險、機械傾覆,同時還將引起周圍地面沉陷,影響到鄰近建筑物及管線安全。如坍方發(fā)生在鋼筋籠吊放后或澆筑混凝土過程中,將造成墻體夾泥缺陷,使墻體內(nèi)外貫通。1.槽壁失穩(wěn)機理槽壁失穩(wěn)機理主要可以分為兩大類:整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。如圖11-27所示。(1)整體失穩(wěn)經(jīng)事故調(diào)查以及模型和現(xiàn)場試驗研究發(fā)現(xiàn),盡管開挖深度通常都大于20m,但失穩(wěn)往往發(fā)生在表層土及埋深約5~15m內(nèi)的淺層土中,槽壁有不同程度的外鼓現(xiàn)象,失穩(wěn)破壞面在地表平面上會沿整個槽長展布,基本呈橢圓形或矩形。因此,淺層失穩(wěn)是泥漿槽壁整體失穩(wěn)的主要形式。(2)局部失穩(wěn)在槽壁泥皮形成以前,槽壁局部穩(wěn)定主要靠泥漿外滲產(chǎn)生的滲透力維持。當(dāng)諸如在上部存在軟弱土或砂性較重夾層的地層中成槽時,遇槽段內(nèi)泥漿液面波動過大或液面標(biāo)高急劇降低時,泥漿滲透力無法與槽壁土壓力維持平衡,泥漿槽壁將產(chǎn)生局部失穩(wěn)。引起超挖現(xiàn)象。導(dǎo)致后續(xù)灌注混凝土的充盈系數(shù)增大,增加施工成本和難度(如圖11-28所示,俗稱“大肚皮”現(xiàn)象,開挖暴露后要行鑿除)。2.影響槽壁穩(wěn)定因素影響槽壁穩(wěn)定的因素可分為內(nèi)因和外因兩方面:內(nèi)因主要包括地層條件、泥漿性能、地下水位以及槽段劃分尺寸、形狀等;外因主要包括成槽開挖機械、開挖施工時間、槽段施工順序以及槽段外場地施工荷載等。泥漿護壁的主要機理是泥漿通過在地層中滲透在槽壁上形成泥皮,并在壓力差(泥漿液面與地下水液面的差值)的作用下,將有效作用力(泥漿柱壓力)作用在泥皮上以抵消失穩(wěn)作用力從而保證槽壁穩(wěn)定。(1)內(nèi)因地層的級配和顆粒粒徑會影響泥漿向槽壁周圍地層的滲透、泥皮的形成及其厚度,從而影響槽壁性。顆??紫遁^大的地層(如松散填土、砂性土中),泥漿在地層中滲透路徑過長,容易流失,發(fā)生漏漿,不利于泥漿顆粒形成泥皮,從而降低了穩(wěn)定性。泥漿性能對槽壁穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。從泥漿護壁機理可以看出,其必須具各兩個條件才能達到護壁效果,一是必須形成一定高差的泥漿液柱壓力,二是泥漿在滲透的作用下形成一定厚度的泥皮。因此在施工中應(yīng)適當(dāng)調(diào)整泥漿容重、并盡量提高泥漿液面的高度與及時補漿以保持槽壁的穩(wěn)定;另一方面盡快形成薄而韌、抗?jié)B性好、抗沖擊能力強的泥皮對泥漿的粘度、失水量、含砂量等也提出了一定的要求。失水量小的泥漿在槽壁形成的泥皮薄而致密,質(zhì)量高,有利于槽壁穩(wěn)定。反之,泥皮厚而軟,護壁效果就差,地下水位的高低直接影響著泥漿護壁的有效作用力(泥漿液面與地下水位面的高差)的大小。