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摘要:地下连续墙在水工建筑工程中用于防渗、挡土和承重,是一种功能强、适应广的施工技术,广泛应用于坝基防渗、围堰防渗、堤防防渗等场合,因此本文对水工建筑地下连续墙施工方法与技术要求进行了分析。
关键词:地下连续墙;施工技术;水工建筑
地下连续墙(简称地连墙)是20世纪50年代开发成功的一种地基处理技术,目前在水利、建筑、市政、交通等多个部门都有应用,水利部门主要用于截水防渗、挡土和承重[1]。地连墙一般采用的施工方法是开槽浇筑成墙法,其中浇筑材料通常为混凝土,也可以是黏土、沥青混凝土。由于地连墙施工振动、噪声污染小,墙体质量好,对地层适应能力强,所以有独特的应用优势。但技术控制不当,也会出现墙体尺寸误差大、墙体夹泥、混凝土离析等问题,因此本文对水工建筑地下连续墙施工方法与技术要求进行了分析。
1施工工艺流程
测量放线→导墙施工→成槽施工→验槽、清孔→吊放钢筋笼→下放导管→浇灌水下混凝土。
2导墙施工
导墙作为成槽施工的基准和操作平台,对强度和尺寸控制皆有一定要求,一般采用钢筋混凝土成型,其形状一般为┐┌或][。导墙口宽取地连墙设计墙厚+4~6cm,导墙厚10~20cm(下部墙厚不小于20cm),深度100~200cm,顶部标高+0.5~+1.0,要求墙厚尺寸偏差不超过±5mm,两导墙之间的中心线与地连墙设计轴线偏差不大于±10mm,墙面倾斜度不大于1/500。混凝土强度应不低于C20。
3槽段划分
增加槽孔长度,有利于减小接头数量,提高施工效率,但是钢筋笼太大不易吊放,应权衡现场地质条件和施工条件合理选择,通常槽段宽度在5~6m之间[2]。
4泥浆制备
泥浆用于护壁,防止槽壁坍塌,另外还有浮渣、排渣、润滑钻具功能。泥浆主要成分是黏土(或膨润土)和水,根据需要可以加入分散剂(如三聚磷酸钠)、增粘剂(如CMC)、加重剂(如重晶石)、防漏剂(如珍珠岩、锯末)、防腐剂(如硫化钠)等。制浆设备主要是各类泥浆搅拌机,最常用的是叶片搅拌机。制浆时,应先加入水,再加入膨润土,然后一点一点地撒入CMC,CMC溶解后再加入分散剂和其他外加剂。制备后检测密度、黏度、pH值等指标,符合要求后过筛并放入储浆池。施工中用过的泥浆经过净化和再生处理后仍可继续使用。
5成槽施工
一般情况下,应综合考虑地层特性、开挖深度、成墙厚度、成墙强度、施工条件、设备特性等因素选择适合的工法。目前,成槽工法有冲击钻成槽法、抓斗式成槽法、垂直回转式成槽法、水平回转式-铣槽机成槽法等。冲击钻成槽法适合各类土层、砂层、砾石、卵石、软硬岩等,优点是设备简单、操作方便、成本低,但成槽质量和效率不高。抓斗式成槽法适合N<40的黏性土、砂性土、砾石土等,优点是施工高效、成槽质量好、噪声振动小,但掘进深度浅,也不适用硬土层。垂直回转式成槽法适合N<30的黏性土、砂性土,优点与抓斗式成槽法类似,甚至噪声振动更小,但不适合含砾石、卵石的地层。水平回转式-铣槽机成槽法适合淤泥、砂、砾石、卵石等中硬岩石层,优点是适合多种地层、施工效率高,但设备昂贵,且需配合冲击钻进、爆破等工法。以两钻一挖工法为例,施工要点是:先钻若干导孔,然后履带式起重机吊挂抓斗,在导墙一侧行走挖土,土放置在装载机斗内,后者将土装到自卸汽车上,转运到临时贮存土场。
6清孔操作
验槽后可进行清孔,即将孔底、孔壁上的淤积物清除。清孔排渣可采用正循环排渣、反循环排渣、抽筒排渣和直接出土方式。正循环排渣方式适合导孔施工及细颗粒地层;反循环排渣方式适合导孔施工,也适合槽孔施工,适合砂、砾石、卵石地层;抽筒排渣方式适合导孔、槽孔施工及各种地层;直接出土方式适合槽孔施工及各种地层。沉渣的清除主要有换浆和清底两种方法。换浆在挖完槽段后进行,一般采用反循环换浆方式。清底应在吊放钢筋笼前或浇筑水下混凝土前进行,一般利用吸力泵、压缩空气、潜水泵或抓斗进行清底。