壓差小,泥漿滲透緩慢,滲透時間長,則泥皮不易形成,不利于槽壁的穩(wěn)定;反之則有利于槽壁的穩(wěn)定。實踐也證明,降低地下水位措施能有效提高成槽槽壁穩(wěn)定性。槽段分幅寬度是影響槽壁穩(wěn)定性的主要因素,通常適宜幅寬在5~7m內(nèi)。相比而言,槽段深度對穩(wěn)定性的影響并不顯著。單元槽段寬深比的大小影響土拱效應(yīng)的發(fā)揮,寬深比越大,七拱效應(yīng)越小,槽壁越不穩(wěn)定。(2)外因1)開挖機械成槽機械影響槽壁穩(wěn)定性與機械撞擊有關(guān)。如用抓斗罰進行成槽,抓斗上下移動時對槽壁的撞擊作用打,而用潛水電鉆等反循環(huán)鉆孔方法對槽壁的撞擊作用小。2)地面超載若成槽過程中有超載的情況下對槽壁的穩(wěn)定亦是有影響,負孔隙水壓力值遠大于無超載時負孔隙水壓力。另一方面,由于超載的存在大大加大了槽壁及其附近的土體的剪應(yīng)力值,就有可能超過破壞線,從而使槽壁附近的土體破壞。3)開挖時間成槽的開挖時間對土體暴露期間及整個施工階段的槽段變形有著顯著影響,隨著成槽開挖時間的延長,槽段內(nèi)土體變形將隨時間的推移而加大,控制成槽時間也是槽壁穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。4)施工順序先后施工的兩個槽段應(yīng)盡量隔開一定的距離,以減少各槽段成槽之間的相互影響,避免槽壁坍塌。3.槽壁穩(wěn)定驗算(1)槽壁穩(wěn)定計算泥漿對槽壁的支撐可借助于楔形土體滑動的假定所分析的結(jié)果進行計算。地墻在黏性土層內(nèi)成槽。當(dāng)槽內(nèi)充滿泥漿時,槽壁將受到泥漿的支撐護壁作用,此時泥漿使槽壁保持相對穩(wěn)定。假定槽壁上部無荷載,且槽壁面垂直,其臨界穩(wěn)定槽深宜采用梅耶霍夫(GGMeyerhof)經(jīng)驗公式:溝槽開挖臨界深度:式中Hcr—溝槽的臨界深度(m);N—條形基礎(chǔ)的承載力系數(shù),對于矩形溝槽N=4(1+B/L);B—溝槽寬度(m);L—溝槽平面長度(m);Cu—土壤的不排水抗剪強度(N/mm2);K0—靜止土壓力系數(shù);γ’、γ1'—分別為土和泥漿的浮容重(N/mm2);溝槽的倒塌安全系數(shù),對于粘性土為:對于無粘性的砂土(內(nèi)聚力c=0),倒塌安全系數(shù)為:式中P0m—溝槽開挖面?zhèn)鹊耐翂毫退畨毫Γ∕Pa);P1m—溝槽開挖面內(nèi)側(cè)的泥漿壓力(MPa);γ—砂土的重力密度(N/mm3);γ1—泥漿的重力密度(N/mm3);ψ—砂土的內(nèi)摩擦角(0)。(2)槽壁穩(wěn)定措施1)槽壁土加固:在成槽前對地下連續(xù)墻槽壁進行加固,加固方法可采用雙軸、三軸深層攪拌樁工藝及高壓旋噴樁等工藝。2)加強降水:通過降低地墻槽壁四周的地下水位,防止地墻在淺部砂性土中成槽開挖過程中易產(chǎn)生塌方、管涌、流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象。3)泥漿護壁:泥漿性能的優(yōu)劣直接影響到地墻成槽施工時槽壁的穩(wěn)定性,是一個很重要的因素。為了確保槽壁穩(wěn)定,選用黏度大、失水量小、能形成護壁泥薄而堅韌的優(yōu)質(zhì)泥漿,并且在成槽過程中,經(jīng)常監(jiān)測槽壁的情況變化,并及時調(diào)整泥漿性能指標(biāo),添加外加劑,確保土壁穩(wěn)定,作到信息化施工;及時補漿。4)周邊限載:地下連續(xù)墻周邊荷載主要是大型機械設(shè)備如成槽機、履帶吊、土方車及鋼筋混凝土攪拌車等頻繁移動帶來的壓載及震動,為盡量使大型設(shè)備遠離地墻,在正處施工過程中的槽段邊鋪設(shè)路基鋼板加以保護,并且嚴(yán)禁在槽段周邊堆放鋼筋等施工材料。5)導(dǎo)墻選擇:導(dǎo)墻的剛度影響槽壁穩(wěn)定。根據(jù)工程施工情況選擇合適的導(dǎo)墻形式,通常導(dǎo)墻采用“??”型或“][”形,。四、鋼筋籠加工和吊放1.鋼筋籠平臺制作要求根據(jù)成槽設(shè)備的數(shù)量及施工場地的實際情況,在工程場地設(shè)置鋼筋籠安裝平臺,現(xiàn)場加工鋼筋籠,平臺尺寸不能小于單節(jié)鋼筋籠尺寸。鋼筋籠平臺以搬運搭建方便為宜,可以隨地墻的施工流程進行搬遷。平臺采用槽鋼制作,鋼筋平臺下需鋪設(shè)地坪。為便于鋼筋放樣布置和綁扎,在平臺上根據(jù)設(shè)計的鋼筋間距、插筋、預(yù)埋件的位置畫出控制標(biāo)記,以保證鋼筋籠和各種埋件的布設(shè)精度。如鋼筋籠需分節(jié)制作應(yīng)在同一平臺上一次制作拼裝成型后再拆分。2.鋼筋籠加工鋼筋籠根據(jù)地下連續(xù)墻墻體配筋圖和單元槽段的劃分來制作。鋼筋籠最好按單元槽段做成一個整體。如果地下連續(xù)墻很深或受起重設(shè)備起重能力的限制,可分段制作,在吊放時再逐段連接,接頭宜用綁條焊接??v向受力鋼筋的搭接長度,如無明確規(guī)定時可采用60倍的鋼筋直徑。鋼筋籠端部與接頭管或混凝土接頭面間應(yīng)留有15~20cm的空隙。主筋凈保護層厚度通常為7~8cm,保護層墊塊厚5cm,在墊塊和墻面之間留有2~3cm的間隙。由于用砂漿制作的墊塊容易在吊放鋼筋籠時破碎,又易擦傷槽壁面,所以一般用薄鋼板制作墊塊,焊于鋼筋籠上。對做為永久性結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻的主筋保護層,根據(jù)設(shè)計要求確定。制作鋼筋籠時要預(yù)先確定澆筑混凝土用導(dǎo)管的位置,由這部分空間要上下貫通,因而周圍需增設(shè)箍筋和連接筋進行加固。尤其在單元槽段接頭附近插入導(dǎo)管時,由于此處鋼筋較密集更需特別加以處理。由于橫向鋼筋有時會阻礙導(dǎo)管插入,所以縱向主筋應(yīng)放在內(nèi)側(cè),橫向鋼筋放在外側(cè)(圖11-29a)??v向鋼筋的底端應(yīng)距離槽底面10~20cm。縱向鋼筋底端應(yīng)稍向內(nèi)彎折,以防止吊放鋼筋籠時擦傷槽壁,但向內(nèi)彎折的程度亦不要影響插入混凝土導(dǎo)管。加工鋼筋籠時,要根據(jù)鋼筋籠重量、尺寸以及起吊方式和吊點布置,在鋼筋籠內(nèi)布置一定數(shù)量(一般2~4榀)的縱向桁架(圖11-29b)。