7钢筋笼制作与吊放
先在平整场地上做个加工平台。再根据施工图制作钢筋笼。制作内容包括钢筋加工、桁架制作、钢筋铺设与架立、箍筋与主筋连接、架立筋与主筋焊接、保护层垫件焊接、墙段连接件焊接、挂装罩布等。吊装钢筋笼采用起重机,运输采用卡车或拖车。吊运时应避免钢筋笼变形,应对吊装点及承重点进行加强,吊点应设置专用吊耳。选择起重量适合的吊车,吊钢筋笼至少用4个吊点。钢筋笼插入槽孔时,吊点中心应与槽孔中心重合,再平缓下放。放不进去时,应重新吊出,查明原因并采取相应措施后再吊入槽孔。一般钢筋笼两侧与每边槽孔之间保证有7~8cm,钢筋笼底端与槽孔底部相距30~50cm。为保持一定的保护层厚度,应在钢筋笼两侧焊接一定数量的垫件。
8水下混凝土浇灌
水下混凝土的制备与运输要求与常规混凝土相别不大。混凝土坍落度控制在18~23cm,宜使用减水剂或增塑剂。浇筑前,下放混凝土导管。导管由直径200~300mm的热轧钢管焊接而成,管节长度2~3m,采用法兰连接或螺纹连接方式。采用法兰连接时,法兰板之间应放置橡胶垫板。孔口上安装接料漏斗。为隔离混凝土与泥浆,在浇灌混凝土前放置一个木球或裹以胶布的排球内胆作为隔离器。应在清孔合格后4h内开始浇灌混凝土,否则可能要第二次清孔。浇筑开始,先采用坍落度18~23cm的水泥砂浆开路,再浇筑混凝土。满管后提管25~30cm,使木球落入槽孔,再放下导管插入已浇筑混凝土内。检查导管不漏浆即可连续浇灌。在浇灌过程中,随着槽孔内混凝土面的上升,断续提升和拆卸上部导管。保持导管始终埋入混凝土2~6m。为避免导管在混凝土中卡死,应经常作幅度30cm的上下运动,这也有利于混凝土密实。应相隔0.5h测量一次混凝土面上升高度,测量方法是吊放测锤,并应至少在3个不同位置测量。浇灌至设计标高以上0.3~0.5m停止,并取出导管。
9施工接头处理
地连墙是由多个槽段组成的,槽段之间必然存在接头问题。目前,接头形式有直接相连、接头管连接、钢挡板接头、波纹钢板接头、预制构件接头等形式。直接相连时,接头防渗和整体性都不好,主要用于临时性结构。应用比较广泛的是接头管连接形式,通常采用圆形管。浇筑一个槽段时,在未开挖一端放入接头管,浇筑完成并在混凝土完全硬化以前拔出接头管,于是形成接头。
10成墙质量检查
地连墙完工后需要进行质量检查,检查项目包括墙身混凝土质量、墙段连接质量、墙底接合质量、墙身埋件质量、成墙防渗效率、墙面平整度等。墙身混凝土质量检查是对浇筑混凝土的容重、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗渗标号等性能进行试验,一般采用钻孔取芯法结合超声波投射法进行检测。防渗效果检查可在检查孔内注水或做压水试验评定。墙身连接质量采用开挖法和检查孔法观察,还应结合超声波投射法。墙底接合质量检查可通过检查孔观察,结合压水试验评定。
11结语
随着成槽机械的发展和施工技术的进步,地下连续墙在水工建筑工程中应用前景更加广阔,超大超深、二墙合一即是其两个发展方向。但工程要求的提高,对施工技术和质量控制的要求也必然提升,因而加强技术研究和交流更具现实意义,期待地连墙技术更加完善可靠。
参考文献:
[1]周俊,谭跃虎,李二兵,等.地下连续墙设计及施工发展研究与展望[J].施工技术,2015,44(S1):21-27.
[2]孙晓东.超深地下连续墙施工质量控制和技术要点[J].建设监理,2007,20(11).