制作鋼筋籠時,要根據(jù)配筋圖確保鋼筋的正確位置、間距及根數(shù)??v向鋼筋接長宜采用氣壓焊接、搭接焊等。鋼筋聯(lián)接除四周兩道鋼筋的交點需全部點焊外,其余的可采用50%交叉點焊。成型用的臨時扎結(jié)鐵絲焊后應(yīng)全部拆除。鋼筋籠應(yīng)在型鋼或鋼筋制作的平臺上成型,平臺應(yīng)有一定的尺寸(應(yīng)大于最大鋼筋籠尺寸)和平整度。為便于縱向鋼筋籠定位,宜在平臺上設(shè)置帶凹槽的鋼筋定位條。加工鋼筋所用設(shè)備皆為通常用的弧焊機、氣壓焊機、點焊機、鋼筋切斷機、鋼筋彎曲機等。鋼筋籠的制作速度要與挖槽速度協(xié)調(diào)一致,由于鋼筋籠制作時間較長,因此制作鋼筋籠必須有足夠大的場地。3.鋼筋籠的吊放鋼筋籠的起吊、運輸和吊放應(yīng)周密地制訂施工方案,不允許在此過程中產(chǎn)生不能恢復(fù)的變形。根據(jù)鋼筋籠重量選取主、副吊設(shè)備。并進行吊點布置,對吊點局部加強,沿鋼筋籠縱向及橫向設(shè)置桁架增強鋼筋籠整體剛度。選擇主、副吊扁擔(dān),并須對其進行驗算,還要對主、副吊鋼絲繩、吊具索具、吊點及主吊把桿長度進行驗算。鋼筋籠的起吊應(yīng)用橫吊梁或吊架。吊點布置和起吊方式要防止起吊時引起鋼筋籠變形。起吊時不能使鋼筋籠下端在地面上拖引,眥防造成下端鋼筋彎曲變形,為防止鋼筋籠吊起后在空中擺動,應(yīng)在鋼筋籠下端系上拽引繩以人力操縱。插入鋼筋籠時,最重要的是使鋼筋籠對準(zhǔn)單元槽段的中心、垂直而又準(zhǔn)確的插入槽內(nèi)。鋼筋籠進入槽內(nèi)時,吊點中心必須對準(zhǔn)槽段中心,然后徐徐下降,此時必須注意不要因起重臂擺動或其他影響而使鋼筋籠產(chǎn)生橫向擺動,造成槽壁坍塌。鋼筋籠插入槽內(nèi)后,檢查其頂端高度是否符合設(shè)計要求,然后將其擱置在導(dǎo)墻上。如果鋼筋籠是分段制作,吊放時需接長,下段鋼筋籠要垂直懸掛往導(dǎo)墻上,然后將上段鋼筋籠垂直吊起,上下兩段鋼筋籠成直線連接。如果鋼筋籠不能順利插入槽內(nèi),應(yīng)該重新吊出,查明原因加以解決,如果需要則在修槽之后再吊放。不能強行插放,否則會引起鋼筋籠變形或使槽壁坍塌,產(chǎn)生大量沉渣。五、施工接頭施工接頭應(yīng)滿足受力和防滲的要求,并要求施工簡便、質(zhì)量可靠,并對下一單元槽段的成槽不會造成困難。但目前尚缺少既能滿足結(jié)構(gòu)要求又方便施工的最佳方法。施工接頭有多種形式可供選擇。目前最常用的接頭形式有以下幾種:1.鎖口管接頭常用的施工接頭為接頭管(又稱鎖口管)接頭,接頭管大多為圓形,此外還有缺口圓形、帶翼或帶凸榫形等,后2種很少使用。該類型接頭的優(yōu)點是:1)構(gòu)造簡單;2)施工方便,工藝成熟;3)刷壁方便,易清除先期槽段側(cè)壁泥漿;4)后期槽段下放鋼筋籠方便;5)造價較低。其缺點是:1)屬柔性接頭,接頭剛度差,整體性差;2)抗剪能力差,受力后易變形;3)接頭呈光滑圓弧面,無折點,易產(chǎn)生接頭滲水;4)接頭管的拔除與墻體混凝土澆筑配合需十分默契,否則極易產(chǎn)生“埋管”或“坍槽”事故。其常用施工方法為先開挖一期槽段,待槽段內(nèi)土方開挖完成后,在該槽段的兩端用起重設(shè)備放人接頭管,然后吊放鋼筋籠和澆筑混凝土。這時兩端的接頭管相當(dāng)于模板的作用,將剛澆筑的混凝土與還未開挖的二期槽段的土體隔開。待新澆混凝土開始初凝時,用機械將接頭管拔起。這時,已施工完成的一期槽段的兩端和還未開挖土方的二期槽段之間分別留有一個圓形孔。繼續(xù)二期槽段施工時,與其兩端相鄰的一期槽段混凝土已經(jīng)結(jié)硬,只需開挖二期槽段內(nèi)的土方。當(dāng)二期槽段完成土方開挖后,應(yīng)對一期槽段已澆筑的混凝土半圓形端頭表面進行處理。將附著的水泥漿與穩(wěn)定液混合而成的膠凝物除去。否則接頭處止水性就很差。膠凝物的鏟除須采用專門設(shè)備,例如電動刷、刮刀等工具。在接頭處理后,即可進行二期槽段鋼筋籠吊放和混凝土的澆筑。這樣,二期槽段外凸的半圓形端頭和一期槽段內(nèi)凹的半圓形端頭相互嵌套,形成整體。除了上述將槽段分為一期和二期跳格施工外,也可按序逐段進行各槽段的施工。這樣每個槽段的一端與已完成的槽段相鄰,只需在另一端設(shè)置接頭管,但地下連續(xù)墻槽段兩端會受到不對稱水、土壓力的作用,所以兩種處理方法各有利弊。由于接頭管形式的接頭施工簡單,已成為目前最廣泛使用的一種接頭方法。2.“H”型鋼接頭、十字鋼板接頭、“V”形接頭以上3種接頭屬于目前大型地下連續(xù)墻施工中常用的3種接頭,能有效地傳遞基坑外土水壓力和豎向力,整體性好,在地下連續(xù)墻設(shè)計尤其是當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻作為結(jié)構(gòu)一部分時,在受力及防水方面均有較大安全性。(1)十字鋼板接頭由十字鋼板和滑板式接頭箱組成,如圖所示。當(dāng)對地下連續(xù)墻的整體剛度或防滲有特殊要求時采用。其優(yōu)點有:1)接頭處設(shè)置了穿孔鋼板,增長了滲水途徑,防滲漏性能較好;2)抗剪性能較好。其缺點有:1)工序多,施工復(fù)雜,難度較大;2)刷壁和清除墻段側(cè)壁泥漿有一定困難;3)抗彎性能不理想;4)接頭處鋼板用量較多,造價較高。十字鋼板接頭是在H型鋼接頭上焊接兩塊T形型鋼,并且T形型鋼錨入相鄰槽段中,進一步增加了地下水的繞流路徑,在增強止水效果的同時,增加了墻段之間的抗剪性能。形成的地下連續(xù)墻整體性好。(2)“H”型鋼接頭是一種隔板式接頭,能有效地傳遞基坑外土木壓力和豎向力,整體性好,在地下連續(xù)墻設(shè)計尤其是當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻作為結(jié)構(gòu)一部分。在受力及防水方面均有較大安全性。其優(yōu)點有:1)“H”型鋼板接頭與鋼筋骨架相焊接,鋼板接頭不須拔出,增強了鋼筋籠的強度,也增強了墻身剛度和整體性;2)“H”型鋼板接頭存在槽內(nèi),既可擋住混凝土外流,又起到止水的作用,大大減少墻身在接頭處的滲漏機會,比接頭管的半圓弧接頭的防滲能力強;3)吊裝比接頭管方便,鋼板不須拔出,根本不用害怕會出現(xiàn)斷管的現(xiàn)象;4)接頭處的夾泥比半圓弧接頭更容易刷洗,不影響接頭的質(zhì)量。從以往施工工程看,“H”型接頭在防砼澆滲方面易出現(xiàn)一些同題,尤其是接頭位置出現(xiàn)塌方時,若施工時處理不妥,可能造成接頭營漏,或出現(xiàn)大量涌水情況。為此,應(yīng)盡量避免偏孔現(xiàn)象發(fā)生。加強泡沫塑料塊的綁扎及檢查工作,改用較小的砂包充填接頭使其盡量密實等施工中應(yīng)注意的環(huán)節(jié)。(3)“V”形接頭是一種隔板式接頭,施工簡便,多用于超深地下連續(xù)墻。施工中,在Ⅰ期槽鋼筋籠的兩端焊接型鋼作為墻段接頭,鋼筋籠及接頭下設(shè)安裝后,為避免混凝土繞流至接頭背面凹槽,可將接頭兩側(cè)及底部型鋼做適當(dāng)?shù)募娱L,并包裹土工布或者鐵皮,使其下放入槽及混凝土澆筑時,自然與槽底及槽壁密貼。當(dāng)Ⅱ期槽成槽后,在下設(shè)鋼筋籠前,必須對接頭作特別處理外,采用專用鋼絲刷的刷壁器進行刷壁,端頭來回刷壁次數(shù)保證不少于10次,并且以刷壁器鋼絲刷上無泥渣為準(zhǔn),必要時采用專門鏟具進行清除。其優(yōu)點是:1)設(shè)有隔板和罩布,能防止已施工槽段的混凝土外溢;2)鋼筋籠和化纖罩布均在地面預(yù)制,工序較少,施工較方便;3)刷壁清漿方便,易保證接頭混凝土質(zhì)量。其缺點是:1)化纖罩布施工困難,受到風(fēng)吹、坑壁碰撞、塌方擠壓時易損壞;2)剛度較差,受力后易變形,造成接頭滲漏水。3.銑接頭銑接頭是利用銑槽機可直接切削硬巖的能力直接切削已成槽段的混凝土,在不采用鎖口管、接頭箱的情況下形成止水良好、致密的地下連續(xù)墻接頭。對比其它傳統(tǒng)式接頭,套銑接頭主要優(yōu)勢如下:(1)施工中不需要其它配套設(shè)備,如吊車、鎖口管等。(2)可節(jié)省昂貴的工字鋼或鋼板等材料費用,同時鋼筋籠重量減輕,可采用噸數(shù)較小的吊車,降低施工成本且利于工地動線安排。(3)不論一期或二期槽挖掘或澆注混凝土?xí)r,均無預(yù)挖區(qū),且可全速灌注無繞流問題,確保接頭質(zhì)量和施工安全性。(4)挖掘二期槽時雙輪銑套銑掉兩側(cè)一期槽已硬化的混凝土。新鮮且粗糙的混凝土面在澆注二期槽時形成水密性良好的混凝土套銑接頭。4.承插式接頭(接頭箱接頭)接頭箱接頭的施工方法與接頭管接頭相似,只是以接頭箱代替接頭管。一個單元槽段挖土結(jié)束后,吊放接頭箱,再吊放鋼筋籠。由于接頭箱在澆筑混凝土的一面是開口的,所以鋼筋籠端部的水平鋼筋可插入接頭箱內(nèi)。澆筑混凝土?xí)r,由于接頭箱的開口面被焊在鋼筋籠端部的鋼板封住,因而澆筑的混凝土不能進人接頭箱?;炷脸跄螅c接頭管一樣逐步吊出接頭箱,待后一個單元槽段再澆筑混凝土?xí)r,由于兩相鄰單元槽段的水平鋼筋交錯搭接,而形成整體接頭,其施工過程如圖所示。
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